基于双SPIFlash自动翻转的高可靠路由器启动设计

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面向安全启动的SPI Flash控制器

２０１５年１１月第３６卷第１１期
计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＤＥＳＩＧＮ
ＮＯＶ．２０１５
Ｖｏ１．３６ＮＯ．１１
面向安全启动的ＳＰＩＦｌａｓｈ控制器
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＰＩＦｌａｓｈ；ｔｗｏ — ｓｔｅｐａｎａｌｙｓｉｓ；ｂｏｏｔｓｕｐｐｏｒｔｅｒ；ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎｓｔｏｒａｇｅ；ｓｅｃｕｒｉｔｙｂｏｏｔ
吴雪涛，戴紫彬，张立朝
（信息工程大学密码工程学院，河南郑州４５０００１）
摘要：为实现系统的安全启动，设计具有片外加密存储机制的ＳＰＩＦｌａｓｈ控制器，提出一种二次解析的方法对ＳＰＩＦｌａｓｈ的操作方式进行优化。加入启动支持模块，支持以ＳＰＩＦｌａｓｈ为载体的启动代码加载及执行过程，配合内部独立的数据保护模块，完成启动代码和重要数据的加解密存取。实验结果表明，该控制器功能完善，安全性高，可移植性强。关键词：串行Ｆｌａｓｈ；二次解析；启动支持；加密存储；安全启动中图法分类号：．ＴＰ３９１文献标识号：Ａ文章编号：１０００ — ７０２４（２０１５）１１ — ２９５８ — ０５
ｄｏｉ：１０．１６２０８／ｊ．ｉｓｓｎｌ０００７０２４．２０１５．１１．０１６

基于NOR Flash的OMAPL138双核系统自举引导启动实现

ＡｄｅｓｉｇｎｆｏｒＯＭＡＰＬ１３８ｄｕａｌ－ｃｏｒｅｓｙｓｔｅｍｂｏｏｔｂａｓｅｄｏｎＮＯＲＦｌａｓｈ
ＤｅｎｇＧｕｏｒｏｎｇ，ＬｉｕＨｏｕｑｉｎ
Ｆｌａｓｈ实现ＯＭＡＰＬ１３８双核系统二次引导自举启动的方法。在该方案中，分析了ＯＭＡＰＬ１３８双核系统
基于ＡＲＭ系统自举引导启动的ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ实现流程，解决了ＡＲＭ系统初始化问题，并基于ＡＲＭ系统完成了ＯＭＡＰＬ１３８系统硬件的初始化和应用程序的复制。最后，通过ＡＲＭ系统唤醒了ＤＳＰ系统，并在ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ最后跳转到ＡＲＭ应用程序中执行，最终实现了ＯＭＡＰＬ１３８双核系统的运行。实验结果表明，该方案能够实现ＯＭＡＰＬ１３８双核系统的引导启动，较之于传统ＡＩＳ和串口启动方式更简单，更易于实现。
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００７５，Ｃｈｉｎａ）
关键词：ＯＭＡＰＬ１３８；ＡＲＭ；ＤＳＰ；ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ

一种基于PCIe总线的SPIFlash内FPGA程序在线更新方法

56 | 电子制作 2021年05月0 引言采用SPIFlash 配置的FPGA 程序通常都是通过FPGA 厂家提供的程序下载器进行更新，一般仪器FPGA 程序的更新方式有两种：（1）打开产品机箱用专用程序下载器通过JETAG 接口更新FPGA 程序，这种方式操作复杂且需要专业人员完成；（2）把FPGA 程序下载器的功能集成到电路板中，利用厂商提供的程序下载软件更新程序，这种方案需要加入额外电路器件，增加了电路板器件的布局空间、功耗及设计成本。

鉴于一般仪器的CPU 模块与FPGA 之间都有PCIe 总线连接，并且FPGA 和SPIFlash 直接连接，因此在FPGA 正常工作时可以让CPU 软件通过PCIe 总线将要更新的FPGA 程序以文件形式先传递给FPGA，然后在FPGA 内设计SPIFlash 芯片的烧写控制逻辑，进而实现SPIFlash 内FPGA 程序的在线更新。

