CN103093827A - 启动现场设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于启动现场设备的方法和现场设备，现场设备（12）包括存储器（22），存储器（22）包括存储有引导功能的引导存储器区域（22a）和存储有操作功能的操作存储器区域（22b），在用于压力测量、流量测量和/或物位测量的现场设备（12）的启动期间，执行以下步骤：执行引导功能；确定是否要执行对操作存储器区域（22b）的存储器校验；当确定了要执行存储器校验时，执行对操作存储器区域（22b）的存储器校验；以及执行操作功能。

Description

启动现场设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年11月4日提交的第EP 11187882.3号欧洲专利申请的申请日的权益，该申请的公开内容通过引用合并到本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于启动现场设备的方法、计算机程序和计算机可读介质，并且涉及一种现场设备。

背景技术

用于在工业装置中测量物理量的现场设备常常包括控制器，该控制器包括电子处理器，借助于该电子处理器可以控制现场设备的传感器，并且可以进一步处理所获得的物理量的测量值。在该布置中，相应的系统软件通常存储在控制器中的非易失性存储器中。

某些类型的现场设备被设计成仅在限定的时间点处是活动的，以及例如设计成执行测量。以这种方式，可以节省可能仅由电池供给的能量。于是，在每次测量处理之前启动现场设备，并且控制器执行引导程序（bootroutine），该引导程序还包括校验存储器，以便校验在此期间系统软件没有被破坏。

为了校验存储器，可以执行循环冗余校验CRC。通常，这是非常耗时的，并且系统启动花费相应长的时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能且快速的现场设备。

这个目的由独立权利要求的主题来实现。从属权利要求和下面的描述中阐述了本发明的另外的实施例。

本发明的第一方面涉及一种用于启动现场设备的方法。

在此背景下，术语“现场设备”可以指代测量设备，该测量设备被布置成在空间上紧紧邻近工业装置（例如罐或流体管线），或被布置在工业装置上或工业装置中并且被设计成测量、获取和/或进一步处理工业装置的物理变量。具体地，现场设备可以被设计成执行压力测量、流量测量和/或物位测量。

现场设备可以包括存储器，该存储器包括存储有引导功能的引导存储器区域和存储有操作功能的操作存储器区域。如果例如为了添加或更新特定的程序功能，现场设备的系统软件为可交换的，则可以把系统软件划分为引导部分、以及主要部分或操作部分。

于是，引导功能可以形成引导部分的一部分，并且操作功能可以是操作部分的一部分。为此，可以把存储器划分为存储有引导部分的引导存储器区域和存储有操作部分的操作存储器区域。于是，可以将现场设备的实际测量和处理功能定位在也被设计为可交换的操作部分中。例如，可以覆写（overwrite）操作存储器区域，以这种方式，可以将新的操作部分存储在现场设备中。例如，非易失性存储器可以包括引导存储器区域和操作存储器区域所位于的FLASH（闪存）存储器。

根据本发明的一个实施例，该方法包括步骤：执行引导功能；确定是否要执行对操作存储器区域的存储器校验；当确定了要执行存储器校验时，执行对操作存储器区域的存储器校验；以及执行操作功能。

因此，可以启动现场设备在于在接通期间激活了引导部分，然后所述引导部分可以校验是否存在有效的操作部分并且可以适当地启动该操作部分。在这种情况下，仅在有必要时，需要进行存储器校验，通过存储器校验来校验是否正确地存储了系统软件的操作部分以及特别是操作功能。以这种方式，可以缩短并加速启动程序，并且可以减少现场设备的能耗。

通常，由于操作部分的代码没有改变，因此一般没有必要在现场设备的每次启动程序期间执行存储器校验。在不进行存储器校验的情况下，启动程序明显加速，并且以这种方式，例如可以更快速地在传感器处得到测量值。

根据本发明的一个实施例，存储器校验包括循环冗余校验CRC。借助于循环冗余校验，可以校验存储器区域是否已经改变。为此目的，根据存储器区域的当前内容计算校验和，并且将该校验和与在某一较早的时间点计算的校验和进行比较。如果两个校验和不同，则可以假定存储器区域的内容已经改变。

