ZYNQ - 以太网远程更新贴片SD卡应用程序【SD NAND应用】
写在前面对于ZYNQ系列的板卡固化，可以通过JTAG接口，使用SDK固化到FLASH中，或者可将SD卡取出将SD卡中保存的固化工程进行修改，但在很多情况下，离线更新会很不方便，本文借鉴网上常见的远程更新QSPI FLASH的相关示例，对表贴式SD卡的应用程序进行了在线更新的操作适配，便于ZYNQ设备进行远程更新保存在表贴式SD卡中的固化程序。传统SD卡与表贴SD卡区别对于传统SD卡，直接将SD卡取出，使用读卡器进行脱机更新很方便，但是由于SD卡插拔时容易损坏，对于一些需要SD卡设备，但需要高可靠性的应用场景，使用传统的SD卡托很容易造成卡托和TF卡的脱落，很难保持SD卡长时间的稳定读取。相比传统的SD卡，使用表贴式的SD卡，将会增加系统的可靠性和稳定性，这里硬件方案选择雷龙公司的NAND Flash（贴片式TF卡）CSNP4GCR01-AMW，产品说明如下：https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZgHaQnU编辑
相比传统的SD卡，表贴式SD卡除了保留了SD卡大容量容易读写操作的特点外，在PCB板上的占用面积也相比传统表贴卡托的面积要小。对传统的SD卡的电路设计可实现快速替代。程序简述说明程序大体框架借鉴了正点原子的远程更新的例程架构，只对更新QSPI的部分进行改写替换，替换成对SD卡的固化程序进行更新的相关代码。本文使用的板卡为PYNQ-Z2，这里只是为了验证表贴SD卡的功能，使用转接板对传统的SD卡进行了替代。相关样片和转接板样品可在雷龙公司官网进行申请试用。大致实现功能为：用 LWIP 协议栈的 tcp 协议实现远程更新 表贴SD卡的功能，当输入“ update”命令时更新 SD卡并反馈信息，当输入“ clear”命令时之前传输的数据无效。硬件平台搭建新建工程，创建 block design。添加ZYNQ7 IP，对zynq进行初始化配置，对应板卡配置勾选SD，UART以及ENET资源，https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZuPQFUx
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如使用相同型号的板卡，可设置该部分为相同配置。https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZscxpIB
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勾选DDR，并设置为PYNQZ2板卡的DDR的信息，https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZriEkq6
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取消勾选多余资源，点击OK，完成硬件设计。如下图：https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZqTVAjC
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然后我们进行generate output product 然后生成HDL封装。这里没有进行使用PL资源，也不需要进行综合布局，在导出硬件时也不用包含bit流文件。SDK软件部分打开SDK后，新建application project，这里为了方便lwip设置，可选用使用lwip的相关模板，这里选择lwip tcp回环测试模板，保存新建工程。https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZpJc75Z
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选中新建好的工程，选择右击选中设置板载支持包，除了勾选lwip的板级支持包外，还需勾选sd卡需要的文件模式支持包。https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZoEZkth
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点击standalone下的xilffs，可以对文件系统进行配置，这里可以使能长文件名有效，改变勾选为true。保留模板例程的中的platform配置文件，删除其余文件。https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZoOZcq0
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修改main.c文件修改main.c文件为如下：#include <stdio.h>#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==1static void print_ipv6(char *msg, ip_addr_t *ip){print(msg);xil_printf(" %s\n\r", inet6_ntoa(*ip));}#elsestatic 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;//设置开发板的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lwIPlwip_init();//将网络接口添加到netif，并将其设置为默认值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==1netif->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);#endif /* LWIP_IPV6 */netif_set_default(netif);//使能中断platform_enable_interrupts();//指定网络是否已启动netif_set_up(netif);#if (LWIP_IPV6==0)#if (LWIP_DHCP==1)//创建新的DHCP客户端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));}}#elseassign_default_ip(&(netif->ip_addr), &(netif->netmask), &(netif->gw));#endifprint_ip_settings(&(netif->ip_addr), &(netif->netmask), &(netif->gw));#endif /* LWIP_IPV6 *///启动应用程序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 <stdio.h>//服务器端口#define SER_PORT 5678//接收的最大文件大小16MB#define MAX_FLASH_LEN 16*1024*1024void 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 <stdio.h>#include "lwip/err.h"#include "lwip/tcp.h"#include "xil_printf.h"u8 start_update_flag = 0;u8 rxbuffer;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");}//挂载sd卡void sd_mount(){FRESULT status;BYTE work;//挂载sd卡，注册文件系统对象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);}}//写数据void sd_write_data(u8 wr_dat[], u32 wr_len){FIL fil;UINT bw;//创建或者打开文件f_open(&fil,FILE_NAME,FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE | FA_READ);//移动读写指针f_lseek(&fil, 0);//写数据f_write(&fil,wr_dat,wr_len,&bw);//关闭文件f_close(&fil);}//将接收到的BOOT.bin文件写入到SD中int transfer_data(){char msg;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;}//向客户端回送信息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);} elsexil_printf("no space in tcp_sndbuf\r\n");}//接收回调函数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, q->payload, q->len);total_bytes += q->len;q = q->next;}memcpy(&rxbuffer, 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; //保存连接的客户端PCB//设置接收回调tcp_recv(c_pcb, recv_callback);tcp_arg(c_pcb, NULL);return ERR_OK;}int start_application(){struct tcp_pcb *pcb;err_t err;//挂载SD卡sd_mount();xil_printf("Successfully init SD\r\n");print_app_header();//创建TCP PCBpcb = tcp_new_ip_type(IPADDR_TYPE_ANY);if (!pcb) {xil_printf("Error creating PCB. Out of Memory\n\r");return -1;}//绑定端口号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;}//此处不需要回调函数的任何参数tcp_arg(pcb, NULL);//侦听连接pcb = tcp_listen(pcb);if (!pcb) {xil_printf("Out of memory while tcp_listen\n\r");return -3;}//指定用于传入连接的回调tcp_accept(pcb, accept_callback);xil_printf("TCP server started @ port %d\n\r", SER_PORT);return 0;}完成代码编写后，进行烧写验证。下载验证打开网络调试助手，选择协议类型为TCP客户端，选择远程主机的IP地址和端口，选择需要加载的应用程序的bin文件，勾选加载文件数据源，点击发送。https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZnBel7P
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发送完成后在发送框选择输入“update”更新SD卡的应用程序。
https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZmYmvMA
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串口终端中查看调试信息，表示SD卡程序更新完成。https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZkVNnYW
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使用读卡器查看贴片SD卡转接卡是否正常存储到SD卡中，读取文件可知已经正常写入。https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7Zja2nuZ
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将板卡启动模式调整至SD卡模式，上电重启板卡程序，观察到板卡程序成功启动。https://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_79_01NJ7ZktuXOr
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