本文以7系列FPGA 为例，7系列FPGA的配置过程具备MultiBoot 和FallBack 机制——FPGA 在上电配置时，MultiBoot 机制允许FPGA 选择SPIFlash 中指定区域的比特流来配置，此版本比特流称为update 镜像，如果配置失败，则触发FallBack 机制将另一个性能良好的固定版本配置到FPGA 中，从而保证FPGA 可以正常工作，此版本比特流称为golden 镜像。

golden 和update 这两个镜像会一起作为初始化镜像用专用程序下载器下载到SPIFlash 中，在线更新仅对SPIFlash 的update 镜像区域进行更新。

本文在7系列FPGA 的MultiBoot 和FallBack 机制的基础上，阐述了一种在线更新Flash 内FPGA 程序的方法，此方法不需要拆机连接程序下载器，更不需要增加额外硬件，在软件界面上即可控制SPIFlash 内FPGA 程序更新过程。

1 方案设计■1.1 总体方案首先将golden 和update 镜像一起作为SPIFlash 初始化镜像下载到SPIFlash 中，然后需要更新FPGA 程序时，使用在线程序更新功能升级SPIFlash 的update 镜像即可。

双flash路由使用基本教程V01

双flash路由使用基本教程(初稿)作者：平淡心转载请注明出处！1.双flash路由的特点：1.路由使用双flash,可以使一个路由同时存在两个系统，想用哪个切换到哪个，一键开关切换，简单方便。

2.路由使用双flash, 适合玩家，如果一个系统刷坏了，可由另一个系统恢复，不需要TTL线.不需要打开外壳。

3.路由使用双flash, 也适合一般用户。

双系统，可以减小视觉疲劳。

2.双flash的原理：在原来的flash上“并联”一个flash.除了CS脚，其它脚都连在一起。

开关切换flash 的CS脚。

当flash被开关连接到系统的CS上时，此芯片为激活状态，可读写。

当flash与系统上的CS断开时（CS为高电平），芯片处于睡眠状态，不可进行读写。

备注：开关在任何时间都会把一个flash连接到系统，将另一个断开，这样保证系统能正确读写flash.3.基础知识（适合大部分AR的路由）：1.flash分区：系统将flash分成好几个遍区进行分开管理。

大致分为下面三个常用区：1.uboot: 引导区。

（系统损坏可能过TTL，用uboot恢复，具体见后面教程）2.firmware ：固件区：包括kernel和rootfile等。

3.ART：无线校验区。

（如果art错误，会造成路由没有无线功能）2.各分区在系统里的地址：4M flash的FW300R/841V7/MR3420的分区地址：分区名起始地址结束地址分区长度uboot 0x9f000000 0x9f020000 0x20000firmware 0x9f020000 0x9f3e0000 0x3c0000ART 0x9f3f0000 0x9f3fffff 0x100008M flash的FW300R/841V7/MR3420的分区地址：分区名起始地址结束地址分区长度uboot 0x9f000000 0x9f020000 0x20000firmware 0x9f020000 0x9f7e0000 0x7c0000ART 0x9f7f0000 0x9f7fffff 0x100004M flash的841V3 / 941V2的分区地址：分区名起始地址结束地址分区长度uboot 0xbf000000 0xbf020000 0x20000firmware 0xbf020000 0xbf3e0000 0x3c0000ART 0xbf3f0000 0xbf3fffff 0x100008M flash的841V3 / 941V2的分区地址：分区名起始地址结束地址分区长度uboot 0xbf000000 0xbf020000 0x20000firmware 0xbf020000 0xbf7e0000 0x7c0000ART 0xbf7f0000 0xbf7fffff 0x100004.TTL救砖教程：1.用TTL救砖，必须保证flash的uboot是好的。

基于STM32单片机的SPI双机通信的Proteus仿真实现

基于STM32单片机的SPI双机通信的Proteus仿真实现钱游; 刘振栋【期刊名称】《《电声技术》》【年(卷),期】2019(043)007【总页数】3页(P60-62)【关键词】DMA; SPI; 双机通信【作者】钱游; 刘振栋【作者单位】重庆城市业职业学院重庆永川402160【正文语种】中文【中图分类】TP368.1本文以STM32的SPI接口使用DMA方式实现了双机通信，并用Proteus进行了仿真实验，验证了该方法的正确性。

