本申請提供一種MCU和FPGA組成的異構控制系統及應用程序更新方法，可用于軌道交通車載設備技術領域。本申請提供的車載控制器，包括：微控制單元，與CAN總線相連，其中，CAN總線通過接口轉換卡與上位機連接；現場可編程門陣列，與微控制單元連接；FLASH存儲器，與現場可編程門陣列連接。本申請提供的MCU和FPGA組成的異構控制系統及應用程序更新方法，可以在不打開控制器外殼的情況下，通過CAN總線遠程升級FPGA程序和MCU程序，大大提高程序升級效率，減小升級成本，縮短升級時間；且可同時升級多塊相同板卡程序，縮短升級時間。
1、在軌道交通中，車載控制器用于對車輛的牽引、制動、能源配置等進行控制，有著至關重要的作用。而車載控制器的運行主要通過fpga(field?programmable?gate?array，現場可編程邏輯門陣列)和mcu(microcontroller?unit)執行程序實現，因此，需要經常更新fpga和mcu程序，所以，有必要提高更新fpga和mcu的速度和效率。
2、現有車載控制器中的fpga配置方式一般為主模式，fpga作為主，外面連接prom(可編程只讀存儲器)或者flash(閃存)存儲芯片，控制器上電后，fpga主動從prom或者flash中讀取程序，然后運行程序。現有車載控制器中的mcu程序在mcu自身的flash存儲器內，控制器上電后，mcu主動運行自身flash存儲器內的應用程序。
3、fpga和mcu的程序更新升級需要使用專用的仿真器通過jtag(joint?test?actiongroup，聯合測試工作組)接口進行，缺點在于：1、必須使用專用的仿真器；2、必須連接控制器上的jtag接口，現有地鐵和動車的牽引變流器控制器都安裝于車體下方，并且處于封閉機箱中，這使得升級fpga和mcu程序時非常不方便或者由于結構和空間限制根本無法現場升級，只能拆下控制器在專門的環境下升級，升級完程序再把控制器裝回去，非常麻煩。3、只能一塊板卡一塊板卡更新程序，對于相同板卡無法同時更新程序。
/>技術實現思路
1、針對現有技術中的問題，本申請實施例提供一種mcu和fpga組成的異構控制系統及應用程序更新方法，能夠至少部分地解決現有技術中存在的問題。
2、一方面，本申請實施例提供一種mcu和fpga組成的車載控制器，包括：
3、微控制單元，與can總線相連，其中，所述can總線通過接口轉換卡與上位機連接；
4、現場可編程門陣列，與所述微控制單元連接；
5、flash存儲器，與所述現場可編程門陣列連接。
6、在一些實施例中，所述上位機通過所述can總線、使用uds協議與所述微控制單元建立通信連接。
7、在一些實施例中，所述微控制單元通過spi接口連接現場可編程門陣列的sspi接口，通過io接口與現場可編程門陣列的模式引腳和重新加載配置引腳相連。
8、在一些實施例中，所述微控制單元的flash存儲器內包括啟動裝載程序區、微控制單元應用程序區、微控制單元應用程序備份區、現場可編程門陣列程序備份區。
9、另一方面，本申請實施例提供一種mcu和fpga組成的異構控制系統，包括上述任一實施例所述的車載控制器，還包括：
10、can總線，通過接口轉換卡與上位機連接。
11、再一方面，本申請實施例提供一種應用程序更新方法，應用于上述任一實施例所述的車載控制器或者任一實施例所述的mcu和fpga組成的異構控制系統，所述方法包括：
12、獲取上位機通過can總線發送的更新程序；
13、若所述更新程序為微控制單元程序，則將所述更新程序保存在微控制單元的flash存儲器內，并運行所述flash存儲器內的啟動裝載程序，由啟動裝載程序運行所述更新程序；
14、若所述更新程序為現場可編程門陣列程序，則控制現場可編程門陣列將更新程序燒寫到所述現場可編程門陣列連接的flash存儲器內。
15、在一些實施例中，獲取上位機通過can總線發送的更新程序，包括：
16、根據上位機發送的程序下載請求，進入程序下載模式，其中，所述程序下載請求中包括更新程序的類型；
17、獲取上位機發送的更新程序的大小，判斷所述更新程序的大小是否超過微控制單元的flash存儲器相應存儲區域的大小，若沒有超過則給上位機回復肯定響應；
18、根據上位機發送的程序擦除請求，對微控制單元內部的微控制單元程序備份區或現場可編程門陣列備份區進行擦除操作，擦除成功后給上位機回復擦除成功的肯定響應；
19、獲取上位機對更新程序進行分段打包后以多幀傳輸方式發送的數據包，直至將更新程序下載完畢。
20、在一些實施例中，若所述更新程序為微控制單元程序，則將所述更新程序保存在微控制單元的flash存儲器內，并運行所述flash存儲器內的啟動裝載程序，由啟動裝載程序運行所述更新程序，包括：
21、若所述更新程序為微控制單元程序，則根據上位機發送的程序更新診斷指令，跳轉到內部flash存儲器的起始地址，開始運行啟動裝載程序，由啟動裝載程序將微控制單元應用程序備份區的更新程序拷貝到微控制單元應用程序區并運行該更新程序。
22、在一些實施例中，若所述更新程序為現場可編程門陣列程序，則控制現場可編程門陣列將更新程序燒寫到所述現場可編程門陣列連接的flash存儲器內，包括：
23、若所述更新程序為現場可編程門陣列程序，則通過微控制單元的io接口修改現場可編程門陣列的模式引腳電平，使得模式引腳電平與現場可編程門陣列sspi工作模式的配置電平一致；
24、通過所述io接口給現場可編程門陣列的重新加載配置引腳輸出一個低電平脈沖，使現場可編程門陣列進入sspi工作模式；
