CN106874054A - 一种直放站内模块程序在线升级方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直放站内模块程序在线升级方法与系统，它包括上位机和直放站；直放站包括主机MCU和内部升级模块；上位机实现存储升级数据，与直放站内的主机MCU或者内部升级模块通信将升级数据传送给内部升级模块后完成程序在线升级；主机MCU实现将上位机的相关升级命令和升级数据转发给内部升级模块；内部升级模块实现根据相关升级命令和升级数据完成程序的在线升级；通过将升级数据存储在上位机上而不是单独存储在单独设置的外部存储设备或者芯片中，在保证直放站内模块尺寸和空间不会增大的同时又控制了直放站内模块的成本；节约了直放站内部模块通常只能使用Flash容量很小的单片机内Flash的空间；有效防止了由于掉电的原因而导致升级程序崩溃的问题。

Description

一种直放站内模块程序在线升级方法与系统

技术领域

本发明涉及直放站内模块设计领域，尤其涉及一种直放站内模块程序在线升级方法与系统。

背景技术

直放站（包括数字直放站、模拟直放站和干线放大器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站在工程使用中具备完整的远程监控和控制功能，能够通过网关监控中心获取各个直放站工作的状态和参数，直放站是由各个功能模块组成，包括低噪放、变频以及功率放大模块等；这些模块的工作状态需要传递给整机系统监控，通常独立模块具有单独的控制电路；特别对于功放模块，其功耗占整机功耗约为90%，是直放站中最主要的功率模块，具有单独的控制电路；而由于成本的问题，控制单元采用低成本单片机与系统监控通过串口连接。

由于直放站内模块成本控制和模块尺寸都要求严格，目前，大多数远程升级功能均针对直放站整机系统监控，而并未实现直放站内部模块程序升级功能；直放站内部模块程序在生产中通过编程器烧写到芯片内，安装在整机机箱内部，当需要修改单片机程序时需要从整机中拆下，由于射频类模块均有屏蔽盖板，还必须打开内部模块盖板，再通过编程器进行程序升级或修改。对于已经安装好的整机来说，当需要对内部模块程序升级时，通常的做法就是把整个直放站从安装点拆下，发回厂里进行维修升级；这无疑在成本和时间上造成了极大地浪费，也给客户造成产品质量差的严重影响。

现有的单片机程序升级方法或者技术中存在以下的不足：

1、直放站内部模块程序升级（如单片机）通常要打开模块盖板通过编程器升级，操作复杂，可行性差。

2、采用外部存储器或者芯片将升级代码存于其中通过SPI总线、USB升级或预先将升级代码存入单片机内的Flash中，然后根据升级代码进行升级；这又对于Flash空间要求增加，而对成本和尺寸要求严格的直放站内部模块通常只能使用Flash容量很小的单片机。

3、没有考虑在升级时突然断电导致程序跑飞或者代码丢失的情况，而此时只能再次通过编程器下载程序，完全失去了在线升级功能的便捷性；而且在直放站模块中，留给控制电路的空间非常有限，如果要增加掉电保护电路，就增加需要电压电流检测等电路，同时在单片机中增加保护程序代码，这无疑就增加了电路的复杂性和控制电路面积以及增大程序代码所占的空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直放站内模块程序在线升级方法与系统，解决现有技术采用外部存储器、将升级代码预先存入单片机内的Flash中导致对成本和尺寸要求严格的直放站内单片机中的Flash容量空间增加的问题以及没有考虑到程序升级过程中掉电而导致的程序跑飞、缺失和崩溃使得失去在线升级便捷性的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种直放站内模块程序在线升级系统，它包括上位机和直放站；所述的直放站包括主机MCU和内部升级模块；所述的上位机实现存储升级数据，与直放站内的主机MCU或者内部升级模块通信将升级数据传送给内部升级模块后完成程序在线升级；所述的主机MCU实现将上位机的相关升级命令和升级数据转发给内部升级模块；所述的内部升级模块实现根据相关升级命令和升级数据完成程序的在线升级。

所述的内部升级模块内有用户程序和升级程序，所述的用户程序和升级程序分别存于内部升级模块内Flash中的不同地址，保证升级程序不被擦除。

所述的用户程序放在Flash中的地址前段，所述的升级程序放在Flash中的地址末端。

所述的Flash地址前3字节处理为：首字节跳转指令、第二和第三字节为升级程序入口地址高低字节，保证内部升级模块上电后首先跳转到升级程序入口地址处执行升级程序。

在内部升级模块正常工作时执行所述的用户程序；所述的升级程序只在升级时使用，升级程序在第一次写入后不再进行更改；所述的升级程序所占内部升级模块内的Flash空间远小于所述用户程序所占内部升级模块内的Flash空间。

