CN103530140A - 一种针对早期单片机系统的在线编程系统及其方法 - Google Patents

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李其林
华正杰
刘杰
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Abstract

一种针对早期单片机系统的在线编程系统，它包括CPU模块以及与CPU模块相连接的外围器件，外围器件包括晶振和SRAM，所述的CPU模块还连接有FPGA模块和通信模块，其中，FPGA模块连接应用程序及数据存储模块和维护程序存储模块。本发明使用当前比较流行的FLASH做为程序存储介质，替代原来的EPROM存储芯片，在不改变系统CPU模块原工作流程的基础上，在系统启动时增加维护模块和更新通讯模块，通过FPGA模块管理系统协调维护模块和系统应用程序模块。总之，本发明在早期单片机系统上只稍作改动，就可实现ISP更新，更新过程人员主动参与少，对设备也不需要拆卸，使设备更新维护的安全性全面得到提高。

Description

一种针对早期单片机系统的在线编程系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种对早期老式单片机进行在线编程的系统，并涉及利用该系统进行在线编程的方法。
背景技术
ISP（in-system programming 在线系统编程）是目前嵌入式系统主要的更新维护方式，然而早期的单片机系统都不具备ISP功能。传统的更新操作流程，首先需要指定人员将待更新系统拆卸，取出要更换程序存储芯片EPROM，再由特定人员将需要更新的文件使用专用的编程工具及配套软件烧写到存储芯片EPROM中，然后由工作人员再将写好更新文件的EPROM装回系统，还原系统安装位置，最后再将换装结果进行记录，整个流程需要对安装设备反复拆卸，操作起来极为不方便，而系统装置的拆卸也会带来安全隐患；并且人工参与地方比较多，任何人员疏忽都可能造成大的事故。
总之，这些早期的单片机系统，经过多年的稳定运行仍在各种重要的工业控制设备中发挥着重要作用。然而如果需要对这些设备的某些功能做出简单调整，就需要进行装置的拆卸，极为不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种更新应用程序时不需要反复拆卸、且仅对早期单片机系统进行简单改造的在线编程系统，并提供利用该系统进行在线编程的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种针对早期单片机系统的在线编程系统，它包括CPU模块以及与CPU模块相连接的外围器件，外围器件包括晶振和SRAM，所述的CPU模块还连接有FPGA模块和通信模块，其中，FPGA模块连接应用程序及数据存储模块和维护程序存储模块。
所述的应用程序及数据存储模块和维护程序存储模块均为FLASH。
一种针对早期单片机系统的在线编程方法，它包括以下步骤：
①、维护程序首先在自身的维护程序存储模块中运行，同时维护程序对SRAM的可读性进行校验；若SRAM校验成功，则维护程序将自身的引导程序拷贝到SRAM中，并将引导程序切换至SRAM中运行；
②、维护程序与通信模块进行通信，检查是否有应用程序或数据需要更新；若需要更新应用程序或数据，则维护程序对应用程序及数据存储模块进行擦除，将待更新的应用程序或数据写入应用程序及数据存储模块中；
③、待应用程序或数据更新完毕后，维护程序向FPGA模块发出地址切换命令并复位CPU模块，此时，CPU模块发出启动指令，将维护程序切换至应用程序。
在所述的步骤①中，对拷贝到SRAM中的引导程序进行CRC校验，然后再将CRC校验后的引导程序切换至SRAM中运行。
在所述的步骤②中，将待更新的应用程序或数据写入应用程序及数据存储模块后，对更新的内容进行CRC校验，然后将更新结果发送到更新终端进行记录。
采用上述技术方案的本发明，使用当前比较流行的FLASH做为程序存储介质，替代原来的EPROM存储芯片，在不改变系统CPU模块原工作流程的基础上，在系统启动时增加维护模块和更新通讯模块，通过FPGA模块管理系统协调维护模块和系统应用程序模块。总之，本发明在早期单片机系统上只稍作改动，就可实现ISP更新，更新过程人员主动参与少，对设备也不需要拆卸，使设备更新维护的安全性全面得到提高。
附图说明
图1为本发明在线编程系统的原理框图。
图2为本发明在线编程方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种针对早期单片机系统的在线编程系统，它包括CPU模块以及与CPU模块相连接的外围器件，外围器件包括晶振和SRAM等常见器件，上述的CPU模块还连接有FPGA模块和通信模块，其中，FPGA模块连接应用程序及数据存储模块和维护程序存储模块。上述的应用程序及数据存储模块和维护程序存储模块均采用FLASH。
如图2所示，一种针对早期单片机系统的在线编程方法，它包括以下步骤：
①、系统上电启动时，FPGA模块首先进行地址译码，使CPU模块启动地址在维护程序模块所在的地址，此时系统CPU模块就启动了维护程序。上述的维护程序相对于计算机系统而言就是计算机的BOIS程序，在系统启动中起到关键作用，所以为了安全考虑，系统维护程序存储模块在硬件设计上采用硬保护措施，只有硬保护打开后才能更新维护程序，系统维护模块的更新属于自我更新。
维护程序首先在自身的维护程序存储模块中运行，同时维护程序对SRAM的可读性进行校验；若SRAM校验成功，则维护程序将自身的引导程序拷贝到SRAM中，并将引导程序切换至SRAM中运行。这里的维护程序的引导程序是指：维护程序在其维护程序模块中的程序代码段。另外，为保证安全，对拷贝到SRAM中的引导程序进行CRC校验，若校验正确再将CRC校验后的引导程序切换至SRAM中继续运行。
②、在SRAM中，维护程序与通信模块进行通信，检查是否有应用程序或数据需要更新。若需要更新，则维护程序根据通信模块传送数据的标志判断更新的是应用程序还是数据。需要更新应用程序时，维护程序对应用程序存储模块的相应地址进行擦除，将待更新的应用程序文件写入应用程序存储模块的相应地址段；需要更新数据时，维护程序对数据存储模块的相应地址进行擦除，将待更新的数据文件写入数据存储模块的相应地址段。将待更新的应用程序或数据写入应用程序及数据存储模块后，对更新的内容进行CRC校验，然后将更新结果通过通信模块发送到更新终端进行记录。
③、待应用程序或数据更新完毕后，需要退出维护程序运行状态，转入应用程序运行状态。此时，维护程序向FPGA模块发出地址切换命令并复位CPU模块，这时，CPU模块发出启动指令，将维护程序切换至应用程序。当系统CPU复位重启时将调用应用程序代码，完成应用程序的启动。