1 SPI通信的基本原理SPI接口是一种同步串行通讯接口，具备SPI接口的外围芯片十分丰富，应用非常广泛[1]。

SPI设备通常有四个引脚，主要是MISO、MOSI、SCK、NSS引脚。

其中MISO表示主机输入从机输出引脚；MOSI引脚表示主机输出从机输入引脚；SCK表示时钟信号，一般是由主机产生；NSS为片选引脚，主设备要和哪一个从设备通信，可以将从设备的NSS引脚拉成低电平。

2 STM32F103单片机的SPI接口STM32F103系列单片机一般带有3个SPI接口SPI1、SPI2、SPI3。

SPI1接口使用的引脚是PA4、PA5、PA6、PA7引脚，这四个引脚分别是NSS、SCK、MISO、MOSI功能引脚是一一对应的。

3 软件设计单片机实现按键每按下一次，实现加一操作，将加一操作的结果值送给SPI接口上，然后使用DMA机制从SPI接口来接收数据，实现了数据的高速准确访问。

void SPI1_Config(void){//设置SPI工作于全双工SPI_initialize.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//设置单片机工作于主机模式SPI_initialize.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;// SPI_NSS设置为SPI_NSS_Soft模式SPI_initialize.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;//设置波特率SPI_initialize.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;//4分频确定波特率……}上面程序给出了STM32单片机的SPI初始化程序。

基于OMAP-L138处理器的启动驱动开发——双核启动NorFlash

1双核启动介绍1.1OMAP-L138介绍德州仪器推出具有无与伦比连接选项与定点和浮点功能的全新处理器OMAP-L138，同时这款产品也是业界功耗最低的浮点数字信号处理器，可充分满足高能效、连通性设计对高集成度外设、更低热量耗散以及更长电池使用寿命的需求。

该器件结合了一系列独特的应用优化特性和外设，能显著降低工业、通信、医疗诊断和音频等多种产品的总体系统成本。

此芯片，可通过动态电压与频率缩放及多种省电模式管理片上电源。

若配合电源管理软件和配套模拟解决方案，开发人员无需成为节能技术专家即可优化系统，提高性能，降低功耗。

OMAPL138双CPU内核高性能处理器是由德州仪器公司生产的双CPU处理器，内部包含DSP和ARM两个CPU内核。

本文介绍了一种基于Flash实现双核启动，并分别加载ARM和DSP程序的方法，介绍了OMAPL138双CPU核的自启动和开发方法，对于OMAPL138的应用有非常强的参考价值。

1.2OMAP-L138程序映射介绍本文介绍ARM启动后，唤醒DSP自启动系统，这种自启动系统需编写bootloader程序、应用程序段，其中ARM包含bootloader、应用程序，DSP包含应用程序。

所有程序的代码放置在外部NOR Flash内，外部Flash与双核CPU通过EMIF总线连接。

程序放置位置的中的地址映射如图1所示，其中，bootloader.bin通过双核CPU出厂自带的搬运程序到共享shareRAM中，shareRAM起始地址为0x80000000，出厂自带的搬运程序不能搬运超过16KB的二基于OMAP-L138处理器的启动驱动开发———双核启动NorFlashDevelopment of Startup Drive Based on OMAP-L138Processor———Dual Boot NorFlash付雪飞，张滔，路婷婷（株洲南车时代电气股份有限公司，株洲412003）Fu Xue-fei,ZHANG Tao,LU Ting-ting(Zhuzhou CSRElectricCompanyLimitedbyShares,Zhuzhou412001,China)【摘要】论文介绍NorFlash启动双核系统的办法，详细介绍启动过程中需要的工作流程，包括程序的存放、烧写、载入、跳转、执行等。

