專利名稱：一種基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)無線升級(jí)技術(shù)及相應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儀器儀表的信息與信號(hào)處理技術(shù)，特別是一種基于單片機(jī)的儀器儀表信息與信號(hào)處理系統(tǒng)遠(yuǎn)程無線升級(jí)技術(shù)及相應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
自單片機(jī)誕生以來，因其具有體積小、功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉以及開發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)的儀器儀表系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)自測(cè)與自檢、自動(dòng)化操作、初步的數(shù)據(jù)處理、良好的人機(jī)界面以及遠(yuǎn)程通訊等功能。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，此類儀器儀表系統(tǒng)面臨以下4個(gè)主要問題1、產(chǎn)品生命周期更短，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)用的要求更強(qiáng)。
2、多種業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)并存，要求產(chǎn)品及時(shí)升級(jí)，以保持與業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的變化同步。
3、提高同一系列不同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)靈活性。
4、可現(xiàn)場(chǎng)在線升級(jí)擴(kuò)展系統(tǒng)性能。
市場(chǎng)的需求推動(dòng)著8位單片機(jī)的蓬勃發(fā)展，進(jìn)入新世紀(jì)后，許多公司如Philips、Microchip、Atmel等公司紛紛推出了各有特色的單片微處理器，主要特點(diǎn)有高速、Flash ROM化、JTAG接口、ISP/IAP(In-System Program/In-ApplicationProgram)以及網(wǎng)絡(luò)化接入技術(shù)等，其中ISP/IAP更是得到了廣泛應(yīng)用。ISP編程模式是利用單片機(jī)的串行接口，在用戶設(shè)計(jì)的目標(biāo)系統(tǒng)或印刷電路板上對(duì)器件進(jìn)行編程(或反復(fù)編程)，從而對(duì)器件或電路甚至整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)或功能重構(gòu)。ISP的優(yōu)點(diǎn)是可避免頻繁插拔芯片的麻煩，降低現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的困難，方便了系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)；具有無線通訊或Internet接入功能的系統(tǒng)，還可通過遠(yuǎn)程進(jìn)行升級(jí)維護(hù)，更能大大降低后期服務(wù)費(fèi)用。
目前，現(xiàn)有的單片機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)行ISP編程過程中，如果受到外界干擾如電源波動(dòng)、通訊錯(cuò)誤或突然掉電等影響，導(dǎo)致升級(jí)失敗，從而影響整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行甚至完全失敗。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的ISP編程技術(shù)容易受干擾的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的就是提供一種單片機(jī)遠(yuǎn)程無線升級(jí)技術(shù)及相應(yīng)裝置，具備遠(yuǎn)程在線升級(jí)能力，可克服這個(gè)缺點(diǎn)，保障系統(tǒng)可靠升級(jí)；在系統(tǒng)升級(jí)失敗時(shí)，還可以恢復(fù)系統(tǒng)原有功能。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明由GPRS/GSM模塊、單片機(jī)、模擬開關(guān)、和片外大容量存儲(chǔ)器和目標(biāo)系統(tǒng)中的目標(biāo)單片機(jī)組成。大容量?jī)?chǔ)存器分成二部分，一部分用于保存儀器系統(tǒng)中目標(biāo)單片機(jī)的原始程序代碼，另一部分保存目標(biāo)單片機(jī)的升級(jí)代碼；本發(fā)明單片機(jī)串行接口通過模擬開關(guān)，和無線GPRS Modem的串口以及目標(biāo)單片機(jī)的串口連接。