光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法技术

本发明专利技术提供一种光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法，在节点设备正常启动之后，可检测当前的加载版本，并比对是否需要进行在线升级。在线升级时，优先对另一版本FPGA配置文件进行擦写，验证通过后继续对当前版本进行在线升级，从而保证在线升级过程异常时，至少有一个已确定的完好版本保留在FLASH中，上电重启后，FPGA仍能正常启动，从而解决在线升级异常中断导致FPGA无法启动的问题，实现Golden版本和Update版本的安全在线升级。本发明专利技术利用原设计中的PCIE接口实现在线升级功能，可在不增加该节点设备硬件和控制模块的前提下，也不需要拆解设备维修的情况下，分别对golden版本和update版本进行在线升级，实现FLASH多重配置的在线升级功能。现FLASH多重配置的在线升级功能。现FLASH多重配置的在线升级功能。

【技术实现步骤摘要】
光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法


[0001]本专利技术涉及光纤通道网络通信
，尤其是光纤通道节点设备中FPGA的配置，应用于航空航天领域光纤通道网络中，具体而言涉及一种光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法。

技术介绍

[0002]机载数据总线技术是用于机载设备、子系统、以及模块之间的互联技术。以计算机的概念的角度，各种航空电子设备相当于一台台微机，而总线通信技术是连接各微机的通道和纽带，使航电设备形成具备完整功能的网络。FC (Fibre Channel，即光纤通道)是1988年由美国工业标准协会(ANSI）提出的通道标准，旨在满足日益增长的航空航天器内部高速数据通道需求，FC串行传输速率可达133兆波特
‑
1.0625千兆波特。
[0003]FC（光纤通道）是一种基于标准的网络结构，具备通道及网络双重优势，使得在同一物理接口上可以运行目前主流的通道标准及网络协议。庞大的数据吞吐量使其可以令不同系统之间的大量数据传输成为现实，并且可用相同设备建立任何拓扑，满足不同的连接特性，例如点对点通信网络、仲裁环通信网络、交换式网络等，实现节点设备之间的高速通信等。
[0004]在FC通信拓扑结构中，节点设备通常配置一个或多个光纤通道端口(FC端口)。节点设备，通过PCIE接口与主机连接，与主机通信收发报文，例如将业务报文发送到主机，接收主机对节电设备（其中的FPGA、DDR存储、光信号处理等）的配置信息，并通过FC端口将主机接至FC拓扑网络中。<br/>[0005]结合图1所示，FC网络节点设备中的FPGA通常基于SRAM编程，当系统掉电后，编程信息全部丢失，普遍采用非易失性器件FLASH来存储FPGA配置文件，在系统上电后将配置文件加载到FPGA芯片，从而正常启动FPGA程序。
[0006]以7系列FPGA为例，参照Xilinx手册（ug470_7Series_Config.pdf），7系列FPGA具备MultiBoot和FallBack机制，即：设备上电后，从FLASH基地址开始执行FPGA配置程序，在引导区中配置相应参数可触发MultiBoot机制，可以从指定跳转地址开始加载FPGA配置文件，此版本比特流文件称为update版本；若加载失败，则触发FallBack机制回到基地址加载另一个FPGA配置文件，此版本比特流文件称为golden版本。
[0007]现有技术和设计中，设备出厂时一般是将golden和update版本都烧录到FLASH中，作为初始版本。在今后的使用过程中，在线升级程序仅对update版本区域进行更新升级。设备上电后，FPGA会先尝试加载update版本，当update版本加载失败时，仍然能加载golden版本，保证FPGA可以正常启动，在加载golden版本实现FGPA正常启动后，可继续在线升级update版本。
[0008]如此，当前在线升级过程只更新了update版本，golden版本始终保持出厂状态。若使用过程中加载update版本失败，FPGA可加载出厂状态的golden版本，虽然FPGA能正常启动，但是在功能和性能等方面无法满足当前系统的工作需求，无法与系统中其他设备适配
导致整个系统性能下降甚至无法正常工作。
[0009]如果FLASH中存储的数据完好，当在线升级过程异常中断，导致update版本无法正常加载，仍可启动golden版本，再次重新进行在线升级。但当前FLASH硬件存在缺陷，会随时间流逝出现电荷丢失现象，在设备使用过程中可能出现以下情况：1）当update版本因电荷丢失而无法加载时，设备重新上下电后，FPGA加载为golden版本，此时可在线升级update版本，且在线升级失败时仍能启动FPGA重新进行在线升级；2）当golden版本因电荷丢失而无法加载时，设备重新上下电后FPGA加载为update版本，此时仍可在线升级update版本，但此时若在线升级失败导致update版本被破坏，FPGA将无法启动。
[0010]当出现上述第二种情况，由于FLASH电荷丢失和在线升级异常导致FPGA无法启动时，需要打开产品机箱之后再使用专用的下载器将golden版本和update版本进行烧录更新，但由于目标设备应用于航天航空领域，现场需要更新FPGA配置文件时，设备拆卸和安装成本较高，拆机维修和更新是非常不方便的。