一种直放站内模块程序在线升级系统的在线升级方法，所述的方法包括的步骤如下：

S1、将升级数据存储于上位机中，并把用户程序和升级程序分别存于内部升级模块内Flash中的不同地址；

S2、擦除内部升级模块内的Flash，并写入升级程序入口地址和用户程序数据；

S3、上位机将升级数据发送到内部升级模块后完成升级；

S4、将新的用户程序入口地址保存后写入预定位置，结束并复位。

在进行S2步骤之前还包括判断内部升级模块是否收到正确的握手信息这一步骤。

所述判断内部升级模块是否收到正确的握手信息的具体步骤如下：

A1、硬件初始化；

A2、在规定时间内收到正确的握手信息后接收首地址数据；

A3、对接收的首地址数据进行校验后进入升级模式；

A4、没有在规定时间收到正确的握手信息，寻找用户程序，进入正常工作状态。

所述S2的具体步骤如下：

S21、擦除内部升级模块内Flash首扇区中旧的用户程序；

S22、写入Flash地址前3个字节，保证上电或复位后跳转到升级程序入口地址；

S23、按要求在Flash首扇区写入新的用户程序。

所述S4的具体步骤如下：

S31、上位机对升级数据和校验码一同分包发送，并进行校验；

S32、校验码验证正确后将升级数据写入Flash，根据升级数据完成所有数据的写入后，写入用户程序入口地址，完成程序的升级；

S33、校验码验证不正确，判断是否是升级数据有错误，如果升级数据没有错误，则重新接收升级数据；如果升级数据有错误，则清除用户程序入口地址，重新发送握手信息。

本发明的有益效果是：一种直放站内模块程序在线升级方法与系统，具有以下优点：

1、能够直接低成本实现直放站内模块单片机在线程序升级，避免了打开模块盖板通过编程器升级而导致的操作性复杂和可行性差的问题。

2、通过将升级数据存储在上位机上而不是单独存储在单独设置的外部存储设备或者芯片中，在保证直放站内模块尺寸和空间不会增大的同时又控制了直放站内模块的成本。

3、上位机利用单片机串口将升级数据发送到直放站内模块单片机中而不是将升级数据存储在单片机内的Flash中，节约了直放站内部模块通常只能使用Flash容量很小的单片机内Flash的空间。

4、在擦除Flash首扇区后，立即写入前3个字节即跳转到升级程序入口地址的数据，保证在单片机上电或复位后始终先执行升级程序，在最短的时间内成功写入升级程序入口地址；并通过硬件电路提供足够的电能维持时间，保证在掉电后有足够的时间成功写入升级程序入口地址。

附图说明

图1为系统第一种连接结构图；

图2为系统第二种连接结构图；

图3为系统第三种连接结构图；

图4为PC上位机流程图；

图5为在线升级程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种直放站内模块程序在线升级系统，它包括上位机和直放站；所述的直放站包括主机MCU和内部升级模块；所述的上位机实现存储升级数据，与直放站内的主机MCU或者内部升级模块通信将升级数据传送给内部升级模块后完成程序在线升级；所述的主机MCU实现将上位机的相关升级命令和升级数据转发给内部升级模块；所述的内部升级模块实现根据相关升级命令和升级数据完成程序的在线升级。

所述的内部升级模块内有用户程序和升级程序，所述的用户程序和升级程序分别存于内部升级模块内Flash中的不同地址，保证升级程序不被擦除；所述的用户程序是指在模块正常工作时的控制程序；所述的升级程序是指在程序需要升级时所执行的代码程序。

所述的用户程序放在Flash中的地址前段，所述的升级程序放在Flash中的地址末端。

所述的Flash地址前3字节处理为：首字节跳转指令、第二和第三字节为升级程序入口地址高低字节，保证内部升级模块上电后首先跳转到升级程序入口地址处执行升级程序；在升级程序中加入定时器，当在规定时间内收到PC上位机握手信息并解析和校验正确后进入升级模式，若在规定时间内未收到正确握手信息，则寻找用户程序，若存在用户程序则跳转执行用户程序，进入正常工作状态。

所述的用户程序还包括可根据条件直接跳转到升级程序中进行升级工作，即可以在正常工作状态中不用重启电源发送握手信息而直接跳转到升级程序。

单片机升级程序在上电或复位后执行，在一定时间内未收到正确握手信息时则执行正常的用户程序，如果在模块正常工作时想要升级那就要重启或复位，而且需要在规定时间内进行握手，通过在正常的用户程序内适当增加代码来判断是否符合升级条件，实现从用户程序到升级程序的直接跳转，不用重启或复位，在跳转到升级程序后仍然需要发送握手信息来判断握手信息的是否正确。

