寫在前面

對于ZYNQ系列的板卡固化，可以通過JTAG接口，使用SDK固化到FLASH中，或者可將SD卡取出將SD卡中保存的固化工程進(jìn)行修改，但在很多情況下，離線更新會很不方便，本文借鑒網(wǎng)上常見的遠(yuǎn)程更新QSPI FLASH的相關(guān)示例，對表貼式SD卡的應(yīng)用程序進(jìn)行了在線更新的操作適配，便于ZYNQ設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程更新保存在表貼式SD卡中的固化程序。

傳統(tǒng)SD卡與表貼SD卡區(qū)別

對于傳統(tǒng)SD卡，直接將SD卡取出，使用讀卡器進(jìn)行脫機更新很方便，但是由于SD卡插拔時容易損壞，對于一些需要SD卡設(shè)備，但需要高可靠性的應(yīng)用場景，使用傳統(tǒng)的SD卡托很容易造成卡托和TF卡的脫落，很難保持SD卡長時間的穩(wěn)定讀取。

相比傳統(tǒng)的SD卡，使用表貼式的SD卡，將會增加系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，這里硬件方案選擇雷龍公司的NAND Flash（貼片式TF卡）CSNP4GCR01-AMW，產(chǎn)品說明如下：

產(chǎn)品說明

相比傳統(tǒng)的SD卡，表貼式SD卡除了保留了SD卡大容量容易讀寫操作的特點外，在PCB板上的占用面積也相比傳統(tǒng)表貼卡托的面積要小。對傳統(tǒng)的SD卡的電路設(shè)計可實現(xiàn)快速替代。

程序簡述說明

程序大體框架借鑒了正點原子的遠(yuǎn)程更新的例程架構(gòu)，只對更新QSPI的部分進(jìn)行改寫替換，替換成對SD卡的固化程序進(jìn)行更新的相關(guān)代碼。本文使用的板卡為PYNQ-Z2，這里只是為了驗證表貼SD卡的功能，使用轉(zhuǎn)接板對傳統(tǒng)的SD卡進(jìn)行了替代。相關(guān)樣片和轉(zhuǎn)接板樣品可在雷龍公司官網(wǎng)進(jìn)行申請試用。

大致實現(xiàn)功能為：用 LWIP 協(xié)議棧的 tcp 協(xié)議實現(xiàn)遠(yuǎn)程更新 表貼SD卡的功能，當(dāng)輸入“ update”命令時更新 SD卡并反饋信息，當(dāng)輸入“ clear”命令時之前傳輸?shù)臄?shù)據(jù)無效。

硬件平臺搭建

新建工程，創(chuàng)建 block design。添加ZYNQ7 IP，對zynq進(jìn)行初始化配置，對應(yīng)板卡配置勾選SD，UART以及ENET資源，

配置ZYNQ核

如使用相同型號的板卡，可設(shè)置該部分為相同配置。

配置引腳

勾選DDR，并設(shè)置為PYNQZ2板卡的DDR的信息，

配置DDR

取消勾選多余資源，點擊OK，完成硬件設(shè)計。如下圖：

硬件設(shè)計

然后我們進(jìn)行g(shù)enerate output product 然后生成HDL封裝。這里沒有進(jìn)行使用PL資源，也不需要進(jìn)行綜合布局，在導(dǎo)出硬件時也不用包含bit流文件。

導(dǎo)出硬件

SDK軟件部分

打開SDK后，新建application project，這里為了方便lwip設(shè)置，可選用使用lwip的相關(guān)模板，這里選擇lwip tcp回環(huán)測試模板，保存新建工程。

