CN113900689A - 一种光纤陀螺装置的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤陀螺装置的运行方法，从该装置的FPGA芯片中获取第一指令；若第一指令为升级指令，进入在线升级模式；若第一指令为工作指令，则装置进入工作模式并进行工作计时；若工作计时在指令更新时间内，获取第二指令；若第二指令为工作指令，则装置进入工作模式并进行工作计时；若第二指令为升级指令，则装置进入在线升级模式并响应计时。通过设置升级指令和工作指令，降低硬件复杂度，控制两种工作模式，减少引导程序加载以及与上位机进行在线升级指令交互的时间，减少光纤陀螺装置进入角速度检测功能的时间，提高光纤陀螺快速启动性能；通过计时并设定预设的指令更新时间，从而实现装置端口的分时复用。

Description

一种光纤陀螺装置的运行方法

技术领域

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺装置的运行方法。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速率传感器，由于其成本低、工艺简单、可靠性高、抗冲击振动能力强，其应用前景备受重视，已经成为主流的传感器之一。

光纤陀螺一般采用数字相位阶梯波闭环光纤陀螺方案，其中光纤陀螺光路中的逻辑电路通常采用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)，FPGA即现场可编程门阵列，由于具备现场可编程和强大的硬件并行处理能力，在光纤陀螺领域得到广泛应用。光纤陀螺FPGA的程序固化在FPGA芯片中，主要实现光纤陀螺误差信号的数字解调、数字积分、产生数字相位阶梯波以及偏置调制信号、产生数字量角速度输出、2π电压闭环等功能，是光纤陀螺功能实现的核心。

目前，常见的FPGA程序在线升级方法包括：1)采用外部主控芯片(如DSP、MCU等)来控制目标FPGA进行配置文件在线升级；2)通过引导程序升级配置文件。其中方法1)中采用外部主控芯片进行FPGA程序在线升级的方法需要增加外部主控芯片，会增加光纤陀螺硬件电路面积、复杂度和功耗，限制光纤陀螺小型化；而方法2)中采用引导程序进行FPGA程序在线升级的方法，会分别进行引导程序和工作程序的加载，并且在引导程序工作时还需等待一段时间进行在线升级指令接收，从而会使陀螺上电后开始正常工作的时间加长，不利于光纤陀螺的快速启动。且在对光纤陀螺的程序进行升级时，需要将连接的转位机构拆开并将光纤陀螺取下后通过接口进行升级，而转位机构作为一种精密机械装配产品，拆卸后会导致装置的精度下降甚至零件损伤，损害装置的性能。

由此需要一种升级方法来优化光纤陀螺FPGA程序的升级，避免对转位机构的拆卸，从而避免拆卸对转位机构造成损伤，并提高FPGA程序升级和光纤陀螺装置工作的效率。

发明内容

本发明提供一种光纤陀螺装置的运行方法，用以解决上述现有技术中的缺陷。

本发明提供一种光纤陀螺装置的运行方法，包括步骤：

从所述装置的FPGA芯片中获取第一指令；

若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行工作计时；

若所述工作计时的时间在预设的指令更新时间内，则在所述指令更新时间内，上位机更新所述装置的FPGA芯片中的指令，获取第二指令；

若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并进行响应计时。

根据本发明提供的一种光纤陀螺装置的运行方法，进一步包括：

若所述第一指令或所述第二指令为升级指令，所述装置预设升级响应时间，在所述装置进入在线升级模式之后进行响应计时；

若所述响应计时的时间在所述升级响应时间内，则维持所述在线升级模式；所述在线升级模式计时的时间超过所述升级响应时间，则所述装置调整为所述工作模式。

根据本发明提供的一种光纤陀螺装置的运行方法，进一步包括：

当所述装置处于所述工作模式时，若所述工作计时的时间超过所述指令更新时间，则断开所述装置与所述上位机的连接，将所述装置锁定为所述工作模式。

根据本发明提供的一种光纤陀螺装置的运行方法，进一步包括：

在所述升级响应时间内，所述装置向所述上位机发送升级确认请求，在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置维持所述在线升级模式；若在所述升级相应时间内没有获取所述上位机的确认反馈，所述装置返回至所述工作模式。

根据本发明提供的一种光纤陀螺装置的运行方法，进一步包括：

在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置接收所述上位机的升级文件；在升级完成后校验比对所述装置的本地文件与所述上位机的升级文件；