基于P2020的SPIFLASH模式的研究与实现

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰｏｗｅｒＰＣＰ２０２０ｉｓａｈｉｇｈ —ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｏｆＦｒｅｅｓｃａｌｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａｒｅａｓｓｕｃｈａｓｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．ｍｉｌｉｔａｒｙ。ｎｅｔｗｏｒｋ．Ａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｂｏｏｔｍｅｄｉａ，ＳＰＩＦＬＡＳＨｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｕｓｅｄｍｅｈｏｔｄｓｗｈｅｎｕｓｅｒｓｄｅ —
第２３卷
第５期
计算机技术与发展
Ｃ０ＭＰＵＴＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
２０１３年５月
Ｖ０１．２３Ｎｏ．５Ｍａｖ．２０１３
基于Ｐ２０２０的ＳＰＩＦｂｏｏｔ及ｌｉｎｕｘ的移植后，最终成功实现了ＳＰＩＦＬＡＳＨ启动方式。系统上电之后，可成功启动ｕｂｏｏｔ并加载ｌｉｎｕｘ，
且可以稳定运行。关键词：ＰｏｗｅｒＰＣ；Ｐ２０２０处理器；ＳＰＩ闪存；启动方式；ｕｂｏｏｔ
ｓｉｇｎｈｅｔｉｒｈｒｄａｗａｒｅ．Ｉｔｃｎａｅｎｉｃｒｈｈｅｔｕｓｅｒ ’ ｓｃｈｏｉｃｅｆｏｒｔｈｅｂｏｏｔｍｏｄｅ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ａｓａｂａｃｋｕｐｂｏｏｔｍｏｄｅ，ｉｔｃａｌｌａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ

一种实现自动双FLASH启动CPU系统的方法[发明专利]

专利名称：一种实现自动双FLASH启动CPU系统的方法专利类型：发明专利
发明人：李健
申请号：CN201210225631.4
申请日：20120703
公开号：CN102736941A
公开日：
20121017
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种实现自动双FLASH启动CPU系统的方法，采用两片FLASH启动CPU，当其中主FLASH启动CPU失败后，CPLD将备份FLASH选中并输出复位信号到CPU，让CPU从备份FLASH启动。

当CPU启动后需要升级FLASH，CPU设置只有授权的用户才能使能CPLD启动对主备FLASH的读写升级，这种方式避免了用户的误操作，极大地提高了产品的可靠性。

本发明可以保证在其中一块FLASH无法启动的情况下自动切换到备份FLASH引导CPU正常启动，无需添加拨码开关或按钮等手动切换方式就能自动智能完成CPU的正常启动，主备FLASH自动智能切换，操作简单，可控性强，可靠性高。

申请人：江西省电力公司信息通信分公司
地址：330029 江西省南昌市青山湖区湖滨东路66号
国籍：CN
代理机构：江西省专利事务所
代理人：黄新平
更多信息请下载全文后查看。

基于双SPI Flash自动翻转的高可靠路由器启动设计

基于双SPI Flash自动翻转的高可靠路由器启动设计尤亮;谭献海;赵志宇【摘要】高可靠性是现代路由器发展的主要趋势,同时高可靠路由器也是基于路由器为架构的大型组网的基本保障.基于路由器Boot引导程序被损坏时设备仍然能够正常启动,本文利用两片SPI Flash保存相互备份的Boot引导程序,在FPGA的逻辑控制下,实现路由器双SPI Flash自动翻转的高可靠启动,并给出了FPGA内部逻辑的模块设计.结合VTP测试软件,对路由器高可靠性启动进行了测试,试验结果验证了基于双SPI Flash自动翻转的高可靠路由器启动设计的正确性和可行性.%High reliability isthemajortrend inthe development of modern routers , andhighly reliable routers are also basic guarantee for building large network which regarded routers as the framework.As how to make the router will still be able to start properly when the Boot loader program is damaged; two pieces of SPI Flash saved boot loader program which both has backups are used to realize the high reliability startup based on automatic reverse of double SPI Flash under the logic control of FPGA , as well as the modular design in inner logic of FPGAis given out in this paper. The experimental results verified the validity and feasibilityof the boot up design of highly reliable router based on automatic reverse of double SPI Flash after testing highly reliable startup of router combined with the VTP test software.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)004【总页数】5页(P176-180)【关键词】路由器;高可靠;SPIFlash;Boot引导程序;FPGA【作者】尤亮;谭献海;赵志宇【作者单位】西南交通大学信息科学与技术学院,四川成都 611756;西南交通大学信息科学与技术学院,四川成都 611756;杭州华三通信技术有限公司北京 102208【正文语种】中文【中图分类】TN919通常嵌入式 Linux系统包括引导加载程序、Linux内核、文件系统和用户程序这4个层次[1]，而引导加载程序，就是网络通信设备中的CPU上电后，引导操作系统运行前，CPU运行的一段小程序，通常称为Boot引导程序[2]。

