專利名稱：一種基于單片機的網絡化儀器儀表系統無線升級技術及相應裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及儀器儀表的信息與信號處理技術，特別是一種基于單片機的儀器儀表信息與信號處理系統遠程無線升級技術及相應裝置。
背景技術：
自單片機誕生以來，因其具有體積小、功能強大、價格低廉以及開發方便等優點而得到了廣泛應用。基于單片機的儀器儀表系統易于實現自測與自檢、自動化操作、初步的數據處理、良好的人機界面以及遠程通訊等功能。隨著電子信息技術的發展和市場競爭的加劇，此類儀器儀表系統面臨以下4個主要問題1、產品生命周期更短，對產品進行設計復用的要求更強。
2、多種業界標準并存，要求產品及時升級，以保持與業界標準的變化同步。
3、提高同一系列不同產品的設計靈活性。
4、可現場在線升級擴展系統性能。
市場的需求推動著8位單片機的蓬勃發展，進入新世紀后，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，主要特點有高速、Flash ROM化、JTAG接口、ISP/IAP(In-System Program/In-ApplicationProgram)以及網絡化接入技術等，其中ISP/IAP更是得到了廣泛應用。ISP編程模式是利用單片機的串行接口，在用戶設計的目標系統或印刷電路板上對器件進行編程(或反復編程)，從而對器件或電路甚至整個系統進行現場升級或功能重構。ISP的優點是可避免頻繁插拔芯片的麻煩，降低現場升級的困難，方便了系統的升級和維護；具有無線通訊或Internet接入功能的系統，還可通過遠程進行升級維護，更能大大降低后期服務費用。
目前，現有的單片機系統在進行ISP編程過程中，如果受到外界干擾如電源波動、通訊錯誤或突然掉電等影響，導致升級失敗，從而影響整個設備系統的正常運行甚至完全失敗。
發明內容
針對現有的ISP編程技術容易受干擾的缺點，本發明的目的就是提供一種單片機遠程無線升級技術及相應裝置，具備遠程在線升級能力，可克服這個缺點，保障系統可靠升級；在系統升級失敗時，還可以恢復系統原有功能。
為實現本發明的目的，采用的技術方案如下本發明由GPRS/GSM模塊、單片機、模擬開關、和片外大容量存儲器和目標系統中的目標單片機組成。大容量儲存器分成二部分，一部分用于保存儀器系統中目標單片機的原始程序代碼，另一部分保存目標單片機的升級代碼；本發明單片機串行接口通過模擬開關，和無線GPRS Modem的串口以及目標單片機的串口連接。正常工作情況下，本發明單片機串口主要接收來自GPRS網絡的數據，并進行數據分析和處理，在收到遠端網絡計算機系統的升級指令和代碼時，首先把接收到的升級代碼保存在片外大容量存儲器的指定區域地址中，在通訊完成和校驗正確后，控制模擬開關，切換目標單片機的串口和本發明單片機的串口資源相連接(即兩個單片機串口相連接，暫時斷開GPRS網絡通訊)，再從片外大容量存儲器指定區域讀取升級代碼，通過串口發送給目標單片機以完成ISP升級編程，升級完成后，通過控制模擬開關，切換目標單片機的串行接口和GPRS Modem相聯，恢復目標系統的無線網絡通訊功能。目標單片機和本發明單片機之間還有一根握手信號線相連，目標單片機正常工作時，會不斷地發送握手信號通知本發明單片機。在ISP升級失敗時，由于目標單片機的程序代碼受到破壞，系統無法正常運行，即無法產生正確的握手信號時序，本發明的單片機將再次控制切換模擬開關，對目標系統進行ISP編程，直到成功。
儲存器可以是EEPROM，也可以是FLASH。
采用本發明技術方案后，基于單片機的遠程網絡化儀表系統，無須維護人員奔赴現場即可進行無線升級維護，方便快捷，而且升級可靠。
圖1是本發明的結構框圖。
圖2是本發明的一個應用實例電路圖。
圖1中，GPRS Modem(1)分別與模擬開關(3)、目標單片機(5)相連接，模擬開關(3)和單片機(2)相連接，單片機(2)分別與存儲器(4)、目標單片機(5)相連接。