若校验通过，则所述装置退出所述在线升级模式，调整为工作模式；

若检验失败，则重新接收所述上位机的升级文件，并重新校验。

根据本发明提供的一种光纤陀螺装置的运行方法，进一步包括：

所述第一指令和所述第二指令的初始值均为所述工作指令；

在所述装置从所述在线升级模式退出后，将所述第一指令和所述第二指令重置为所述工作指令。

另一方面，本发明还提供一种光纤陀螺装置的运行系统，包括：指令模块，用于从从所述装置的FPGA芯片中获取第一指令；

第一判断模块，判断所述第一指令为升级指令或工作指令；若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行通过工作计时模块进行工作计时；并判断所述工作模式的时间是否在预设的指令更新时间内；若所述工作计时的时间在所述指令更新时间内，则在所述指令更新时间内，上位机更新所述装置的FPGA芯片中的指令，获取第二指令；

第二判断模块，用于判断所述第二指令为工作指令或升级指令；若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并通过所述工作计时模块进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并通过响应计时模块进行响应计时。

根据本发明提供的一种光纤陀螺装置的运行系统，还包括：

锁定模块，当所述装置处于所述工作模式时，若所述第一判断模块判断所述工作计时模块的时间超过所述指令更新时间，则断开所述装置与所述上位机的连接，将所述装置锁定为所述工作模式；

确认模块，用于在所述升级响应时间内，所述装置通过所述确认模块向所述上位机发送升级确认请求，在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置维持所述在线升级模式；若在所述升级相应时间内没有获取所述上位机的确认反馈，所述装置返回至所述工作模式。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述FPGA光纤陀螺装置的运行方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述FPGA光纤陀螺装置的运行方法的步骤。

本发明提供的一种光纤陀螺装置的运行方法，通过设置升级指令和工作指令，使得该装置不用增加外部主控芯片和额外的配置芯片，降低了硬件复杂度，并通过指令控制该装置的两种工作模式，减少了FPGA装置在引导程序加载以及与上位机进行在线升级指令交互的时间，从而减少光纤陀螺装置搭载的FPGA软件启动后进入角速度检测功能的时间，有利于提高光纤陀螺快速启动性能；通过计时并设定预设的指令更新时间，从而实现所述装置端口的分时复用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的光纤陀螺装置的运行方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的光纤陀螺装置的运行系统的结构示意图；

图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种光纤陀螺装置的运行方法，包括步骤：

从所述装置的FPGA芯片获取第一指令；

判断所述第一指令是否为工作指令或升级指令；若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行工作计时；

若所述工作计时的时间在预设的指令更新时间内，则在所述指令更新时间内从所述上位机获取第二指令；

判断所述第二指令是否为工作指令或升级指令；若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并进行响应计时；

需要说明的是，本发明所述的光纤陀螺装置为基于FPGA芯片的装置，所述光纤陀螺装置包括FPGA芯片和FPGA配置芯片，FPGA芯片和FPGA配置芯片为光纤陀螺行业内的常规技术手段，所述FPGA配置芯片存储FPGA程序和光纤陀螺参数；

具体的，所述光纤陀螺装置的FPGA芯片上电后，从配置芯片的存储区域加载FPGA程序；FPGA程序从所述装置的配置芯片存储区域加载相应的指令参数；

具体的，所述指令参数由上位机写入所述配置芯片，所述指令参数包括第一指令和第二指令；第一指令为工作指令，第二指令为升级指令；

需要说明的是，指令参数是在线升级系统预设的一个参数，包括工作指令和升级指令两种，该指令是由上位机发送，并由FPGA配置芯片进行配置的。该参数只在上电之初由指令处理模块进行调用，调用该参数后对该参数进行判断是在线升级指令或者是正常工作指令，从而确定进入升级模式或者工作模式。该参数只在进行在线升级之前进行改写为在线升级指令，并在在线升级之后改回正常工作指令，从而确保光纤陀螺的正常工作；

进一步，所述FPGA程序获取所述第一指令，判断所述第一指令为工作指令或升级指令；

进一步，所述FPGA程序获取所述第一指令，判断所述第一指令为工作指令或升级指令；

若第一指令为工作指令，则将所述装置设置为工作模式；并进行工作计时；

若判断所述第一指令为升级指令，所述装置预设升级响应时间，在所述装置进入在线升级模式之后进行响应计时；

若所述响应计时的时间在所述升级响应时间内，则维持所述在线升级模式；所述在线升级模式计时的时间超过所述升级响应时间，则所述装置调整为所述工作模式；

具体的，判断所述工作计时的时间是否在指令更新时间内；

需要说明的是，其中指令更新时间即为指令输入端口开放时间，指令输入端口开放时间是指，在FPGA芯片上电进入工作模式后的一段设定时间，在该时间内允许上位机向FPGA芯片的输入端口发送指令参数改写命令，FPGA程序可以响应该命令向配置芯片指定地址写入指令参数。当超出该时间后，FPGA软件屏蔽指令参数改写命令，关闭配置芯片擦除和写操作，避免产品工作中输入端口受到干扰进行误操作；