新建工程

選中新建好的工程，選擇右擊選中設(shè)置板載支持包，除了勾選lwip的板級支持包外，還需勾選sd卡需要的文件模式支持包。

修改板級支持包

點擊standalone下的xilffs，可以對文件系統(tǒng)進(jìn)行配置，這里可以使能長文件名有效，改變勾選為true。

修改板級支持包

保留模板例程的中的platform配置文件，刪除其余文件。

保留platform配置文件

修改main.c文件

修改main.c文件為如下：

#include 
#include "xparameters.h"
#include "netif/xadapter.h"
#include "platform.h"
#include "platform_config.h"
#include "lwipopts.h"
#include "xil_printf.h"
#include "sleep.h"
#include "lwip/priv/tcp_priv.h"
#include "lwip/init.h"
#include "lwip/inet.h"

#if LWIP_IPV6==1
#include "lwip/ip6_addr.h"
#include "lwip/ip6.h"
#else

#if LWIP_DHCP==1
#include "lwip/dhcp.h"
extern volatile int dhcp_timoutcntr;
#endif
#define DEFAULT_IP_ADDRESS  "192.168.1.10"
#define DEFAULT_IP_MASK     "255.255.255.0"
#define DEFAULT_GW_ADDRESS  "192.168.1.1"
#endif /* LWIP_IPV6 */

extern volatile int TcpFastTmrFlag;
extern volatile int TcpSlowTmrFlag;

void platform_enable_interrupts(void);
void start_application(void);
void print_app_header(void);
int transfer_data();

struct netif server_netif;

#if LWIP_IPV6==1
static void print_ipv6(char *msg, ip_addr_t *ip)
{
    print(msg);
    xil_printf(" %s\n\r", inet6_ntoa(*ip));
}
#else
static void print_ip(char *msg, ip_addr_t *ip)
{
    print(msg);
    xil_printf("%d.%d.%d.%d\r\n", ip4_addr1(ip), ip4_addr2(ip),
            ip4_addr3(ip), ip4_addr4(ip));
}

static void print_ip_settings(ip_addr_t *ip, ip_addr_t *mask, ip_addr_t *gw)
{
    print_ip("Board IP:       ", ip);
    print_ip("Netmask :       ", mask);
    print_ip("Gateway :       ", gw);
}

static void assign_default_ip(ip_addr_t *ip, ip_addr_t *mask, ip_addr_t *gw)
{
    int err;

    xil_printf("Configuring default IP %s \r\n", DEFAULT_IP_ADDRESS);

    err = inet_aton(DEFAULT_IP_ADDRESS, ip);
    if (!err)
        xil_printf("Invalid default IP address: %d\r\n", err);

    err = inet_aton(DEFAULT_IP_MASK, mask);
    if (!err)
        xil_printf("Invalid default IP MASK: %d\r\n", err);

    err = inet_aton(DEFAULT_GW_ADDRESS, gw);
    if (!err)
        xil_printf("Invalid default gateway address: %d\r\n", err);
}
#endif /* LWIP_IPV6 */

int main(void)
{
    struct netif *netif;

    //設(shè)置開發(fā)板的MAC地址
    unsigned char mac_ethernet_address[] = {
        0x00, 0x0a, 0x35, 0x00, 0x01, 0x02 };

    netif = &server_netif;

    init_platform();

    print_app_header();

    //初始化lwIP
    lwip_init();

    //將網(wǎng)絡(luò)接口添加到netif，并將其設(shè)置為默認(rèn)值
    if (!xemac_add(netif, NULL, NULL, NULL, mac_ethernet_address,
                PLATFORM_EMAC_BASEADDR)) {
        xil_printf("Error adding N/W interface\r\n");
        return -1;
    }

#if LWIP_IPV6==1
    netif->ip6_autoconfig_enabled = 1;
    netif_create_ip6_linklocal_address(netif, 1);
    netif_ip6_addr_set_state(netif, 0, IP6_ADDR_VALID);
    print_ipv6("\n\rlink local IPv6 address is:", &netif->ip6_addr[0]);
#endif /* LWIP_IPV6 */

    netif_set_default(netif);

    //使能中斷
    platform_enable_interrupts();

    //指定網(wǎng)絡(luò)是否已啟動
    netif_set_up(netif);

