CN107678792A - 一种基于can总线的多余度目标机在线加载方法 - Google Patents

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罗星原
马瑞
徐建军
杜林�
苏春宇
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Abstract

本发明涉及一种基于CAN总线的多余度目标机在线加载方法。上位机通过CAN接口卡连接多个目标机。目标机上电时，引导加载程序主动向上位机发送本通道握手请求CAN帧，上位机软件收到并立即返回握手回复CAN帧。目标机在T时间内如果收到上位机的握手回复CAN帧，则表示本通道握手成功，进入烧写模式。如果未收到，进入正常运行模式。上位机软件通过握手获取各通道目标机状态，并根据需要对各通道执行擦除、烧写、校验等操作。该方法利用CAN总线广播式通信的优点，操作简单灵活，适应性、扩展性强，不依赖任何标志位，避免了由于标志位异常导致目标机无法加载故障的发生，可靠性强，提高了嵌入式开发的效率。

Description

一种基于CAN总线的多余度目标机在线加载方法
技术领域
本发明属于嵌入式软件开发技术，具体涉及一种基于CAN总线的多余度目标机在线加载方法。
背景技术
在嵌入式系统中，传统的目标机软件在线加载方法多是基于串口的点对点通信。当目标机是多余度时，上位机软件需运行在具有多个串口资源的PC机上，对多个串口分别配置。由于不同PC机的串口属性不尽相同，因此上位机软件运行在不同PC机上时，串口配置会发生变化，这种方式连线复杂，灵活性差，操作繁琐易出错。
此外，在判断是否进入加载模式或正常执行模式时，传统的目标机端程序会根据一个标志位来判别。一种情况是标志位存放在非易失存储器中，由应用程序置位，由引导加载程序在加载完毕后清除。另一种情况是标志位对应一个外部加载开关，当开关打开时进入加载模式，关闭时进入正常运行模式。这两种情况下，目标机均被动性的依赖标志位的可靠性，当操作标志位的程序出现异常或者外部开关发生故障时，均可导致目标机无法加载程序，影响开发效率。
控制器局域网总线(CAN，Controller Area Network)是一种用于实时应用的现场总线，CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、结构简单、实时性强、传输速率高，可靠性强，被广泛的应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。CAN网络上的节点不分主从，任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活，可以实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的调度。
发明内容
本发明的目的是：提供一种基于CAN总线广播式通信的，操作简单，灵活性高，可靠性强的多余度目标机在线加载方法。
本发明采取的技术方案如图1和图2所示：上位机通过CAN总线连接多个目标机。目标机程序由引导加载程序和应用程序构成。目标机上电时首先执行引导加载程序，引导加载程序主动向上位机发送本通道握手请求CAN帧，如果上位机软件已进入加载状态，就会收到目标机的握手请求CAN帧，并立即返回握手回复CAN帧。目标机在T时间内如果收到上位机的握手回复CAN帧，则表示本通道握手成功，进入烧写模式。如果未收到，进入正常运行模式，跳转到应用程序中运行。上位机软件在目标机上电后可获取各通道目标机状态，并根据需要对各通道执行擦除、烧写、校验等操作。
具体包括以下步骤：
步骤1给每一个目标机分配四个CAN消息块：发送握手请求CAN消息块(1)、接收握手回复CAN消息块(2)、接收指令CAN消息块(3)、发送指令回复CAN消息块(4)。确保每个目标机的不同CAN消息块ID号不同，不同目标机的同类CAN消息块ID号不同；