技术实现思路

[0011]本专利技术目的在于提供一种光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法与系统，利用原设计中的PCIE接口实现在线升级功能，可在不增加该节点设备硬件和控制模块的前提下，也不需要拆解设备维修的情况下，分别对golden版本和update版本进行在线升级，实现FLASH多重配置的在线升级功能。
[0012]根据本专利技术目的的第一方面，提出一种光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法，包括以下步骤：将节点设备的FLASH分为两个分区，分别为第一存储区和第二存储区，分别用于存放Golden和Update版本的配置文件，均为具有引导区和数据域的比特流文件；在节点设备启动后，通过PCIE接口读取寄存器，获取当前加载的FPGA配置文件版本号，并与待更新的版本进行对比，判断是否需要在线升级：
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如果不需要在线升级，则不更新配置文件并结束；
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如果需要更新，则通过PCIE接口将FLASH擦写首地址、擦写长度和待更新的FPGA配置文件发送给FPGA芯片，指令在线升级FPGA配置文件；FPGA芯片接收到在线升级指令后，通过SPIFLASH接口根据擦写首地址、擦写长度将配置文件写入FLASH对应区域，以完成在线升级；其中，FGPA芯片基于获取的当前加载的FPGA配置文件为Golden或者Update版本其中的一个，在线升级时优先对另一版本FPGA配置文件进行擦写，并且在另一版本FPGA配置文件升级完成并验证通过后，方继续执行对当前版本的在线升级。
[0013]作为可选的示例的实施方式，在节点设备启动后，如果检测到所获取当前加载的FPGA配置文件为Update版本，则优先对Golden版本的配置文件进行升级以及验证；并且在验证完成之后，开始对当前加载的Update版本的配置文件进行升级以及验证；而，如果检测到所获取当前加载的FPGA配置文件为Golden版本，则优先对Update版本的配置文件进行升级以及验证；并且在验证完成之后，开始对当前加载的Golden版本的配置文件进行升级以及验证。
[0014]作为可选的示例的实施方式，对Golden版本的配置文件进行升级的过程中，不对
Golden版本的比特流文件中引导区的MultiBoot配置进行擦除重写，保持Golden版本的比特流文件中引导区的MultiBoot配置不变。
[0015]作为可选的示例的实施方式，对Golden版本的配置文件进行升级的过程，包括：对Golden版本的比特流文件之前添加填充字段，使得填充字段与引导区前8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将节点设备的FLASH分为两个分区，分别为第一存储区和第二存储区，分别用于存放Golden和Update版本的配置文件，均为具有引导区和数据域的比特流文件；在节点设备启动后，通过PCIE接口读取寄存器，获取当前加载的FPGA配置文件版本号，并与待更新的版本进行对比，判断是否需要在线升级：
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如果不需要在线升级，则不更新配置文件并结束；
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如果需要更新，则通过PCIE接口将FLASH擦写首地址、擦写长度和待更新的FPGA配置文件发送给FPGA芯片，指令在线升级FPGA配置文件；FPGA芯片接收到在线升级指令后，通过SPIFLASH接口根据擦写首地址、擦写长度将配置文件写入FLASH对应区域，以完成在线升级；其中，FGPA芯片基于获取的当前加载的FPGA配置文件为Golden或者Update版本其中的一个，在线升级时优先对另一版本FPGA配置文件进行擦写，并且在另一版本FPGA配置文件升级完成并验证通过后，方继续执行对当前版本的在线升级。2.根据权利要求1所述的光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法，其特征在于，在节点设备启动后，如果检测到所获取当前加载的FPGA配置文件为Update版本，则优先对Golden版本的配置文件进行升级以及验证；并且在验证完成之后，开始对当前加载的Update版本的配置文件进行升级以及验证。3.根据权利要求1所述的光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升级方法，其特征在于，在节点设备启动后，如果检测到所获取当前加载的FPGA配置文件为Golden版本，则优先对Update版本的配置文件进行升级以及验证；并且在验证完成之后，开始对当前加载的Golden版本的配置文件进行升级以及验证。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的光纤通道网络节点设备中FPGA配置文件安全在线升...

【专利技术属性】
技术研发人员：何佳尧，李军，张国奇，连璐，张健，
申请(专利权)人：南京全信传输科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：