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试．试验结果验证了基于双ＳＰＩＦｌａｓｈ自动翻转的高可靠路由器启动设计的正确性和可行性。
关键词：路由器；高可靠；ＳＰＩＦｌａｓｈ；Ｂｏｏｔ引导程序；ＦＰＧＡ
中图分类号：ＴＮ９１９文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ６２３６（２０１７）０４ — ０１７６ — ０５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｓｔｈｅｍａｊｏｒｔｒｅｎｄｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｒｎｒｏｕｔｅｒｓ，ａｎｄｈｉｇｈｌｙｒｅｌｉａｂｌｅ
ｒｏｕｔｅｒｓａｒｅａｌｓｏｂａｓｉｃｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｂｕｉｌｄｉｎｇｌａｒｇｅｎｅｔｗｏｒｋｗｈｉｃｈｒｅｇａｒｄｅｄｒｏｕｔｅｒｓａｓｔｈｅｒａｆｍｅｗｏｒｋ．ＡｓｈｏｗｔｏｍａｋｅｔｈｅｒｏｕｔｅｒｗｉｌｌｓｔｉｌｌｂｅａｂｌｅｔｏｓｔａｒｔｐｒｏｐｅｒｌｙｗｈｅｎｔｈｅＢｏｏｔｌｏａｄｅｒｐｒｏｇｒａｍｉｓｄａｍａｇｅｄ；ｔｗｏｐｉｅｃｅｓｏｆＳＰＩＦｌａｓｈｓａｖｅｄｂｏｏｔｌｏａｄｅｒｐｒｏｇｒａｍｗｈｉｃｈｂｏｔｈｈａｓｂａｃｋｕｐｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｓｔａｒｔｕｐｂａｓｅｄｏｎａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｖｅｒｓｅｏｆｄｏｕｂｌｅＳＰＩＦｌａｓｈｕｎｄｅｒｔｈｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆＦＰＧＡ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｄｅｓｉｇｎｉｎｉｎｎｅｒｌｏｇｉｃｏｆＦＰＧＡｉｓｇｉｖｅｎｏｕｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｉｅｆｄｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂｏｏｔｕｐｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈｌｙｒｅｌｉａｂｌｅｒｏｕｔｅｒｂａｓｅｄｏｎａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｖｅｒｓｅｏｆｄｏｕｂｌｅＳＰＩＦｌａｓｈａｆｔｅｒｔｅｓｔｉｎｇｈｉｇｈｌｙｒｅｌｉａｂｌｅｓｔａｒｔｕｐｏｆｒｏｕｔｅｒｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅＶＴＰｔｅｓｔ
第２５卷第４期
Ｖｏ１．２５
Ｎｏ．４
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１７年２月ＰＩＦｌａｓｈ自动翻转的高可靠路由器启动设计
ＹＯＵＬｉａｎｇ，ＴＡＮＸｉａｎ— ｈａｉ，ＺＨＡＯＺｈｉ — ｙｕ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１１７５６，Ｃｈｉｎａ；２．ＨａｎｇｚｈｏｕＨｕａｓａｎＣｏｍｍｕｎｉｃｔｉａｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇＣｏ，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０８，Ｃｈｉｎａ）
网的基本保障。基于路由器Ｂｏｏｔ引导程序被损坏时设备仍然能够正常启动，本文利用两片ＳＰＩＦｌａｓｈ保存相互备份的Ｂｏｏｔ引导程序．在ＦＰＧＡ的逻辑控制下，实现路由器双ＳＰＩＦｌａｓｈ自动翻转的高可靠启动。并给出了ＦＰＧＡ内部逻辑的模块设计。结合ＶＴＰ测试软件，对路由器高可靠性启动进行了测
Ｔｈｅｂｏｏｔｕｐｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈｌｙｒｅｌｉａｂｌｅｒｏｕｔｅｒｂａｓｅｄｏｎａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｖｅｒｓｅｏｆ
ｄｏｕｂｌｅＳＰＩＦｌａｓｈ
尤亮，谭献海，赵志宇
（１．西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都６１１７５６；２．杭州华三通信技术有限公司北京１０２２０８）
摘要：高可靠性是现代路由器发展的主要趋势，同时高可靠路由器也是基于路由器为架构的大型组