根据本发明的一个实施例，当现场设备被激活时，执行引导功能。例如，大部分时间，现场设备处于睡眠模式或处于关断状态；现场设备通过外部信号而被唤醒或接通。在外部激活之后，然后可以执行缩短的启动程序。具体地，在例如从电池中获得能量的具有能量管理的现场设备中，这可以具有积极的作用，这是因为启动程序在每次唤醒后发生并且由此可以被缩短。

根据本发明的一个实施例，当存储在非易失性存储器区域中的第一计数器与第二计数器不匹配时，做出要执行存储器校验的确定。可以将这两个计数器存储在EPROM中。例如，在执行引导功能之后，使第一计数器递增，并且在初始化或执行操作功能之后，使第二计数器递增。如果没有发生程序错误并且如果这两个计数器在启动程序之前已经相匹配，则这两个计数器之后也将匹配。如果情况不是这样，则可以假定在执行操作功能期间已经发生错误，并且应执行存储器校验。

因此，可以在现场设备中实现两个计数器。第一计数器获取引导部分中的引导功能的遍数（number of passes），而第二计数器获取操作功能成功启动主要部分的次数。只要这些计数器是相同的，假定引导部分每次都能够成功地启动操作部分，因此，可以在启动程序期间取消对操作部分的循环冗余校验。

根据本发明的一个实施例，此外，该方法包括步骤：设置成当操作存储器区域已被检查时，在下一次启动期间不执行对操作存储器区域的存储器校验。例如这可以发生在第一计数器和第二计数器被重置为相同的值（例如0）时。例如这可以发生在成功的存储器校验之后。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括步骤：对操作存储器区域的循环存储器校验。在启动程序之后，可以定期（即循环地）执行存储器校验（即使两个计数器相匹配）。例如这可以发生在现场设备正等待来自传感器的另外的数据并且无论如何为活动的情况下。此外，可以出现以下情形：主要部分中的字节已经改变，所述字节尽管可以在运行时间期间导致错误，但是不会阻止操作功能对操作部分的启动。为了对此进行检测，在现场设备的运行时间期间，可以借助于特定的诊断任务或诊断功能来循环地执行存储器校验。

根据本发明的一个实施例，此外，该方法包括步骤：在现场设备出错的情况下，激活看门狗；设置成当看门狗已被激活时，在现场设备的下一次启动期间执行对操作区域的存储器校验；以及由看门狗重置现场设备，使得执行对现场设备的重启。这可以发生在第一计数器和第二计数器被设置为不同的值（例如1和0）的情况下。

术语“看门狗”可以指代处理器的一部分或现场设备的单独部件，其针对正确运转来监视处理器。例如，处理器会需要定期向看门狗传送信号。如果这个信号不存在，例如如果处理器已经崩溃或者处于无限循环中，则看门狗认定已经发生了错误并重启处理器，然后，处理器执行启动程序。

如果在成功地执行引导功能和操作功能之后，看门狗被激活，则看门狗也可以主动地将这两个计数器设置为不同的值，使得在启动程序期间执行对操作存储器区域的存储器校验。

根据本发明的一个实施例，看门狗将给现场设备的处理器的IO信号设置为限定的电平。此外，为了检测由看门狗触发的重启，可以使用信号电平。在该处理中，在重启的触发期间，看门狗确保信号被设置为限定的电平。一旦引导部分检测到该限定的电平，则引导部分将这两个监视计数器设置为不同的值，这导致执行存储器校验。

根据本发明的一个实施例，检测到当看门狗的IO信号具有限定的信号电平时，要执行存储器校验。作为计数器的替选方案，或除了计数器之外，看门狗也可以把信号电平设置为限定的电平，使得处理器可以在重启期间参考该电平来检测看门狗的活动性，并且从而可以触发存储器校验。

本发明的另一个方面涉及一种计算机程序，该计算机程序在由处理器执行时指示处理器执行如上下文中所描述的方法的步骤。计算机程序可以包括来自引导存储器区域和操作存储器区域的功能。

本发明的另一个方面涉及一种存储有这样的计算机程序的计算机可读介质。例如，计算机可读介质可以是现场设备的非易失性存储器。然而，计算机可读介质也可以是软磁盘、硬盘、USB存储器装置、RAM、ROM、FLASH或EPROM。计算机可读介质也可以是使得能够下载程序代码的数据通信网络，例如互联网。