#if (LWIP_IPV6==0)
#if (LWIP_DHCP==1)
    //創(chuàng)建新的DHCP客戶端
    dhcp_start(netif);
    dhcp_timoutcntr = 2;
    while (((netif->ip_addr.addr) == 0) && (dhcp_timoutcntr > 0))
        xemacif_input(netif);

    if (dhcp_timoutcntr <= 0) {
        if ((netif->ip_addr.addr) == 0) {
            xil_printf("ERROR: DHCP request timed out\r\n");
            assign_default_ip(&(netif->ip_addr),
                    &(netif->netmask), &(netif->gw));
        }
    }

#else
    assign_default_ip(&(netif->ip_addr), &(netif->netmask), &(netif->gw));
#endif
    print_ip_settings(&(netif->ip_addr), &(netif->netmask), &(netif->gw));
#endif /* LWIP_IPV6 */

    //啟動應(yīng)用程序
    start_application();

    while (1) {
        if (TcpFastTmrFlag) {
            tcp_fasttmr();
            TcpFastTmrFlag = 0;
        }
        if (TcpSlowTmrFlag) {
            tcp_slowtmr();
            TcpSlowTmrFlag = 0;
        }
        xemacif_input(netif);
        transfer_data();
    }

    cleanup_platform();

    return 0;
}

添加remote_update.h文件

#ifndef REMOTE_UPDATE_H_
#define REMOTE_UPDATE_H_

#include "xparameters.h"
#include "xtime_l.h"
#include "xstatus.h"
#include 

//服務(wù)器端口
#define SER_PORT            5678
//接收的最大文件大小16MB
#define MAX_FLASH_LEN       16*1024*1024

void sent_msg(const char *msg);

#endif

添加remote_update.c文件

#include "remote_update.h"
#include "xparameters.h"
#include "ff.h"
#include "string.h"
#include 
#include "lwip/err.h"
#include "lwip/tcp.h"
#include "xil_printf.h"

u8 start_update_flag = 0;
u8 rxbuffer[MAX_FLASH_LEN];
u32 total_bytes = 0;
#define FILE_NAME "BOOT.bin"
struct tcp_pcb *c_pcb;
FATFS fs;
void print_app_header()
{
    xil_printf("-----SD remote update demo------\n");
}
//掛載sd卡
void sd_mount(){

	FRESULT status;
	BYTE work[FF_MAX_SS];
	//掛載sd卡，注冊文件系統(tǒng)對象
	status=f_mount(&fs,"",1);
	if(status != FR_OK){
		printf("%d\n",status);
		printf("It isn't FAT format\n");
		f_mkfs("",FM_FAT32,0,work,sizeof work);
		f_mount(&fs,"",1);
	}
}
//寫數(shù)據(jù)
void sd_write_data(u8 wr_dat[], u32 wr_len){
	FIL fil;
	UINT bw;
	//創(chuàng)建或者打開文件
	f_open(&fil,FILE_NAME,FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE | FA_READ);
	//移動讀寫指針
	f_lseek(&fil, 0);
	//寫數(shù)據(jù)
	f_write(&fil,wr_dat,wr_len,&bw);
	//關(guān)閉文件
	f_close(&fil);
}

//將接收到的BOOT.bin文件寫入到SD中
int transfer_data()
{
    char msg[60];
    if (start_update_flag) {
        xil_printf("\r\nStart SD Update!\r\n");
        xil_printf("file size of BOOT.bin is %lu Bytes\r\n", total_bytes);
        sprintf(msg, "file size of BOOT.bin is %lu Bytes\r\n",total_bytes);
        sent_msg(msg);
        sd_write_data(rxbuffer,total_bytes);
        xil_printf("SD Update finish!\n");
        total_bytes = 0;
    }

    start_update_flag = 0;

    return 0;
}

//向客戶端回送信息
void sent_msg(const char *msg)
{
    err_t err;
    tcp_nagle_disable(c_pcb);
    if (tcp_sndbuf(c_pcb) > strlen(msg)) {
        err = tcp_write(c_pcb, msg, strlen(msg), TCP_WRITE_FLAG_COPY);
        if (err != ERR_OK)
            xil_printf("tcp_server: Error on tcp_write: %d\r\n", err);
        err = tcp_output(c_pcb);
        if (err != ERR_OK)
            xil_printf("tcp_server: Error on tcp_output: %d\r\n", err);
    } else
        xil_printf("no space in tcp_sndbuf\r\n");
}