正常工作情況下，本發(fā)明單片機(jī)串口主要接收來自GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，在收到遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的升級(jí)指令和代碼時(shí)，首先把接收到的升級(jí)代碼保存在片外大容量存儲(chǔ)器的指定區(qū)域地址中，在通訊完成和校驗(yàn)正確后，控制模擬開關(guān)，切換目標(biāo)單片機(jī)的串口和本發(fā)明單片機(jī)的串口資源相連接(即兩個(gè)單片機(jī)串口相連接，暫時(shí)斷開GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊)，再從片外大容量存儲(chǔ)器指定區(qū)域讀取升級(jí)代碼，通過串口發(fā)送給目標(biāo)單片機(jī)以完成ISP升級(jí)編程，升級(jí)完成后，通過控制模擬開關(guān)，切換目標(biāo)單片機(jī)的串行接口和GPRS Modem相聯(lián)，恢復(fù)目標(biāo)系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能。目標(biāo)單片機(jī)和本發(fā)明單片機(jī)之間還有一根握手信號(hào)線相連，目標(biāo)單片機(jī)正常工作時(shí)，會(huì)不斷地發(fā)送握手信號(hào)通知本發(fā)明單片機(jī)。在ISP升級(jí)失敗時(shí)，由于目標(biāo)單片機(jī)的程序代碼受到破壞，系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，即無法產(chǎn)生正確的握手信號(hào)時(shí)序，本發(fā)明的單片機(jī)將再次控制切換模擬開關(guān)，對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行ISP編程，直到成功。
儲(chǔ)存器可以是EEPROM，也可以是FLASH。
采用本發(fā)明技術(shù)方案后，基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化儀表系統(tǒng)，無須維護(hù)人員奔赴現(xiàn)場(chǎng)即可進(jìn)行無線升級(jí)維護(hù)，方便快捷，而且升級(jí)可靠。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例電路圖。
圖1中，GPRS Modem(1)分別與模擬開關(guān)(3)、目標(biāo)單片機(jī)(5)相連接，模擬開關(guān)(3)和單片機(jī)(2)相連接，單片機(jī)(2)分別與存儲(chǔ)器(4)、目標(biāo)單片機(jī)(5)相連接。
圖2中，U1的A0、A1、A2和VSS端同時(shí)連接到地，第5腳(SDA)、第6腳(6)分別連接到U2的第1腳(P10)、第2腳(P11)。U2的第18腳(X2)連接到地，第19腳(X1)連接到Y(jié)1(晶振)和電容C2一端，Y1(晶振)的另外一端通過連接電容C1到地，第4腳(P13)和U4的第4腳相連，第10腳(RXD)分別連接到模擬開關(guān)U5A和U5B，第11腳(TXD)連接到模擬開關(guān)U5C，第3腳(P12)分別連接到模擬開關(guān)U5B、U5C的控制端，以及非門U7A的輸入端。U3的TX端通過串接電阻R1連接到模擬開關(guān)U6A，RX端通過串接電阻R2連接到模擬開關(guān)U5D。非門U7A的輸出端分別連接到模擬開關(guān)U5A、U5D、U6A的控制端。U4的第10腳(RXD)分別連接到模擬開關(guān)U5A的一端、U5C的一端和U6A的一端，第11腳(TXD)分別連接到模擬開關(guān)U5B的一端、U5D的一端。
具體實(shí)施例方式
為了便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合圖2所述的應(yīng)用實(shí)例電路圖，對(duì)基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)無線升級(jí)技術(shù)及相應(yīng)裝置做具體實(shí)施過程描述。實(shí)施過程包括以下步驟1、目標(biāo)單片機(jī)通過GPRS Modem撥號(hào)上網(wǎng)，和系統(tǒng)管理中心(未列入本發(fā)明中，另案申請(qǐng))進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，本發(fā)明中的單片機(jī)接收GPRS最新的升級(jí)程序代碼，在通訊完成和校驗(yàn)正確后，保存到片外儲(chǔ)存器指定地址中。
2、單片機(jī)控制模擬開關(guān)，切斷目標(biāo)單片機(jī)串口和GPRS Modem的連接，轉(zhuǎn)為和本機(jī)串口的通訊連接方式。
3、單片機(jī)通過串口把升級(jí)的程序代碼發(fā)送到目標(biāo)單片機(jī)串口，完成在線升級(jí)工作。