本发明的另一个方面涉及如上下文所描述的用于压力测量和/或物位测量的现场设备。应当理解，方法的特征也可以是现场设备的特征，反之亦然。

根据本发明的一个实施例，现场设备包括被设计成执行如上下文所描述的方法的控制器。现场设备可以包括被设计成执行压力测量、流量测量和/或物位测量的传感器。

总之，借助于所描述的方法，现场设备可以监视系统启动是否成功。如果上述系统启动成功，则在当前系统启动期间，可以在执行引导部分时取消对操作部分的循环冗余校验，并且替代地，可以立即启动操作部分。如果以这种方式启动不可执行的操作部分，则这会导致现场设备的重启（例如由现有的看门狗触发），并且对于下一次系统启动，可以重新激活循环冗余校验。

存储在现场设备中的两个计数器可以用于监视启动程序。一旦这两个计数器相异，则启动程序不成功或启动程序被中断，例如作为电压击穿的结果。在这种情况下，可以重新激活循环冗余校验，并且引导部分仅在该校验成功之后重启主要部分。于是此时可以将两个计数器重置为0，使得加速的引导程序再次为活动的。

下面，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明的实施例的现场设备。

图2示出了根据本发明的实施例的用于启动现场设备的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了系统10，系统10包括现场设备12和连接至现场设备12的调制解调器14。例如，系统10可以附接到罐上的不可接近的位置，并且由此可以以自给自足的方式（即无需外部电力的供应）进行工作。例如，每小时系统10测量例如罐中的物位或压力的测量值，并且以无线的方式将该值传送给另外的中心系统。

调制解调器14包括用于向系统10供电的电池16，并且被设计成接收来自现场设备12的测量值18并且以无线的方式向前传送测量值18。

现场设备12包括控制器19和由控制器19控制的传感器20。借助于传感器20，例如物位传感器、流量传感器或压力传感器22，现场设备12可以确定测量值18并且将测量值18传送至调制解调器14。

现场设备12的控制器包括处理器24和处理器24可以访问的存储器22。存储器22包括非易失性存储器区域22a、22b和22c以及易失性存储器区域22d。与易失性存储器区域22d相反，非易失性存储器区域22a、22b和22c在没有对现场设备12供电时不会丢失存储在其中的数据。

在存储器区域22a和22b中存储有可以由处理器24执行的软件。在引导存储器区域22a中存在引导软件，该引导软件通常不可定制，但在相同类型的所有现场设备12中是相同的。执行例如对传感器20的控制以及数据18的传送的操作软件位于主存储器区域22b中，该操作软件可定制为特定应用。FLASH存储器可以用于存储器区域22a、22b。以这种方式，可以通过覆写来在操作存储器区域22b中更新操作软件。

使用存储器区域22c来存储在现场设备12的下一次启动期间也可用的数据，例如第一计数器26a和第二计数器26b。EPROM存储器可以用于存储器区域22c。术语“存储器区域22d”可以指代RAM存储器，处理器24可以在操作期间使用该RAM存储器以暂时存储数据。

处理器24包括硬件看门狗28，该硬件看门狗针对正确的操作来监视现场设备12。为此目的，处理器24需要定期向看门狗28传送信号。如果这个信号未能实现（materialize），则看门狗认定处理器已崩溃或处于无限循环中并重启现场设备12，即执行对处理器24的重置。

现场设备12的所有元件22a、22b、22c、22d、24、28可以被实现在单个芯片上。然而，对于各个元件，也可以使用单独的部件来实现。

图2示出了用于启动和操作现场设备12的方法，该方法可以由系统10自动地执行。

在步骤S10中，调制解调器14开始向现场设备12供电。例如，这可以由调制解调器14的定时器触发。

在步骤S12中，处理器24开始操作并且调用引导存储器22a中的引导功能。最后，引导功能校验计数器26a与计数器26b是否相匹配。

如果情况不是这样，则在步骤S14中，引导功能执行对主存储器区域22b的循环冗余校验，并且将第一计数器26a和第二计数器26b重置为0。如果循环冗余校验表明主存储器区域22b中的数据被损坏，则会产生给调制解调器14或给下游系统的相应的消息。然后，现场设备12结束启动处理，但引导部分仍是活动的，使得可以适当地执行与主存储器区域有关的软件更新。