25、通過現場可編程門陣列的sspi接口控制現場可編程門陣列連接的flash存儲器并擦除所述flash存儲器中的數據；
26、通過sspi接口向所述flash存儲器寫入現場可編程門陣列程序；
27、通過sspi接口回讀外部flash存儲中的現場可編程門陣列程序并與微控制單元內的現場可編程門陣列程序比對；
28、若一致則微控制單元通過io接口修改現場可編程門陣列的模式引腳電平，使得模式引腳電平與從外部flash存儲器加載程序的配置電平一致；
29、通過微控制單元的io接口給所述重新加載配置引腳輸出一個低電平脈沖，使得現場可編程門陣列從所述flash存儲器中加載更新程序并運行。
30、在一些實施例中，在需要同時給至少兩個車載控制器更新程序時，上位機每次通過can總線發送一個數據包，然后等待各所述車載控制器的響應回復，若上位機在規定時間內收到一所述車載控制器的肯定回復后，則繼續通過can總線發送下一個數據包。
31、本申請提供的mcu和fpga組成的異構控制系統及應用程序更新方法，當需要下載fpga程序或mcu程序時，上位機通過can總線，使用uds協議(road?vehicle-unifieddiagnostic?services車輛統一診斷服務)與mcu建立通信連接，通信建立后，上位機告知mcu需要更新程序，并告知更新fpga程序還是mcu程序，之后mcu進入程序下載模式，上位機將程序進行分包，并計算每包數據的crc校驗值，上位機通過can總線和uds協議將每包數據和校驗值下載到本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種MCU和FPGA組成的車載控制器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的車載控制器，其特征在于，所述上位機通過所述CAN總線、使用UDS協議與所述微控制單元建立通信連接。
3.根據權利要求1所述的車載控制器，其特征在于，所述微控制單元通過SPI接口連接現場可編程門陣列的SSPI接口，通過IO接口與現場可編程門陣列的模式引腳和重新加載配置引腳相連。
4.根據權利要求1所述的車載控制器，其特征在于，所述微控制單元的FLASH存儲器內包括啟動裝載程序區、微控制單元應用程序區、微控制單元應用程序備份區、現場可編程門陣列程序備份區。
5.一種MCU和FPGA組成的異構控制系統，其特征在于，包括至少一上述權利要求1至4任一項所述的車載控制器，還包括：
6.一種應用程序更新方法，其特征在于，應用于上述權利要求1至4任一項所述的車載控制器或者權利要求5所述的MCU和FPGA組成的異構控制系統，所述方法包括：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，獲取上位機通過CAN總線發送的更新程序，包括：
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，若所述更新程序為微控制單元程序，則將所述更新程序保存在微控制單元的FLASH存儲器內，并運行所述FLASH存儲器內的啟動裝載程序，由啟動裝載程序運行所述更新程序，包括：
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，若所述更新程序為現場可編程門陣列程序，則控制現場可編程門陣列將更新程序燒寫到所述現場可編程門陣列連接的FLASH存儲器內，包括：
10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在需要同時給至少兩個車載控制器更新程序時，上位機每次通過CAN總線發送一個數據包，然后等待各所述車載控制器的響應回復，若上位機在規定時間內收到一所述車載控制器的肯定回復后，則繼續通過CAN總線發送下一個數據包。
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【技術特征摘要】
1.一種mcu和fpga組成的車載控制器，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的車載控制器，其特征在于，所述上位機通過所述can總線、使用uds協議與所述微控制單元建立通信連接。
3.根據權利要求1所述的車載控制器，其特征在于，所述微控制單元通過spi接口連接現場可編程門陣列的sspi接口，通過io接口與現場可編程門陣列的模式引腳和重新加載配置引腳相連。
4.根據權利要求1所述的車載控制器，其特征在于，所述微控制單元的flash存儲器內包括啟動裝載程序區、微控制單元應用程序區、微控制單元應用程序備份區、現場可編程門陣列程序備份區。
5.一種mcu和fpga組成的異構控制系統，其特征在于，包括至少一上述權利要求1至4任一項所述的車載控制器，還包括：
6.一種應用程序更新方法，其特征在于，應用于上述權利要求1至4任一項所述的車載控制器或者權利要求5所述的m...
【專利技術屬性】
技術研發人員：阮錚，王霖，張哲瑞，楊帆，王欣，溫法政，趙雷廷，李瑮冉，李旭陽，潘勇卓，高旭東，王海建，楊明，崔冬冬，周義杰，黃志平，趙震，張波，楊偉君，曹宏發，趙紅衛，康晶輝，薛江，
申請(專利權)人：中國國家鐵路集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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