目標(biāo)單片機(jī)升級(jí)后，會(huì)周期性地改變握手信號(hào)高低電平，提示本發(fā)明中的單片機(jī)工作正常，并通過單片機(jī)控制模擬開關(guān)，切斷目標(biāo)單片機(jī)和本機(jī)串口的連接，恢復(fù)目標(biāo)單片機(jī)和GPRS Modem的連接。如果目標(biāo)單片機(jī)在線編程升級(jí)失敗，握手信號(hào)將不會(huì)輸出規(guī)律信號(hào)，在一定時(shí)間內(nèi)，本發(fā)明中的單片機(jī)就認(rèn)為目標(biāo)單片機(jī)升級(jí)失敗，從而重復(fù)從步驟2到步驟4的操作，直到升級(jí)成功。
權(quán)利要求
1.一種基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)無線升級(jí)裝置，其特征是裝置由GPRS/GSM模塊(1)、單片機(jī)(2)、模擬開關(guān)(3)、儲(chǔ)存器(4)和目標(biāo)系統(tǒng)中的單片機(jī)(5)組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)無線升級(jí)裝置，其特征是所述的單片機(jī)由兩個(gè)組成，其中一個(gè)單片機(jī)是本裝置的控制核心，另一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表的控制核心、需遠(yuǎn)程在線編程升級(jí)的目標(biāo)單片機(jī)。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)可靠升級(jí)裝置，其特征是裝置中的單片機(jī)系統(tǒng)，其串口通過模擬開關(guān)和GPRS/GSM模塊的串口、目標(biāo)單片機(jī)串口相連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)可靠升級(jí)裝置，其特征是有一根握手信號(hào)線連接裝置中的單片機(jī)和目標(biāo)單片機(jī)。
5.按照權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)無線升級(jí)裝置，其特征是所述的儲(chǔ)存器可以是EEPROM，也可以是FLASH。
6.按照權(quán)利要求5所述的基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)無線升級(jí)裝置，其特征是所述的儲(chǔ)存器是EEPROM分成二部分，第一部份保存目標(biāo)單片機(jī)原始的程序代碼，第二部分保存目標(biāo)單片機(jī)升級(jí)的程序代碼。
7.一種基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)在線升級(jí)技術(shù)，其特征是包括以下步驟A、在正常工作模式下，裝置中的單片機(jī)接收最新的升級(jí)程序代碼，保存到片外存儲(chǔ)器中；B、單片機(jī)控制模擬開關(guān)，進(jìn)入在線編程模式，通過串口把升級(jí)代碼發(fā)送到目標(biāo)單片機(jī)完成編程升級(jí)操作，然后再控制模擬開關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作模式；C、如果升級(jí)目標(biāo)單片機(jī)失敗，則從存儲(chǔ)器中讀入原始目標(biāo)單片機(jī)的程序代碼，對(duì)目標(biāo)單片機(jī)進(jìn)行在線編程，恢復(fù)原有功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表系統(tǒng)無線升級(jí)技術(shù)及相應(yīng)裝置，由GPRS模塊、單片機(jī)、模擬開關(guān)、儲(chǔ)存器和目標(biāo)系統(tǒng)中的單片機(jī)組成相應(yīng)裝置。正常工作模式下，裝置中的單片機(jī)串口偵聽接收遠(yuǎn)程GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳送來的目標(biāo)單片機(jī)程序代碼，保存到片外儲(chǔ)存器指定地址。裝置中的單片機(jī)通過控制模擬開關(guān)，進(jìn)入在線編程模式，通過串口把升級(jí)代碼發(fā)送到目標(biāo)單片機(jī)完成編程升級(jí)操作，然后再控制模擬開關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作模式；當(dāng)兩個(gè)單片機(jī)串口相連接時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入編程模式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)單片機(jī)系統(tǒng)的在線升級(jí)功能。如果升級(jí)失敗，則從存儲(chǔ)器中讀入原始目標(biāo)單片機(jī)的程序代碼，對(duì)目標(biāo)單片機(jī)進(jìn)行在線編程，恢復(fù)原有功能。
文檔編號(hào)H04L29/00GK1811711SQ200610055170
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者吳允平, 蔡聲鎮(zhèn), 蘇偉達(dá), 吳進(jìn)營(yíng), 李汪彪 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)