專利名稱：Usb接口控制面板在線更新方法
USB接口控制面板在線更新方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備的固件的在線更新方法。背景技術(shù)：
目前采用單片機(jī)(MCU)架構(gòu)的醫(yī)療設(shè)備控制面板大多數(shù)仍沿用RS232 串口或PS/2與上位機(jī)通訊，選擇支持在應(yīng)用中編程功能(IAP)的MCU可 以實(shí)現(xiàn)MCU程序的在線更新，但不能實(shí)現(xiàn)板上其他可編程器件的在線更新 功能。目前醫(yī)療設(shè)備中USB接口控制面板大多數(shù)采用商用USB接口的鍵盤等 多種USB接口輸入設(shè)備組合而成，基本上不支持在線更新功能。其原因也顯 而易見，比如常見的USB接口的PC鍵盤技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其更新的可能 性不高，故沒用提供在線更新功能的必要。故現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是在線更新功 能不完善。目前有一些MCU支持在線更新固件功能，該類MCU的選用改善了控制面板 固件在線更新的功能，但可編程邏輯器件CPLD在線更新實(shí)現(xiàn)難度較大，且在 MCU上實(shí)現(xiàn)需要占有很多資源。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的提供一種USB接口控制面板在線更新方法，通過USB接口對(duì) 控制面板進(jìn)行在線更新，實(shí)現(xiàn)在線通過USB接口更新FPGA嵌入式軟核處理器 的固件以及FPGA的配置文件。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種USB接口控制面板在線更新方法，包
括如下步驟A、嵌入式軟核處理器通過USB模塊接收上位機(jī)的在線更新命 令后，獲取上位機(jī)發(fā)送的更新數(shù)據(jù)，存放在嵌入式軟核處理器的易失存儲(chǔ)器中；B、擦除非易失存儲(chǔ)器內(nèi)原嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件； C、將易失存儲(chǔ)器內(nèi)的嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件編程寫入 非易失存儲(chǔ)器中。上述的在線更新方法，在執(zhí)行所述步驟C后，系統(tǒng)又進(jìn)入正常工作狀態(tài)； 此時(shí)系統(tǒng)仍運(yùn)行舊的嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件。上述的在線更新方法，所述步驟B中，根據(jù)不同的升級(jí)命令，選擇擦除 非易失存儲(chǔ)器中嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件，然后將易失存 儲(chǔ)器內(nèi)的新數(shù)據(jù)寫入非易失存儲(chǔ)器中相應(yīng)的分區(qū)。上述的在線更新方法，在所述步驟A之前，還包括步驟A':系統(tǒng)上電 后加載FPGA配置文件到FPGA及加載嵌入式軟核固件到易失存儲(chǔ)器，開始執(zhí) 行應(yīng)用程序，應(yīng)用程序中包含在線更新功能。上述的在線更新方法，在執(zhí)行所述步驟C后，上位機(jī)通過USB接口發(fā)送 控制面板復(fù)位命令，使得控制面板重新復(fù)位，或者系統(tǒng)斷電重啟，系統(tǒng)運(yùn)行 新的嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件。由于采用了以上的方案，本發(fā)明使用USB接口對(duì)醫(yī)療設(shè)備等的控制面板 進(jìn)行在線更新，控制面板可以在上位機(jī)控制、不影響用戶正常使用情況下完 全更新嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA硬件配置。本發(fā)明不但可以更新控 制CPU運(yùn)行的應(yīng)用程序，還可以更新構(gòu)建CPU及其對(duì)應(yīng)的部分外設(shè)控制器的 能力，也就是可以更新CPU及其外設(shè)的配置，可以根據(jù)不同需要，改變CPU 硬件本身的各個(gè)特性。

