本发明属于fpga在线升级领域，具体涉及基于串口协议的fpga安全在线升级方法。
背景技术
在嵌入式系统设备中，现场可编程门阵列fpga(fieldprogramgatesarray)因为其具备的现场可编程、硬件并行处理能力强等特点在实际的设计中得到越来越多的应用。epcs系列存储器由于具有引脚少，掉电不丢失数据的特点，通常做为fpga的程序存储器。目前主流的对epcs存储器进行程序代码烧写主要有3种方式：
1、通过专用仿真器通过专用jtag插座，在专用软件仿真环境下进行烧写。采用这种方式，外在限制条件较多，在升级时通常需要打开设备外壳以连接仿真器和jtag插座，很难适应远程在线升级的要求。
2、采用arm、单片机或其他cpu器件对epcs存储器进行编程，如果嵌入式设备中没有此类器件，则fpga在线升级则无法实现，同时采用这种方法，一旦在烧写epcs过程中出现错误，则会导致fpga无法启动。
3、采用发明专利cn201410328099.8所述方法，需要先完全擦除epcs后才能对epcs进行烧写，如果对epcs擦除成功后，正在烧写epcs过程中出现故障(比如掉电)，那么fpga下次重新启动时就无法从epcs中获取下载文件，fpga将无法启动，此时就只能通过jtag方式对fpga进行重新编程，这将大大增加设备的维护成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述不足，提供基于串口协议的fpga安全在线升级方法，对fpga升级可采用通用串口线缆，并且升级过程中无需拆卸系统。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
步骤一，将epcs存储器分为两个存储区域，分别为用于存储设备出厂默认程序的出厂程序存储区域，以及用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域；
步骤二，将出厂程序存储区域和用户存储区域中的所需内容烧录到epcs中；
步骤三、fpga等待上位机启动新版本用户程序的传输流程；
步骤四、上位机通知fpga准备接收新版本用户程序；
步骤五、fpga通过串口向上位机发送’c’字符，然后等待接收控制帧；
步骤六、上位机收到’c’字符后，通过串口向fpga发送控制帧；
步骤七、fpga收到控制帧并校验通过后，向上位机发送ack字符；
步骤八、上位机收到ack字符后，等待接收’c’字符；
步骤九、fpga通过串口向上位机发送’c’字符，然后等待接收数据帧；
步骤十、上位机通过串口向fpga发送数据帧；
步骤十一、fpga收到数据帧并校验通过后，fpga操作altasmi_parallel烧写epcs的用户存储区域；
步骤十二、fpga向上位机发送ack字符；
步骤十三、上位机判断数据是否发送完毕，如果发送完毕，则进入步骤十四，否则执行步骤十；
步骤十四、上位机通过串口向fpga发送eot；
步骤十五、fpga向上位机发送ack字符，上位机收到ack字符后，上位机结束本次文件传输；
步骤十六、fpga进行程序重配置操作。
当设备掉电重启，fpga进行如下操作：
第一步，fpga根据默认配置自动从出厂程序存储区域加载出厂程序；
第二步，出厂版本程序加载成功并正常运行后，出厂版本程序监听是否有用户版本程序，如果没有，则进入fpga获取升级文件子流程，进行步骤三；如果有用户版本程序，则执行第三步；
第三步，fpga操作ip核altremote_update加载用户存储区域的程序；
第四步、用户程序版本若加载失败，则退回到第一步，如果加载成功，则执行第五步；
第五步、fpga按照用户版本程序进行工作，用户版本程序开启一个任务用于接收新版本的用户版本程序，当需要对用户版本程序进行升级时，进入fpga获取升级文件子流程，进行步骤三。
步骤十六中，fpga进行程序重配置的具体方法如下：
第一步、fpga开始进行程序重新配置操作；
第二步、fpga向ip核altremote_update写入更新application命令；
第三步、fpga向ip核altremote_update写入下次重配置启动地址；
第四步、fpga向ip核altremote_update写入控制字使能用户版本程序看门狗电路以及看门狗定时器时间；
第五步、fpga控制ip核altremote_update重配置开关，完成fpga的重配置。
步骤二中，烧录采用jtag方式。
与现有技术相比，本发明通过通用串口线缆对设备fpga进行在线升级，升级过程中无需拆卸系统，并且将epcs存储器分为两个存储区域，分别为用于存储设备出厂默认程序的出厂程序存储区域，以及用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域，若在升级过程中如出现故障，设备可自动恢复到出厂版本，并可在出厂版本下重新进行在线升级操作，大大的降低了设备的维护成本。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明中设备掉电重启的流程图；
图3为本发明中fpga进行重配置的流程流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明包括以下步骤：
步骤一，将epcs存储器分为两个存储区域，分别为用于存储设备出厂默认程序的出厂程序存储区域，以及用于存储设备升级迭代版本程序的用户存储区域；
步骤二，采用jtag方式将出厂程序存储区域和用户存储区域中的所需内容烧录到epcs中；
步骤三、fpga等待上位机启动新版本用户程序的传输流程；
步骤四、上位机通知fpga准备接收新版本用户程序；
步骤五、fpga通过串口向上位机发送’c’字符，然后等待接收控制帧；
步骤六、上位机收到’c’字符后，通过串口向fpga发送控制帧；
步骤七、fpga收到控制帧并校验通过后，向上位机发送ack字符；
步骤八、上位机收到ack字符后，等待接收’c’字符；
步骤九、fpga通过串口向上位机发送’c’字符，然后等待接收数据帧；
步骤十、上位机通过串口向fpga发送数据帧；
步骤十一、fpga收到数据帧并校验通过后，fpga操作altasmi_parallel烧写epcs的用户存储区域；
步骤十二、fpga向上位机发送ack字符；
步骤十三、上位机判断数据是否发送完毕，如果发送完毕，则进入步骤十四，否则执行步骤十；
步骤十四、上位机通过串口向fpga发送eot；
步骤十五、fpga向上位机发送ack字符，上位机收到ack字符后，上位机结束本次文件传输；
步骤十六、fpga进行程序重配置操作。
参见图2，当设备掉电重启，fpga进行如下操作：
第一步，fpga根据默认配置自动从出厂程序存储区域加载出厂程序；
第二步，出厂版本程序加载成功并正常运行后，出厂版本程序监听是否有用户版本程序，如果没有，则进入fpga获取升级文件子流程，进行步骤三；如果有用户版本程序，则执行第三步；
第三步，fpga操作ip核altremote_update加载用户存储区域的程序；
第四步、用户程序版本若加载失败，则退回到第一步，如果加载成功，则执行第五步；
第五步、fpga按照用户版本程序进行工作，用户版本程序开启一个任务用于接收新版本的用户版本程序，当需要对用户版本程序进行升级时，进入fpga获取升级文件子流程，进行步骤三。
参见图3，fpga进行程序重配置的具体方法如下：
第一步、fpga开始进行程序重新配置操作；
第二步、fpga向ip核altremote_update写入更新application命令；
第三步、fpga向ip核altremote_update写入下次重配置启动地址；
第四步、fpga向ip核altremote_update写入控制字使能用户版本程序看门狗电路以及看门狗定时器时间；
第五步、fpga控制ip核altremote_update重配置开关，完成fpga的重配置。