[米联客-XILINX-H3_CZ08_7100] FPGA_SDK高级篇连载-24 基于 TCP 的远程更新固件方案

​ 软件版本：VIVADO2021.1
操作系统：WIN10 64bit
硬件平台：适用 XILINX A7/K7/Z7/ZU/KU 系列 FPGA
实验平台：米联客-MLK-H3-CZ08-7100开发板
板卡获取平台：https://milianke.tmall.com/
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1概述

在之前的应用中，ZYNQ 将 BOOT.bin 文件烧写至 QSPI Flash 基本都是通过 USB Cable 连接 PC，通过 JTAG 接口连接开发板，在 SDK 软件中使用“Program Flash”功能进行现场在线烧写。这种常规方法存在两个缺点。

1、速度慢。Flash 的擦除（Erase）、写入（Program）、校验（Verify）3 个过程所费的时间总和通常都需要若 干分钟。

2、无法脱离 JTAG 口。对于某些产品而言，当产品量产上市后，进入维护升级阶段，若需修改、更新 Flash 中 的 bin 文件，则需对产品进行拆解才可进行。

本例程实现了一种基于 TCP 协议的 Flash bin 文件更新方法。一方面，在较大程度上提高了 bin 文件的烧写速度 （4MB 大小 bin 文件可缩短至 20 秒左右）；另一方面，提供了一种远程更新 Flash 的方法，可脱离 JTAG 接口，同 时避免固件升级时对产品进行拆解。

2系统构架
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3搭建SOC系统工程

详细的搭建过程这里不再重复，对于初学读者如果还不清楚如何创建SOC工程的，请学习“3-1-01米联客2024版ZynqSocSDK入门篇”中第一个工程 “01Vitis Soc开发入门”这个实验。

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主要看下FLASH和以太网部分的配置，其他的设置请参考“3-1-01米联客2024版ZynqSocSDK入门篇”中第一个工程 “01Vitis Soc开发入门”这个实验。

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3.1添加PIN约束

1：选中PROJECT  MANAGERà Add SourcesàAdd or create constraints，添加XDC约束文件。

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2：打开提供例程，复制约束文件中的管脚约束到XDC文件，或者查看原理图，自行添加管脚约束，并保存。

以下是添加配套工程路径下已经提供的pin脚文件。配套工程的pin脚约束文件在uisrc/04_pin路径

3.2编译并导出平台文件

1:单击Block文件à右键àGenerate the Output ProductsàGlobalàGenerate。

2:单击Block文件à右键à Create a HDL wrapper(生成HDL顶层文件)àLet vivado manager wrapper and auto-update(自动更新)。

3:生成Bit文件。

4:导出到硬件: FileàExport HardwareàInclude bitstream

5:导出完成后，对应工程路径的soc_hw路径下有硬件平台文件：system_wrapper.xsa的文件。根据硬件平台文件system_wrapper.xsa来创建需要Platform平台。

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4搭建Vitis-sdk工程

创建soc_base sdk platform和APP工程的过程不再重复，如果不清楚请参考本章节第一个demo。

4.1创建SDK Platform工程
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LWIP库的修改：

1：新版本系列工业级开发板板载网口芯片是RTL8211FDI，由于默认的驱动不支持,需要手动自己修改库文件。我们这里已经提供了修改好的库，解压到vivado的安装路径下的对于路径下：
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修改好后，需要关闭vitis-sdk然后重新打开sdk，否则无法识别修改的库
2：为了创建lwip工程需要先对zu_base中的board support package简称bsp设置lwip库的支持
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3：对lwip库参数修改以达到最佳性能。

本例程使用 RAW API，即函数调用不依赖操作系统。传输效率也比 SOCKET API 高，(具体可参考 xapp1026)。 将 use_axieth_on_zynq 和 use_emaclite_on_zynq 设为 0。如下图所示。

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修改 lwip_memory_options 设置，将 mem_size，memp_n_pbuf，mem_n_tcp_pcb，memp_n_tcp_seg 这 4 个参数 值设大，这样会提高 TCP 传输效率。如下图所示。

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修改 pbuf_options 设置，将 pbuf_pool_size 设大，增加可用的 pbuf 数量，这样同样会提高 TCP 传输效率。如下 图所示。

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修改 tcp_options 设置，将 tcp_snd_buf，tcp_wnd 参数设大，这样同样会提高 TCP 传输效率。如下图所示。

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修改 temac_adapter_options 设置，将 n_rx_descriptors 和 n_tx_descriptors 参数设大。这样可以提高 zynq 内部 emac dma 的数据迁移效率，同样能提高 TCP 传输效率。如下图所示。

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启用DHCP功能

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修改完成后重新编译soc_base

4.2创建APP工程
1:创建helloworld工程

该工程会串口打印“Hello World”字符串，后面通过网络调试助手发送这个文件更新QSPI FLASH中的程序

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2:创建qpsi_update_tcp工程

该工程是首先固化到FLASH中的，程序运行后会运行lwip tcp协议，当通过网络调试助手把需要更新的程序发送到开发板后，该程序会更新FLASH.

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5方案演示
5.1硬件准备

本实验需要用到 JTAG 下载器、USB 转串口外设，另外需要把核心板上的 2P 模式开关设置到 JTAG 模式，即 ON ON (注意新版本的 MLK-H3-CZ08-7100FC(米联客 7X 系列)，支持 JTAG 模式，对于老版本的核心板，JTAG 调试 的时候一定要拔掉 TF 卡，并且设置模式开关为 OFF OFF)

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5.2实验结果
1:首先固化qspi_update_tcp程序
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2:从QSPI启动qspi_update_tcp程序

断电，并且拔掉JTAG下载器(只要拔USB接口部分)设置模式开关1-ON 2-OFF 3-ON，后重新通电启动

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3:利用网络助手发送需要更新的BOOT.BIN

打开网络：

协议类型: TCP Client

远程主机地址:192.168.137.10

远程主机端口：5001

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选择打开文件数据源，打开helloworld工程下的，BOOT.BIN文件

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单击发送

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发送完成后，输入start update 多一个空格都不行

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断电重启开发板,可以看到FLASH程序被更新后，串口输出为Hello World

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