圖l是本發(fā)明硬件電路示意圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例控制面板電路原理框圖，圖3是本發(fā)明實(shí)施例控制面板布局圖， 圖4是在線更新的狀態(tài)圖， 圖5存儲(chǔ)空間劃分示意圖。
具體實(shí)施方式下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 本發(fā)明硬件設(shè)計(jì)主要涉及四個(gè)部分，請(qǐng)參考圖l的硬件電路示意圖，其中 核心部分FPGA用于實(shí)現(xiàn)邏輯電路SDRAM控制器、嵌入式軟核處理器以及其他 邏輯電路；FPGA配置文件和嵌入式軟核處理器固件存儲(chǔ)于非易失存儲(chǔ)器中， 掉電情況下仍可長期保存數(shù)據(jù)；易失存儲(chǔ)器作為嵌入式軟核處理器的存儲(chǔ)空 間，嵌入式軟核處理器固件加載到易失存儲(chǔ)器中運(yùn)行，從而提高嵌入式軟核 處理器的執(zhí)行效率；USB模塊作為FPGA與PC機(jī)USB的橋接器件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交 換。請(qǐng)參考圖2所示控制面板電路原理框圖，為適用于超聲醫(yī)療診斷系統(tǒng)的控 制面板，包括控制模塊、按鍵矩陣、發(fā)聲模塊、LED驅(qū)動(dòng)模塊、TGC調(diào)節(jié)模塊、 非易失存儲(chǔ)器、易失存儲(chǔ)器、編碼器模塊、軌跡球模塊、USB通信模塊及USB 接口?？刂颇K采用FPGA，用于實(shí)現(xiàn)邏輯電路SDRAM控制器、嵌入式軟核處 理器以及其他邏輯電路。軟核處理器程序和FPGA邏輯設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)保持在非易失 存儲(chǔ)器Flash中，當(dāng)控制面板上電后，F(xiàn)PGA自動(dòng)從該Flash中讀取配置數(shù)據(jù)， 完成FPGA的配置； 一旦FPGA配置結(jié)束，軟核處理器的PC (Program counter) 指針指向Boot Rom，此時(shí)開始將Flash中的數(shù)據(jù)拷貝到易失存儲(chǔ)器SDR扁中，
拷貝結(jié)束后，軟核處理器的PC (Program counter)指針指向SDRAM，從而運(yùn) 行整個(gè)應(yīng)用程序，控制面板開始正常工作。
請(qǐng)參考圖3所示超聲醫(yī)療診斷系統(tǒng)的控制面板布局圖，為了保證通過物理 上的一個(gè)USB接口實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，將控制面板劃分為三部分第一部分為字符、 數(shù)字按鍵；第二部分為軌跡球部分；第三部分為超聲診斷設(shè)備專用的各種模 塊，包括各種功能按鍵、調(diào)節(jié)旋鈕、TGC滑動(dòng)電位器和各種信號(hào)指示LED等。 按鍵背光LED分布于所有的按鍵和編碼器周圍，因此沒有在圖3中標(biāo)出。
控制面板在線更新的實(shí)現(xiàn)過程請(qǐng)參考圖4的在線更新的狀態(tài)圖，具體實(shí)現(xiàn) 步驟如下
(1) 系統(tǒng)上電后進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)；
(2) 復(fù)位信號(hào)無效后，系統(tǒng)進(jìn)入加載FPGA配置文件到FPGA和嵌入式軟核 處理器固件到SDRAM;
(3) 加載完成后，嵌入式軟核處理器開始運(yùn)行應(yīng)用程序，進(jìn)入正常工作 狀態(tài)；應(yīng)用程序中包含在線更新功能。
(4) 嵌入式軟核處理器接收到升級(jí)命令，進(jìn)入更新狀態(tài)，同時(shí)接收更新 數(shù)據(jù)放入SDRAM進(jìn)行緩沖，根據(jù)不同的升級(jí)命令，選擇擦除非易失存儲(chǔ)器 中嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件，然后將SDRAM緩沖區(qū)內(nèi)的 新數(shù)據(jù)寫入非易失存儲(chǔ)器中相應(yīng)的分區(qū)。存儲(chǔ)空間劃分示意圖請(qǐng)參考圖5所 示。
(5) 更新完成后，系統(tǒng)又進(jìn)入正常工作狀態(tài)。此時(shí)系統(tǒng)仍運(yùn)行舊的嵌入 式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件。