需要说明的是，指令输入端口并不是一个模块，指的是上位机和光纤陀螺之间的接口，在光纤陀螺中该接口只有一个，因此为了分时复用，需要确定什么时候进行在线升级，什么时候执行工作程序；

若所述工作计时的时间超过所述指令更新时间，则断开所述装置与所述上位机的连接，将所述装置锁定为所述工作模式；所述FPGA程序屏蔽上位机的指令参数改写命令，关闭配置芯片擦除和写操作；

具体的，若所述工作计时的时间在预设的指令更新时间内，则在所述指令更新时间内，上位机写入指令参数改写命令，修改所述FPGA芯片中的指令参数，从所述FPGA芯片中获取第二指令；继续判断在所述指令更新时间内的更新的第二指令是否为工作指令或升级指令；

进一步，若所述第二指令为升级指令，所述装置预设升级响应时间，在所述装置进入升级模式之后进行响应计时；

若所述响应计时的时间在所述升级响应时间内，则维持所述在线升级模式；所述在线升级模式计时的时间超过所述升级响应时间，则所述装置调整为所述工作模式；

需要说明的是，其中升级指令响应时间是指，在FPGA芯片上电进入在线升级模式后的一段设定时间，在该时间内允许上位机向FPGA芯片的输入端口发送在线升级确认命令，FPGA程序收到该命令可以在在线升级模式等待。当超出该时间后，FPGA程序退出在线升级状态，进入正常工作模式；该方式可以避免指令参数为在线升级指令时，光纤陀螺FPGA软件一直处于在线升级模式，从而无法正常进行角速度检测和输出；

具体的，包括步骤：

在升级模式下，响应计时的时间在所述升级响应时间内，所述装置向所述上位机发送升级确认请求，在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置维持所述在线升级模式；若在所述升级相应时间内没有获取所述上位机的确认反馈，所述装置返回至所述工作模式；

进一步，包括步骤：

在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置接收所述上位机的升级文件；在升级完成后校验比对所述装置的本地文件与所述上位机的升级文件；

若校验通过，则所述装置退出所述在线升级模式，调整为工作模式；

若检验失败，则重新接收所述上位机的升级文件，并重新校验。

需要说明的是，所述装置上电后，处在工作模式时，均需进行工作计时，若所述工作计时的时间超过所述指令更新时间，则断开所述装置与所述上位机的连接，将所述装置锁定为所述工作模式；所述FPGA程序屏蔽上位机的指令参数改写命令，关闭配置芯片擦除和写操作；

具体的，若所述工作计时的时间在预设的指令更新时间内，则在所述指令更新时间内从所述上位机获取第二指令；继续判断在所述指令更新时间内的更新的第二指令是否为工作指令或升级指令；

需要说明的是，所述装置上电后，处在升级模式时，均需进行响应计时；若所述在线升级模式计时的时间超过所述升级响应时间，则所述装置调整回所述工作模式；若所述响应计时的时间在所述升级响应时间内，则维持所述在线升级模式；

在升级模式下，响应计时的时间在所述升级响应时间内，所述装置向所述上位机发送升级确认请求，在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置维持所述在线升级模式；若在所述升级相应时间内没有获取所述上位机的确认反馈，所述装置返回至所述工作模式；

进一步，在升级完成后，将指令参数重置为工作指令。

另一方面，如图2所示，本发明还提供一种光纤陀螺装置的运行系统，下文描述的运行系统与上文描述的运行方法可相互对应参照，具体包括：

指令模块，用于从上位机获取第一指令；

第一判断模块，判断所述第一指令为升级指令或工作指令；若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行通过工作计时模块进行工作计时；并判断所述工作模式的时间是否在预设的指令更新时间内；若所述工作计时的时间在所述指令更新时间内，则在所述指令更新时间内从所述上位机获取第二指令；

第二判断模块，用于判断所述第二指令为工作指令或升级指令；若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并通过所述工作计时模块进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并通过响应计时模块进行响应计时。

进一步，还包括：

锁定模块，当所述装置处于所述工作模式时，若所述第一判断模块判断所述工作计时模块的时间超过所述指令更新时间，则断开所述装置与所述上位机的连接，将所述装置锁定为所述工作模式；

