随着物联网、嵌入式系统和智能硬件的快速发展，设备的稳定运行离不开高效的固件升级和数据传输。传统的固件升级依赖物理介质，操作繁琐且周期较长。随着网络技术的迅猛发展，远程固件升级成为了提升设备功能、修复漏洞、优化性能的重要手段。
在没有操作系统的平台上，实现TCP/IP协议栈较为复杂，而LWIP协议栈凭借轻量化特点解决了这一难题，特别适合资源受限的FPGA环境。结合UDP协议的快速传输优势，劲臣科技基于自主研发的易灵思Ti60F225 FPGA开发平台，开发了借助 LWIP 协议栈，使用 UDP 协议实现 FPGA 固件远程升级的方案。该方案优化了硬件性能，确保高效稳定，并灵活适配不同应用场景，使固件升级更便捷。
方案介绍
本方案借助 LWIP 协议栈，使用 UDP 协议实现 FPGA 固件远程升级。首先通过 Ping 包功能确认设备与网络成功连接且通信正常，为 UDP 远程升级奠定基础。远程升级的核心在于将 FPGA 固件分割为多个 UDP 包，包含数据包与命令包，发送至 FPGA。FPGA 接收数据包后存入 DDR，接收到命令包时，便从 DDR 读出数据写入 Flash 。一次完整的升级过程由若干数据包与一个命令包构成，UDP 协议负责固件数据包传输，FPGA 负责接收并解析。
在此基础上，结合易灵思的多镜像功能，允许设备存储中保存多个固件镜像版本。本方案将当前稳定运行且验证无误的例程设定为 golden image（黄金镜像）。进行远程升级时，新的固件镜像作为待升级镜像被传输。若升级过程出现异常，如网络中断、数据校验失败等，设备可迅速切换回 golden image，保证设备仍能正常运行，极大地提高了升级过程的可靠性。
这种设计使得固件远程升级既简单又可靠。一方面，用户无需复杂操作，仅通过网络连接就能发起远程升级；另一方面，多镜像功能为升级失败提供了有效的回滚机制，确保设备始终处于可用状态，降低了因升级失败导致设备故障的风险，显著提升了设备维护的便捷性与稳定性。
技术亮点
LWIP协议栈：轻量级IP解决方案
LwIP（Lightweight IP）是一个为嵌入式系统设计的轻量级TCP/IP协议栈。它旨在为资源受限的环境提供完整的网络协议功能，具有低内存占用和高性能的特点。使用LWIP可以在无需完整操作系统支持的情况下，实现稳定高效的网络通信，适合用于低功耗、低资源的嵌入式设备。
UDP协议：高吞吐量、低延迟的数据传输
UDP（用户数据报协议）相比TCP协议更简洁高效，省去了连接建立和确认过程，极大地降低了延迟。特别适用于需要实时传输数据（如视频、音频、远程固件升级包）的应用场景。通过UDP协议，设备可以快速接收远程升级文件，实现几乎实时的固件更新。
开发套件
资源使用情况
演示效果
1.使用ping命令
成功ping通设备，网络连接正常，设备将返回正常的响应时间，确认网络已经建立。
2.UDP远程升级
PC 端使用升级小程序，打开串口，当提示upgrade done，表示升级成功。
3.重新启动设备
验证新固件（闪灯）功能的启用，确保升级过程无误。
应用领域
写在最后
基于国产易灵思FPGA实现的LWIP与UDP远程升级方案，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。劲臣科技将继续深耕国产FPGA技术，进一步优化LWIP协议栈与UDP协议的应用，推动更多领域的远程升级和数据传输解决方案。通过不断的技术创新，我们致力于为客户提供更高效、更安全的固件升级与数据通信服务，推动智能硬件行业的发展。
随着技术的不断发展，未来的远程升级方案将变得更加智能化、安全、高效，并且能够支持跨平台、跨行业的应用需求。无论是智能家居、工业设备、物联网终端，还是车载设备、医疗设备、无人机等领域，都将受益于这一方案的创新性优势，并推动设备管理和升级进入一个全新的时代。
文章来源：劲臣电子
