專利名稱：一種嵌入式遠程智能升級裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種嵌入式升級裝置，特別涉及一種采用網絡控制芯片 RTL8019AS芯片作為溝通單片機與hternet間的橋梁，設計實現嵌入式系統與hternet間的可靠通信任務的用于嵌入式系統軟件網絡升級的嵌入式遠程智能升級裝置。
背景技術：
現在的各種電子設備，如標準控制器、儀器儀表、家電等，其中都設有相應的應用程序以對其進行控制操作等，但如果要對應用程序進行升級的話，則必須更換相應的程序存儲器芯片，不僅操作繁雜、浪費人力物力，且往往需要將設備返回生產廠家進行處理，造成了很多麻煩及不便。而隨著信息技術、計算機網絡技術的迅猛發展和廣泛普及，人們對hternet的需求也越來越大，Internet所帶來的好處也越來越得到體現，使許多的信息家電、智能儀表等設備接入到互聯網成為可能，從而實現網絡化、智能化的集中管理，帶給人們更精彩、更方便的生活方式。以太網(Ethernet)協議已經非常廣泛地應用于各種計算機網絡，如辦公局域網、 工業控制網絡、因特網等場合，并且不斷地在發展。單片機或微控制器(MCU)，也稱為嵌入式系統，已經在各個領域得到了廣泛的應用。若將以太網接口嵌入各種被控對象設備中，如標準控制器、儀器儀表、家電等，嵌入式系統能夠連接到hternet，進行實時傳輸、處理、升級、 監控。實現產品遠程軟件的自動更新升級的目的，從而為將來進行網絡化、智能化電子產品開發提供了一種良好的技術平臺。
實用新型內容為了解決現有非PC智能設備產品要進行應用軟件的更新升級，必須更換相應的程序存儲器芯片，操作繁雜、浪費人力物力，且往往需要將設備返回生產廠家進行處理的缺點，本實用新型提供一種真正實現了將8位單片機系統直接與因特網相連。可以使用PC機通過因特網遠程訪問單片機系統；也可以使用單片機系統將有用的信息通過因特網發送到遠端的PC或其它終端上。同時，由于該單片機采用軟件來實現各種協議處理，在不改變硬件的情況下，通過以太網下載版本最新、功能更強的用戶程序，達到遠程軟件的自動更新升級目的，滿足了用戶更高的需求的嵌入式遠程智能升級裝置。為了實現上述技術目的，本實用新型的技術方案是，一種嵌入式遠程智能升級裝置，包括單片機、網絡接口、通信接口和存儲器，所述的單片機分別與網絡接口、通信接口和存儲器通信連接。所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，還包括人機接口，所述的人機接口包括IXD 顯示屏和輸入鍵盤，所述的LCD顯示屏和輸入鍵盤分別與單片機通信連接。所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，所述的單片機為C8051F020單片機。所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，所述的網絡接口采用RTL8019以太網芯片作為控制芯片。 所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，所述的存儲器為64M的SRAM。 所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，所述的通信接口為RS-232通信接口。本實用新型的技術效果在于，本實用新型可通過網絡接口連接Interner，并連接遠程服務器以達到使用PC機通過因特網遠程訪問單片機系統；也可以使用單片機系統將有用的信息通過因特網發送到遠端的PC或其它終端上。同時，在不改變硬件的情況下，通過以太網下載版本最新、功能更強的用戶程序，達到遠程軟件的自動更新升級目的，且本實用新型體積小、功耗低、功能強、操作簡單，克服了傳統的升級帶來的不便，節省了成本，提高了效率，滿足了用戶更高的需求。該方法可以提高系統供應商的產品競爭力和服務效率， 從而為今后開發相對完善的產品積累經驗，具有較好的經濟效益和社會效益。