圖2中，U1的A0、A1、A2和VSS端同時連接到地，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Y1(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U5A和U5B，第11腳(TXD)連接到模擬開關U5C，第3腳(P12)分別連接到模擬開關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U6A，RX端通過串接電阻R2連接到模擬開關U5D。非門U7A的輸出端分別連接到模擬開關U5A、U5D、U6A的控制端。U4的第10腳(RXD)分別連接到模擬開關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U5B的一端、U5D的一端。
具體實施例方式
為了便于對本發明進一步理解，現結合圖2所述的應用實例電路圖，對基于單片機的網絡化儀器儀表系統無線升級技術及相應裝置做具體實施過程描述。實施過程包括以下步驟1、目標單片機通過GPRS Modem撥號上網，和系統管理中心(未列入本發明中，另案申請)進行數據通訊，本發明中的單片機接收GPRS最新的升級程序代碼，在通訊完成和校驗正確后，保存到片外儲存器指定地址中。
2、單片機控制模擬開關，切斷目標單片機串口和GPRS Modem的連接，轉為和本機串口的通訊連接方式。
3、單片機通過串口把升級的程序代碼發送到目標單片機串口，完成在線升級工作。
目標單片機升級后，會周期性地改變握手信號高低電平，提示本發明中的單片機工作正常，并通過單片機控制模擬開關，切斷目標單片機和本機串口的連接，恢復目標單片機和GPRS Modem的連接。如果目標單片機在線編程升級失敗，握手信號將不會輸出規律信號，在一定時間內，本發明中的單片機就認為目標單片機升級失敗，從而重復從步驟2到步驟4的操作，直到升級成功。
權利要求
1.一種基于單片機的網絡化儀器儀表系統無線升級裝置，其特征是裝置由GPRS/GSM模塊(1)、單片機(2)、模擬開關(3)、儲存器(4)和目標系統中的單片機(5)組成。
2.按照權利要求1所述的基于單片機的網絡化儀器儀表系統無線升級裝置，其特征是所述的單片機由兩個組成，其中一個單片機是本裝置的控制核心，另一個是網絡化儀器儀表的控制核心、需遠程在線編程升級的目標單片機。
3.按照權利要求1所述的基于單片機的網絡化儀器儀表系統可靠升級裝置，其特征是裝置中的單片機系統，其串口通過模擬開關和GPRS/GSM模塊的串口、目標單片機串口相連接。
4.按照權利要求1所述的基于單片機的網絡化儀器儀表系統可靠升級裝置，其特征是有一根握手信號線連接裝置中的單片機和目標單片機。
5.按照權利要求1所述的基于單片機的網絡化儀器儀表系統無線升級裝置，其特征是所述的儲存器可以是EEPROM，也可以是FLASH。
6.按照權利要求5所述的基于單片機的網絡化儀器儀表系統無線升級裝置，其特征是所述的儲存器是EEPROM分成二部分，第一部份保存目標單片機原始的程序代碼，第二部分保存目標單片機升級的程序代碼。
7.一種基于單片機的網絡化儀器儀表系統在線升級技術，其特征是包括以下步驟A、在正常工作模式下，裝置中的單片機接收最新的升級程序代碼，保存到片外存儲器中；B、單片機控制模擬開關，進入在線編程模式，通過串口把升級代碼發送到目標單片機完成編程升級操作，然后再控制模擬開關，系統進入正常工作模式；C、如果升級目標單片機失敗，則從存儲器中讀入原始目標單片機的程序代碼，對目標單片機進行在線編程，恢復原有功能。
全文摘要
本發明涉及一種基于單片機的網絡化儀器儀表系統無線升級技術及相應裝置，由GPRS模塊、單片機、模擬開關、儲存器和目標系統中的單片機組成相應裝置。正常工作模式下，裝置中的單片機串口偵聽接收遠程GPRS無線網絡傳送來的目標單片機程序代碼，保存到片外儲存器指定地址。裝置中的單片機通過控制模擬開關，進入在線編程模式，通過串口把升級代碼發送到目標單片機完成編程升級操作，然后再控制模擬開關，系統進入正常工作模式；當兩個單片機串口相連接時，系統進入編程模式，從而實現對目標單片機系統的在線升級功能。如果升級失敗，則從存儲器中讀入原始目標單片機的程序代碼，對目標單片機進行在線編程，恢復原有功能。
文檔編號H04L29/00GK1811711SQ200610055170
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月22日 優先權日2006年2月22日
發明者吳允平, 蔡聲鎮, 蘇偉達, 吳進營, 李汪彪 申請人:福建師范大學