所述单片机程序在线升级是指通过单片机串口和内部Flash实现在线升级。

在内部升级模块正常工作时执行所述的用户程序；所述的升级程序只在升级时使用，升级程序在第一次写入后不再进行更改；所述的升级程序所占内部升级模块内的Flash空间远小于所述用户程序所占内部升级模块内的Flash空间。

如升级程序代码所占Flash空间小于1.5K，用户程序在编写代码时根据单片机Flash容量和升级程序代码大小综合考虑；例如单片机内部Flash空间大小为32K，则用户程序最大为31.5K。

所述的升级程序在执行升级过程时需要擦写单片机内部Flash，将擦除旧的用户程序代码写入新的用户程序代码并将升级数据写入升级程序入口地址后完成升级；

发明人意想不到地发现擦除Flash首扇区需要约25ms，写入前3个字节需要约150μs，总共时间小于30ms；因此，只要电源掉电后单片机供电能维持的时间超过30ms，则在任何情况下掉电都不会导致升级数据的丢失。所以，为了解决在升级过程中突然断电的问题，采用一简易的硬件电路，该硬件电路中6V电源下降到4.5V，也能保证3.3V的单片机电源供电，升级程序中单片机的电流控制在100mA以内，硬件6V电源电路采用3300μF电容，在电源掉电后可维持约为50ms，完全满足前面所述的30ms。

所述的上位机包括PC上位机、电脑以及一切智能移动终端；所述的内部升级模块包括单片机和其他可实现在线升级的芯片或者程序模块；

优选地，上位机为PC上位机，内部升级模块为直放站内的模块单片机；如图1所示，PC上位机直接通过串口线和专用转接头与模块单片机接口连接，实现单片机程序在线升级。

如图2所示，PC上位机通过串口线与直放站内的主机MCU连接，主机MCU与模块单片机连接，主机MCU转送PC上位机升级数据对模块单片机进行在线程序升级。

如图3所示，PC上位机通过无线方式（如无线modem、无线通信网络等）与直放站内的主机MCU实现通信连接，主机MCU与模块单片机连接，主机MCU转送PC上位机升级数据对模块单片机进行在线升级。

如图4所示，将升级数据存储在PC上位机中，PC上位机首先确定与直放站的连接方式，并完成相关设置，随后根据所选择的升级数据文件是否符合要求，如文件格式、文件长度、写入地址等，然后发送握手数据，只有在正确握手后方可升级，最后按照一定的格式将升级数据文件分包发送，所发送的升级数据全部进行校验，同数据一同发送校验码，并根据返回信息判断写入的正确性。

如图5所示，一种直放站内模块程序在线升级系统的在线升级方法，所述的方法包括的步骤如下：

S1、将升级数据存储于上位机中，并把用户程序和升级程序分别存于内部升级模块内Flash中的不同地址；

S2、擦除内部升级模块内的Flash，并写入升级程序入口地址和用户程序数据；

S3、上位机将升级数据发送到内部升级模块后完成升级；

S4、将新的用户程序入口地址保存后写入预定位置，结束并复位。

当升级完成后，必须要跳转执行新的用户程序，而这个新用户程序入口地址和原来旧的用户程序入口地址是不相同的，因此需要保存下来，其保存的位置就是事先规划好的“预定位置”，这个位置专门保存用户程序入口地址，是在单片机内部FLASH中。