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為本實用新型網絡連接示意圖；圖3為本實用新型的存儲器接口電路；圖4為本實用新型的網絡接口電路；圖5為本實用新型的通信程序框圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型包括單片機、網絡接口、通信接口和存儲器，單片機分別與網絡接口、通信接口和存儲器通信連接。還包括人機接口，人機接口包括IXD顯示屏和輸入鍵盤，IXD顯示屏和輸入鍵盤分別與單片機通信連接。單片機為C8051F020單片機。網絡接口采用RTL8019以太網芯片作為控制芯片。存儲器為64M的SRAM。通信接口為RS-232 通信接口。本實用新型通過網絡接口連接hternet網絡，并且提供一個RS-232通信接口給用戶使用。系統可以將從hternet上過來的IP數據報解包后送給通信接口，也可將從通信接口過來的數據封裝為IP包送到以太網。本系統的主控部分是由Cygnal公司生產的MCU(C8051F020)。主要控制網絡接口的數據交互，監視系統軟件版本及檢索網絡上最新的軟件，自動對系統進行升級。網絡接口部分包括網絡控制器的RTL8019AS、隔離變壓器20F001N和RJ45組成。網絡控制器RTL8019AS是網絡接口的關鍵，RTL8019AS完成數據鏈路層及網絡層的協議轉換、數據的發送與接收等任務。外部數據存儲器采用的是 HM628U8(U8KB)，主要用于網絡上傳、下載數據緩沖，速度等級為80ns的器件，與IOM以太網匹配。外部ROM采用51 (的FLASH SST39LV040，具有在線擦寫功能，且擦寫速度快，速度等級為70ns，低電壓(VCC及I/O 口均為3. 3V)，能直接與C8051F020的I/O電平兼容，主要用于掉電保護，也可以將IP地址、網卡物理地址和其他參數保存，同時支持在系統數據更新。參見圖2，本實用新型進行軟件的升級過程是由本實用新型發出升級指示，經過 Interner到PC主機，PC主機接受指示后確認，然后開始傳送數據，數據經hternet到本實用新型，本實用新型檢索PC主機所傳輸過來的軟件版本，并和對象系統的軟件版本對比，如果低于PC主機上的版本，本實用新型便下載PC主機上的軟件，并更新對象系統的數據， 從而實現對對象系統的升級。參見圖3，由于MCU的數據存儲器容量有限，對于大的數據保存時，需要擴展外部數據存儲器。本系統中，外部SRAM采用的是HM6^128，用來完成對數據的保存。128K字節 8位高速CMOS的靜態RAM HM628128,由于C8051F020器件I/O 口支持3. 3V和5V主要用于網絡上傳、下載數據緩沖，由于本項目主要用于設備智能升級，其數據量不大，如按每幀16K 字節計算，該器件一次可接收8幀數據，完全能滿足一般設備程序容量的數據緩沖。采用 512K 的 FLASH SST39LV040 低電壓(VCC 及 I/O 口均為 3. 3V)，能直接與 C8051F020 的 I/O 電平兼容、低功耗、高速FLASH，主要用于掉電保存設備相關參數，同時支持在系統數據更新。參見圖4，本實用新型裝置嵌入式遠程智能升級系統網絡接口電路。網絡接口包括核心器件網絡控制器的RTL8019AS、隔離變壓器20F001N和RJ45。完成網絡互聯和遠程升級，網絡接口設計是關鍵。通過P4. 2、I/OW、I/OR來劃分RTL8019AS和圓6沘128的地址空間。P4. 2接HM628U8的CE腳，低電平時選擇圓6觀128 ；采用10BASE-T布線標準通過雙絞線進行以太網通訊，而RTL8019AS內置了 10BASE-T收發器，所以網絡接口的電路比較簡單。外接一個隔離LPF濾波器0132，TPIN士為接收線，TPOUT士為發送線，經隔離后分別與 RJ-45接口的RX士、TX士端相連。時鐘電路通過T1、T2接口一個20MHz晶振以及2個電容， 實現全雙工方式。參見圖5，本實用新型裝置的嵌入式系統的程序設計主要包括網絡驅動程序、通信程序。網絡驅動程序主要完成對網絡芯片的驅動及通信控制。