Update und Softwaredownload

Stichwörter

QNX, GSM, DSP, FPGA, EPLD, Messtechnik

Aufgabenstellung

Das Projekt Update und Softwaredownload umfasst eine Konfigurations- und Versionsverwaltung für einen GSM-Tester. Das Testsystem basiert auf einem PC, der mehrere DSP-Boards zur Realisierung der Messung und der Signalisierung besitzt. Für den Betrieb müssen unterschiedliche Softwarepakete an verschiedene Ziele transferiert werden. Da das Testsystem als Basissystem für zukünftige Erweiterungen ausgelegt wurde, lag hier ein besonderer Schwerpunkt beim Design. Weiterhin galt es, das System so zu gestalten, dass sowohl eine sehr hohe Betriebssicherheit als auch eine einfache Wartung und Updatemöglichkeit gewährleistet werden.

Update und Softwaredownload

Lösung

Hardwaregrundlagen
Zur Grundausstattung eines GSM-Testers gehören zwei DSP (Digital Signal Processor)-Boards. Auf einem sind optionale Steckplätze für zusätzliche Boards. Die Kommunikation zu den CPUs auf den Boards erfolgt über Dual-Port-Rams, die in den PC-Speicher über einen Bus eingeblendet sind. Der PC arbeitet mit dem Betriebssystem QNX. Ebenfalls sind die zur Programmierung der vorhandenen FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) und EPLDs (Erasable Programmable Logic Device) benötigten Leitungen im Speicher eingeblendet. Unterschiedliche Hardwareversionen von DSP-Boards können durch Versionskommandos an die entsprechende CPU abgefragt werden. In diesem Kommando kann auch die aktuelle FPGA-Version abgefragt werden. Die aktuelle Softwareversion der vorhandenen EPLDs kann an Hand ihrer UES bestimmt werden. Bei den EPLDs ist darauf zu achten, dass sie nicht beliebig oft programmiert werden können. Es muss also immer darauf geachtet werden, dass eine Umprogrammierung nur dann erfolgt, wenn es wirklich notwendig ist. Durch das Reset beim Hochfahren wird auf den DSP-Prozessoren eine Firmware gestartet, die nach dem Laden der FPGAs eine erste Kommunikation mit den CPUs ermöglicht. Diese Software ist in der Lage, ein neues Programm für den Prozessor in den Speicher zu schreiben und es anschließend zu starten.

Download
Der Begriff Download steht bei dem Testsystem für das Herunterladen der Software in die DSP-Boards. Die Software besteht je nach Board aus unterschiedlichen Teilen. Zum einen besteht sie aus Software für die Prozessoren, zum anderen aus Software für die FPGAs und für die EPLDs.

System
Ein System beschreibt für den Benutzer immer eine bestimmte lauffähige Konfiguration mit entsprechenden Eigenschaften. Zunächst ist nur vorgesehen, dass auf jedem Testsystem ein einziges System läuft, für spätere Erweiterungen ist vorgesehen, dass auch während des Betriebs zwischen mehreren unterschiedlichen Systemen ausgewählt werden kann. Während des Herunterladens ist natürlich kein Messbetrieb möglich. Durch genaue Versionsabfragen ist sichergestellt, dass ein ausgeliefertes Gerät vom Benutzer nicht einfach umgebaut oder neue gegen alte Karten getauscht werden können, wodurch unter Umständen die getestete und zugesicherte Funktionalität nicht mehr garantiert werden könnte. Gleichzeitig ist es für den Service möglich, dass sich das System selbständig konfigurieren kann. Dabei werden neue Karten und neue Kartenversionen erkannt. Die Konfiguration wird dann an Hand der einzelnen Hardware-Komponenten vorgenommen.

Plug & Play
Wie bei einem PC üblich bedeutet dieses Verfahren, dass der Einbau oder Wechsel von Einsteckkarten vom Gerät automatisch erkannt wird und entsprechend Warnungen und Meldungen oder Aktionen an den Benutzer ausgegeben bzw. von ihm gefordert werden. Die Software stellt sicher, dass der Benutzer immer genau das konfigurierte System vorfindet. Bei jeder Abweichung wird eine Fehlermeldung ausgegeben, damit nicht versehentlich mit einem defekten Gerät gearbeitet wird. Für Änderungen und Erweiterungen gibt es einen Servicemode, der es dem Benutzer ermöglicht, sein Testsystem an neue Soft- und Hardware anzupassen. Die wesentlichen Arbeitsschritte, um die Software an die vorhandene Hardware anzupassen, erfolgen weitgehend automatisch. Es werden neue Karten und neue Kartenversionen erkannt. Die Entscheidung, ob das System so lauffähig ist, kann nicht ausschließlich vom Gerät getroffen werden. Man denke daran, dass z. B. eine defekte Karte eingebaut wurde, und diese daher nicht gefunden werden konnte.

Die Softwareentwicklung erfolgte hauptsächlich unter dem Echtzeitbetriebssystem QNX. Dabei mussten DOS-Tools von Lattice und Xilinx zum Laden der EPLDs und FPGAs nach QNX portiert werden.