在进行S2步骤之前还包括判断内部升级模块是否收到正确的握手信息这一步骤。

所述判断内部升级模块是否收到正确的握手信息的具体步骤如下：

A1、硬件初始化；

A2、在规定时间内收到正确的握手信息后接收首地址数据；如果握手信息检验错误，则重新发送握手信息；如果首地址数据检验错误，则重新发送握手信息；

A3、对接收的首地址数据进行校验成功后进入升级模式；如果校验不成功则重新发送握手信息；

A4、没有在规定时间收到正确的握手信息，寻找用户程序，进入正常工作状态。

所示的硬件初始化包括对时钟配置、端口配置和串口等进行初始化。

所述的A4的具体步骤如下：

A41、发送握手信息的时间超时，寻找是否存在用户程序；如果存在则执行用户程序，进入正常工作状态，如果不存在则重新发送握手信息；

A42、没有收到握手信息，寻找是否存在用户程序；如果存在则执行用户程序，进入正常工作状态，如果不存在则重新发送握手信息；

所述S2的具体步骤如下：

S21、擦除内部升级模块内Flash首扇区中旧的用户程序；

S22、写入Flash地址前3个字节，跳转到升级程序入口地址；

S23、按要求在Flash首扇区写入新的用户程序。

所述S4的具体步骤如下：

S31、上位机对升级数据和校验码一同分包发送，并进行校验；

S32、校验码验证正确后将升级数据写入Flash，根据升级数据完成所有数据的写入后，写入用户程序入口地址，完成程序的升级；

S33、校验码验证不正确，判断是否是升级数据有错误，如果升级数据没有错误，则重新接收升级数据；如果升级数据有错误，则清除用户程序入口地址，重新发送握手信息。

从握手信息到分包升级数据接收，所有数据均需要校验，只要有错误发生则升级失败，只有当全部数据校验正确并完成写入Flash后，才将用户程序入口地址保存起来，否则用户程序入口地址将清除，避免在升级发生错误后跳转到错误的用户程序地址中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种直放站内模块程序在线升级系统，其特征在于：它包括上位机和直放站；所述的直放站包括主机MCU和内部升级模块；所述的上位机实现存储升级数据，与直放站内的主机MCU或者内部升级模块通信将升级数据传送给内部升级模块后完成程序在线升级；所述的主机MCU实现将上位机的相关升级命令和升级数据转发给内部升级模块；所述的内部升级模块实现根据相关升级命令和升级数据完成程序的在线升级。

2.根据权利要求1所述的一种直放站内模块程序在线升级系统，其特征在于：所述的内部升级模块内有用户程序和升级程序，所述的用户程序和升级程序分别存于内部升级模块内Flash中的不同地址，保证升级程序不被擦除。

3.根据权利要求2所述的一种直放站内模块程序在线升级系统，其特征在于：所述的用户程序放在Flash中的地址前段，所述的升级程序放在Flash中的地址末端。

4.根据权利要求3所述的一种直放站内模块程序在线升级系统，其特征在于：所述的Flash地址前3字节处理为：首字节跳转指令、第二和第三字节为升级程序入口地址高低字节，保证内部升级模块上电后首先跳转到升级程序入口地址处执行升级程序。

5.根据权利要求3所述的一种直放站内模块程序在线升级系统，其特征在于：在内部升级模块正常工作时执行所述的用户程序；所述的升级程序只在升级时使用，升级程序在第一次写入后不再进行更改；所述的升级程序所占内部升级模块内的Flash空间远小于所述用户程序所占内部升级模块内的Flash空间。

6.一种直放站内模块程序在线升级系统的在线升级方法，其特征在于：所述的方法包括的步骤如下：

S1、将升级数据存储于上位机中，并把用户程序和升级程序分别存于内部升级模块内Flash中的不同地址；

S2、擦除内部升级模块内的Flash，并写入升级程序入口地址和用户程序数据；

S3、上位机将升级数据发送到内部升级模块后完成升级；

S4、将新的用户程序入口地址保存后写入预定位置，结束并复位。

7.根据权利要求6所述的一种直放站内模块程序在线升级方法，其特征在于：在进行S2步骤之前还包括判断内部升级模块是否收到正确的握手信息这一步骤。

8.根据权利要求7所述的一种直放站内模块程序在线升级方法，其特征在于：所述判断内部升级模块是否收到正确的握手信息的具体步骤如下：

A1、硬件初始化；

A2、在规定时间内收到正确的握手信息后接收首地址数据；

A3、对接收的首地址数据进行校验后进入升级模式；

A4、没有在规定时间收到正确的握手信息，寻找用户程序，进入正常工作状态。

9.根据权利要求6所述的一种直放站内模块程序在线升级方法，其特征在于：所述S2的具体步骤如下：

S21、擦除内部升级模块内Flash首扇区中旧的用户程序；

S22、写入Flash地址前3个字节，保证上电或复位后跳转到升级程序入口地址；

S23、按要求在Flash首扇区写入新的用户程序。

10.根据权利要求8所述的一种直放站内模块程序在线升级方法，其特征在于：所述S3的具体步骤如下：

S31、上位机对升级数据和校验码一同分包发送，并进行校验；

S32、校验码验证正确后将升级数据写入Flash，根据升级数据完成所有数据的写入后，写入用户程序入口地址，完成程序的升级；

S33、校验码验证不正确，判断是否是升级数据有错误，如果升级数据没有错误，则重新接收升级数据；如果升级数据有错误，则清除用户程序入口地址，重新发送握手信息。