網絡驅動程序包括RTL8019AS 芯片的初始化、發送、接收三部分。對RTL8029AS的初始化就是對其控制寄存器進行初始化設置，從而完成數據的正確發送和接收。本系統就是通過C8051F020來控制RTL8019AS的相關寄存器單元，來實現網絡聯接和數據通信，達到聯網升級的目的。由于完整的TCP/IP等hternet協議將占用大量系統資源，因此在8位單片機上實現上將帶來了困難，為了在8位單片機上實現TCP/IP協議，在本系統中，放棄完整的TCP 棧，僅利用TCP/IP協議中的UDP (用戶數據報協議)、IP (網絡報文協議)、ARP (地址解析協議)及簡單的應用層協議成功地實現了單片機的網絡互連，既提高了數據傳輸的速度，又保證了數據傳輸的正確性。通信程序首先初始化網絡設備，網卡IP地址和物理地址存FLASHSST39LV040中，單片機復位后首先讀取這些數據以初始化網絡。當有數據從RJ45過來，單片機對數據報進行分析，如果是ARP (物理地址解析)數據包，則程序轉入ARP處理程序(因為在網絡上正是ARP協議將IP地址和物理地址相映射)。如果是IP數據包且傳輸層使用UDP協議，端口正確，則認為數據報正確，數據解包后，取出數據，再RS-232總線的通信協議重新組成幀，發送給用戶產品進行升級。反之，如果單片機從串口收到數據，則將數據按照UDP協議格式打包，送入RTL8019AS， 由RTL8019AS將數據輸出到以太網。單片機主要完成數據的解包打包，即主要處理協議的網絡層和傳輸層，鏈路層部分由RTL8019AS完成。因單片機將數據接收后完整不變地通過串口輸出，所以將應用層交付用戶來處理，用戶可以根據需求對收到的數據進行處理。在單片機的程序處理中，包含了完整的Ara地址解析協議。通過單片機正確設置網關、子網掩碼等參數，實現通過以太網單片機與外部因特網上的終端設備的數據通信。
權利要求1.一種嵌入式遠程智能升級裝置，其特征在于，包括單片機、網絡接口、通信接口和存儲器，所述的單片機分別與網絡接口、通信接口和存儲器通信連接。
2.根據權利要求1所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，其特征在于，還包括人機接口，所述的人機接口包括LCD顯示屏和輸入鍵盤，所述的LCD顯示屏和輸入鍵盤分別與單片機通信連接。
3.根據權利要求1所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，其特征在于，所述的單片機為C8051F020單片機。
4.根據權利要求1所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，其特征在于，所述的網絡接口采用RTL8019以太網芯片作為控制芯片。
5.根據權利要求1所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，其特征在于，所述的存儲器為 64M 的 SRAM。
6.根據權利要求1所述的一種嵌入式遠程智能升級裝置，其特征在于，所述的通信接口為RS-232通信接口。
專利摘要本實用新型公開了一種嵌入式遠程智能升級裝置，包括單片機、網絡接口、通信接口和存儲器，單片機分別與網絡接口、通信接口和存儲器通信連接。還包括人機接口，人機接口包括LCD顯示屏和輸入鍵盤，LCD顯示屏和輸入鍵盤分別與單片機通信連接。本實用新型的技術效果在于，本實用新型可通過網絡接口連接Interner，并連接遠程服務器以達到使用PC機通過因特網遠程訪問單片機系統；也可以使用單片機系統將有用的信息通過因特網發送到遠端的PC或其它終端上。同時，在不改變硬件的情況下，通過以太網下載版本最新、功能更強的用戶程序，達到遠程軟件的自動更新升級目的。
文檔編號H04L29/08GK202135171SQ201120248320
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者佘丹妮, 張宇馳, 李德堯, 譚耀輝, 邱麗芳 申請人:佘丹妮, 張宇馳, 李德堯, 譚耀輝, 邱麗芳