确认模块，用于在所述升级响应时间内，所述装置通过所述确认模块向所述上位机发送升级确认请求，在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置维持所述在线升级模式；若在所述升级相应时间内没有获取所述上位机的确认反馈，所述装置返回至所述工作模式。

又一方面，图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(CommunicationsInterface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行光纤陀螺装置的运行方法，该方法包括：从上位机获取第一指令；若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行工作计时；若所述工作计时的时间在预设的指令更新时间内，则在所述指令更新时间内从所述上位机获取第二指令；若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并进行响应计时。

此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述光纤陀螺装置的运行方法，该方法包括：从上位机获取第一指令；若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行工作计时；若所述工作计时的时间在预设的指令更新时间内，则在所述指令更新时间内从所述上位机获取第二指令；若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并进行响应计时。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述光纤陀螺装置的运行方法，该方法包括：从上位机获取第一指令；若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行工作计时；若所述工作计时的时间在预设的指令更新时间内，则在所述指令更新时间内从所述上位机获取第二指令；若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并进行响应计时。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光纤陀螺装置的运行方法，其特征在于，包括：

从所述装置的FPGA芯片中获取第一指令；

若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行工作计时；

若所述工作计时的时间在预设的指令更新时间内，则在所述指令更新时间内，上位机更新所述装置的FPGA芯片中的指令，获取第二指令；

若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并进行响应计时。

2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺装置的运行方法，其特征在于，包括：

若所述第一指令或所述第二指令为升级指令，所述装置预设升级响应时间，在所述装置进入在线升级模式之后进行响应计时；

若所述响应计时的时间在所述升级响应时间内，则维持所述在线升级模式；所述在线升级模式计时的时间超过所述升级响应时间，则所述装置调整为所述工作模式。

3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺装置的运行方法，其特征在于，包括：

当所述装置处于所述工作模式时，若所述工作计时的时间超过所述指令更新时间，则断开所述装置与所述上位机的连接，将所述装置锁定为所述工作模式。

4.根据权利要求2所述的一种光纤陀螺装置的运行方法，其特征在于，包括：

在所述升级响应时间内，所述装置向所述上位机发送升级确认请求，在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置维持所述在线升级模式；若在所述升级相应时间内没有获取所述上位机的确认反馈，所述装置返回至所述工作模式。

5.根据权利要求3所述的一种光纤陀螺装置的运行方法，其特征在于，包括：

在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置接收所述上位机的升级文件；在升级完成后校验比对所述装置的本地文件与所述上位机的升级文件；

若校验通过，则所述装置退出所述在线升级模式，调整为工作模式；

若检验失败，则重新接收所述上位机的升级文件，并重新校验。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种光纤陀螺装置的运行方法，其特征在于，包括：

所述第一指令和所述第二指令的初始值均为所述工作指令；

在所述装置从所述在线升级模式退出后，将所述第一指令和所述第二指令重置为所述工作指令。

7.一种光纤陀螺装置的运行系统，其特征在于，包括：

指令模块，用于从从所述装置的FPGA芯片中获取第一指令；

第一判断模块，判断所述第一指令为升级指令或工作指令；若所述第一指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式；若所述第一指令为工作指令，则所述装置进入工作模式并进行通过工作计时模块进行工作计时；并判断所述工作模式的时间是否在预设的指令更新时间内；若所述工作计时的时间在所述指令更新时间内，则在所述指令更新时间内，上位机更新所述装置的FPGA芯片中的指令，所述指令模块获取第二指令；

第二判断模块，用于判断所述第二指令为工作指令或升级指令；若所述第二指令为工作指令，则所述装置进入所述工作模式并通过所述工作计时模块进行工作计时；若所述第二指令为升级指令，则所述装置进入在线升级模式并通过响应计时模块进行响应计时。

8.根据权利要求7所述的一种光纤陀螺装置的运行系统其特征在于，还包括：

锁定模块，当所述装置处于所述工作模式时，若所述第一判断模块判断所述工作计时模块的时间超过所述指令更新时间，则断开所述装置与所述上位机的连接，将所述装置锁定为所述工作模式；

确认模块，用于在所述升级响应时间内，所述装置通过所述确认模块向所述上位机发送升级确认请求，在获取所述上位机的确认反馈后，所述装置维持所述在线升级模式；若在所述升级相应时间内没有获取所述上位机的确认反馈，所述装置返回至所述工作模式。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述FPGA光纤陀螺装置的运行方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述FPGA光纤陀螺装置的运行方法的步骤。

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