Claims (5)

1.一种针对早期单片机系统的在线编程系统，它包括CPU模块以及与CPU模块相连接的外围器件，外围器件包括晶振和SRAM，其特征在于：所述的CPU模块还连接有FPGA模块和通信模块，其中，FPGA模块连接应用程序及数据存储模块和维护程序存储模块。
2.根据权利要求1所述的针对早期单片机系统的在线编程系统，其特征在于：所述的应用程序及数据存储模块和维护程序存储模块均为FLASH。
3.一种针对早期单片机系统的在线编程方法，其特征在于，它包括以下步骤：
①、维护程序首先在自身的维护程序存储模块中运行，同时维护程序对SRAM的可读性进行校验；若SRAM校验成功，则维护程序将自身的引导程序拷贝到SRAM中，并将引导程序切换至SRAM中运行；
②、维护程序与通信模块进行通信，检查是否有应用程序或数据需要更新；若需要更新应用程序或数据，则维护程序对应用程序及数据存储模块进行擦除，将待更新的应用程序或数据写入应用程序及数据存储模块中；
③、待应用程序或数据更新完毕后，维护程序向FPGA模块发出地址切换命令并复位CPU模块，此时，CPU模块发出启动指令，将维护程序切换至应用程序。
4.根据权利要求3所述的针对早期单片机系统的在线编程方法，其特征在于：在所述的步骤①中，对拷贝到SRAM中的引导程序进行CRC校验，然后再将CRC校验后的引导程序切换至SRAM中运行。
5.根据权利要求3所述的针对早期单片机系统的在线编程方法，其特征在于：在所述的步骤②中，将待更新的应用程序或数据写入应用程序及数据存储模块后，对更新的内容进行CRC校验，然后将更新结果发送到更新终端进行记录。
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