//接收回調(diào)函數(shù)
static err_t recv_callback(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p, err_t err)
{
    struct pbuf *q;

    if (!p) {
        tcp_close(tpcb);
        tcp_recv(tpcb, NULL);
        xil_printf("tcp connection closed\r\n");
        return ERR_OK;
    }
    q = p;

    if (q->tot_len == 6 && !(memcmp("update", p->payload, 6))) {
        start_update_flag = 1;
        sent_msg("\r\nStart SD Update\r\n");
    } else if (q->tot_len == 5 && !(memcmp("clear", p->payload, 5))) {
        start_update_flag = 0;
        total_bytes = 0;
        sent_msg("Clear received data\r\n");
        xil_printf("Clear received data\r\n");
    } else {
        while (q->tot_len != q->len) {
            memcpy(&rxbuffer[total_bytes], q->payload, q->len);
            total_bytes += q->len;
            q = q->next;
        }
        memcpy(&rxbuffer[total_bytes], q->payload, q->len);
        total_bytes += q->len;
    }

    tcp_recved(tpcb, p->tot_len);
    pbuf_free(p);

    return ERR_OK;
}

err_t accept_callback(void *arg, struct tcp_pcb *newpcb, err_t err)
{
    xil_printf("tcp_server: Connection Accepted\r\n");
    c_pcb = newpcb;             //保存連接的客戶端PCB
    //設(shè)置接收回調(diào)
    tcp_recv(c_pcb, recv_callback);
    tcp_arg(c_pcb, NULL);

    return ERR_OK;
}

int start_application()
{
    struct tcp_pcb *pcb;
    err_t err;
    //掛載SD卡
    sd_mount();
    xil_printf("Successfully init SD\r\n");
    print_app_header();
    //創(chuàng)建TCP PCB
    pcb = tcp_new_ip_type(IPADDR_TYPE_ANY);
    if (!pcb) {
        xil_printf("Error creating PCB. Out of Memory\n\r");
        return -1;
    }

    //綁定端口號
    err = tcp_bind(pcb, IP_ANY_TYPE, SER_PORT);
    if (err != ERR_OK) {
        xil_printf("Unable to bind to port %d: err = %d\n\r", SER_PORT, err);
        return -2;
    }

    //此處不需要回調(diào)函數(shù)的任何參數(shù)
    tcp_arg(pcb, NULL);

    //偵聽連接
    pcb = tcp_listen(pcb);
    if (!pcb) {
        xil_printf("Out of memory while tcp_listen\n\r");
        return -3;
    }

    //指定用于傳入連接的回調(diào)
    tcp_accept(pcb, accept_callback);
    xil_printf("TCP server started @ port %d\n\r", SER_PORT);

    return 0;
}

完成代碼編寫后，進(jìn)行燒寫驗證。

下載驗證

打開網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，選擇協(xié)議類型為TCP客戶端，選擇遠(yuǎn)程主機的IP地址和端口，選擇需要加載的應(yīng)用程序的bin文件，勾選加載文件數(shù)據(jù)源，點擊發(fā)送。

發(fā)送完成后在發(fā)送框選擇輸入“update”更新SD卡的應(yīng)用程序。

在串口終端中查看調(diào)試信息，表示SD卡程序更新完成。

調(diào)試信息

使用讀卡器查看貼片SD卡轉(zhuǎn)接卡是否正常存儲到SD卡中，讀取文件可知已經(jīng)正常寫入。

將板卡啟動模式調(diào)整至SD卡模式，上電重啟板卡程序，觀察到板卡程序成功啟動。