在此之后，在步骤S16中，引导功能使第一计数器26a增大。于是，两个计数器26a、26b具有不同的值。

在步骤S18中，引导功能调用主存储器区域22b中的操作软件。然后，操作软件执行它自己的初始化程序，例如，用于启动操作软件的操作功能。

在步骤S20中，在操作软件也成功地完成其初始化处理之后，例如在初始化或执行操作功能之后，操作软件使第二计数器26b递增。如果直到现场设备24被关断才出现另外的问题，则两个计数器26a、26b是相同的，这会导致在下一次启动期间不执行循环冗余校验。

然后，在步骤S22中，操作软件或控制器19以如下方式控制传感器20，该方式使得传感器20生成测量值18，测量值18随后被传送给调制解调器14。

在步骤S24中，在接收到测量值24之后，调制解调器14中断对现场设备12的供电。

在步骤S12至步骤S16中的引导处理或启动程序之后，在步骤S26中，处理器24定期调用诊断功能，该诊断功能执行对主存储器22b的循环冗余校验。如果循环冗余校验表明主存储器22b中的数据被损坏，则相应的消息可以被传送至调制解调器14。在这种情况下，计数器26a和计数器26b被设置为不同的值，并且重启被触发。

至少从处理器24在步骤S12中开始操作的时间点上来看，需要定期向看门狗28传送信号。这防止看门狗28变为活动的。如果该信号无法实现（处理器崩溃、无限循环），则在步骤S28中看门狗28将两个计数器26a、26b设置为不同的值并且重启处理器24，使得该方法在步骤S12中继续，并且随后执行循环冗余校验。作为不同的计数器值的替选，看门狗28也可以将IO信号设置为限定的电平，其在引导部分中由处理器24识别和评估。

此外，应当指出的是，“包括（comprising）”并不排除其他元件或步骤，并且，“一个（a）”不排除复数。此外，应当指出的是，已经参照以上示例性实施例中的一个描述的特征或步骤也可以结合上述的其他示例性实施例的其他特征或步骤来使用。权利要求中的附图标记不应被解释为限制。

Claims (15)

1.一种启动用于压力测量、流量测量和/或物位测量的现场设备（12）的方法，

其中，所述现场设备（12）包括存储器（22），所述存储器（22）包括存储有引导功能的引导存储器区域（22a）和存储有操作功能的操作存储器区域（22b），

其中，所述方法包括步骤：

执行所述引导功能；

确定是否要执行对所述操作存储器区域（22b）的存储器校验；

当确定了要执行存储器校验时，执行对所述操作存储器区域（22b）的存储器校验；

执行所述操作功能。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述存储器校验包括循环冗余校验。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中，当所述现场设备（12）被激活时，执行所述引导功能。

4.根据权利要求1所述的方法，

其中，当存储在非易失性存储器区域（22c）中的第一计数器（26a）与第二计数器（26b）不匹配时，确定要执行所述存储器校验。

5.根据权利要求4所述的方法，

其中，在执行所述引导功能之后，使所述第一计数器（26a）递增；

其中，在初始化所述操作功能之后，使所述第二计数器（26b）递增。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中，当看门狗的信号具有限定的信号电平时，确定要执行所述存储器校验。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：

设置成当所述操作存储器区域已被校验时，在下一次启动期间不执行对所述操作存储器区域（22b）的存储器校验。

8.根据权利要求7所述的方法，

其中，将第一计数器（26a）和第二计数器（26b）重置为相同的值。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：

循环地校验所述操作存储器区域（22b）的存储器。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：

在所述现场设备（12）出错的情况下，激活看门狗（28）；

设置成当所述看门狗（28）已被激活时，在所述现场设备（12）的下一次启动期间要执行对所述操作存储器区域（22b）的存储器校验；

由所述看门狗（28）重置所述现场设备（12），使得执行对所述现场设备（12）的重启。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中，将第一计数器（26a）和第二计数器（26b）设置为不同的值。

12.根据权利要求10所述的方法，

其中，将信号设置为限定的电平。

13.一种计算机程序，所述计算机程序在由处理器（24）执行时指示所述处理器执行权利要求1所述的方法的步骤。

14.一种计算机可读介质（22），在所述计算机可读介质中存储有根据权利要求13所述的计算机程序。

15.一种用于压力测量、流量测量和/或物位测量的现场设备（12），包括：

控制器（19），所述控制器（19）被设计成执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法；

传感器（20），所述传感器（20）被设计成执行压力测量、流量测量和/或物位测量。