(6) 上位機(jī)通過USB接口發(fā)送控制面板復(fù)位命令，使得控制面板重新復(fù) 位，或者系統(tǒng)斷電重啟，進(jìn)入步驟(2)，系統(tǒng)運(yùn)行新的嵌入式軟核處理器固
件或/和FPGA配置文件。在步驟(6)之后，系統(tǒng)再次進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)即運(yùn)行更新后的嵌入式 軟核處理器固件或/和FPGA配置文件。此時(shí)，控制面板的布局、各功能模塊、 按鍵位置、按鍵定義等根據(jù)新的嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件作 出更新，完成了控制面板的在線更新。本發(fā)明可以在變更橋接器件后，如更改為串口橋接器件，即可通過串口 實(shí)現(xiàn)在線更新。本發(fā)明中所指的易失存儲(chǔ)器包含但不僅限于SDRAM，非易失存儲(chǔ)器包含 但不僅限于Flash。
權(quán)利要求
1、一種USB接口控制面板在線更新方法，包括如下步驟A、嵌入式軟核處理器通過USB模塊接收上位機(jī)的在線更新命令后，獲取上位機(jī)發(fā)送的更新數(shù)據(jù)，存放在嵌入式軟核處理器的易失存儲(chǔ)器中；B、擦除非易失存儲(chǔ)器內(nèi)原嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件；C、將易失存儲(chǔ)器內(nèi)的嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件編程寫入非易失存儲(chǔ)器中。
2、 如權(quán)利要求1所述的在線更新方法，其特征是在執(zhí)行所述步驟C 后，系統(tǒng)又進(jìn)入正常工作狀態(tài)；此時(shí)系統(tǒng)仍運(yùn)行原嵌入式軟核處理器固件或/ 和FPGA配置文件。
3、 如權(quán)利要求1所述的在線更新方法，其特征是所述步驟B中，根 據(jù)不同的升級(jí)命令，選擇擦除非易失存儲(chǔ)器中嵌入式軟核處理器固件或/和 FPGA配置文件，然后將易失存儲(chǔ)器內(nèi)的新數(shù)據(jù)寫入非易失存儲(chǔ)器中相應(yīng)的分 區(qū)。
4、 如權(quán)利要求1所述的在線更新方法，其特征是在所述步驟A之前， 還包括步驟A':系統(tǒng)上電后加載FPGA配置文件到FPGA及加載嵌入式軟核 固件到易失存儲(chǔ)器，開始執(zhí)行應(yīng)用程序，應(yīng)用程序中包含在線更新功能。
5、 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的在線更新方法，其特征是在執(zhí)行 所述步驟C后，上位機(jī)通過USB接口發(fā)送控制面板復(fù)位命令，使得控制面板 重新復(fù)位，或者系統(tǒng)斷電重啟，系統(tǒng)運(yùn)行新的嵌入式軟核處理器固件或/和 FPGA配置文件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種USB接口控制面板在線更新方法，包括如下步驟A.嵌入式軟核處理器通過USB模塊接收上位機(jī)的在線更新命令后，獲取上位機(jī)發(fā)送的更新數(shù)據(jù)，存放在嵌入式軟核處理器的易失存儲(chǔ)器中；B.擦除非易失存儲(chǔ)器內(nèi)原嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件；C.將易失存儲(chǔ)器內(nèi)的嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA配置文件編程寫入非易失存儲(chǔ)器。本發(fā)明使用USB接口對(duì)醫(yī)療設(shè)備等的控制面板進(jìn)行在線更新，控制面板可以通過上位機(jī)控制、在不影響用戶正常使用情況下完全更新嵌入式軟核處理器固件或/和FPGA硬件配置。
文檔編號(hào)G06F9/445GK101131648SQ200610062309
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者劉照泉, 佳 姚, 韓乾全 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司