步骤2上位机程序中，每个加载进程对应一个目标机，给每个进程分配四个与目标机对应的CAN消息块：接收握手请求CAN消息块(1*)、发送握手回复CAN消息块(2*)、发送指令CAN消息块(3*)、接收指令回复CAN消息块(4*)。所述接收握手请求CAN消息块(1*)与发送握手请求CAN消息块(1)具有相同的ID号；所述发送握手回复CAN消息块(2*)与接收握手回复CAN消息块(2)具有相同的ID号；所述发送指令CAN消息块(3*)与接收指令CAN消息块(3)具有相同的ID号；所述接收指令回复CAN消息块(4*)与发送指令回复CAN消息块(4)具有相同的ID号；
步骤3将CAN接口卡通过USB连接线与上位机相连，通过CAN总线与多目标机相连；打开上位机加载软件，并启动多个加载进程，同时监听多目标机的握手请求CAN帧；
步骤4上电启动多目标机，启动后执行引导加载程序；引导加载程序主动向CAN总线发送本通道握手请求CAN帧，上位机对应通道的加载进程根据CAN帧ID号收到此握手请求，上位机置本通道握手成功标志有效；之后立即向CAN总线发送此通道的握手回复CAN帧；本通道目标机会收到对应ID号的握手回复CAN帧，则本通道握手成功；如果握手成功时间t小于引导加载程序的握手时间门限T，则本通道目标机进入在线加载模式；
步骤5步骤3和步骤4执行后，上位机加载软件会获取经过有效握手进入在线加载模式的通道，通过向有效通道发送指令CAN帧控制对应目标机执行擦除、烧写、校验等操作，并通过接收目标机的指令回复CAN帧接收对应通道的指令回复，从而完成对应通道的在线加载过程；
步骤6如果不进行在线加载操作，多目标机不与CAN接口卡进行连接，上电启动后，首先进入引导加载程序中，引导加载程序主动向CAN总线发送本通道握手请求CAN帧，由于没有建立CAN连接，在T时间内无法收到本通道的握手回复CAN帧，则进入正常运行模式，跳转至应用程序执行。
该方法利用CAN总线广播式通信的优点，不同目标机通过具有不同ID的CAN消息块与上位机通信，只需确定好目标机程序和上位机程序CAN消息块ID的对应关系，上位机程序就可运行在不同的PC机上，而不用修改任何配置，操作简单，适应性强。如果需要增加目标机余度数，只需增加相应的CAN消息块和及其对应关系即可，扩展性强。此外，与传统方法中被动的依赖标志位来判断是否进入加载模式不同，本方法是由目标机的引导加载程序主动建立握手，并通过在握手时间门限T内是否握手成功来决定是否进入加载模式，不依赖任何标志位，避免了由于标志位异常导致目标机无法加载故障的发生，可靠性强，提高了嵌入式开发的效率。
附图说明
图1为基于CAN总线的多余度目标机在线加载方法连接拓扑图；
图2为基于CAN总线的多余度目标机在线加载方法数据流图；
其中图2中1、2、3、4代表含义：
1：启动时主动发送握手请求CAN帧
2：返回握手回复CAN帧
3：发送命令回复CAN帧
4：返回命令回复CAN帧。
具体实施方式
结合附图1和附图2所示，选取基于MPC5634处理器的的三余度目标机为实施例，MPC5634具有两条CAN总线，其中CAN总线A具有64个CAN消息块。本发明的具体实施步骤如下：
步骤1如表1所示，给三个通道目标机的四个CAN消息块分别分配ID号。将三个通道的接收握手回复CAN消息块、接收指令CAN消息块配置为接收模式。用于发送的CAN消息块不需要配置。
步骤2上位机程序中，每个加载进程对应一个目标机，如表2所示，给上位机三个进程的各个CAN消息块分配ID号。表1和表2中对应功能的CAN消息块的ID号相同。如果要执行加载操作，执行步骤3、4、5。如果不执行加载操作，执行步骤6。
步骤3如果要执行加载操作，将工业级智能CAN数据接口卡USBCAN-II通过USB连接线与PC机相连，通过CAN总线与三余度目标机相连。打开上位机加载软件，并启动多个加载进程，同时监听多目标机的握手请求CAN帧。
步骤4上电启动多目标机，以目标机A为例，启动后执行引导加载程序。引导加载程序主动向CAN总线发送本通道握手请求CAN帧(ID号：0x1A)，上位机A通道加载进程根据此ID号收到此握手请求，并置A通道握手成功标志有效。之后立即向CAN总线发送A通道握手回复CAN帧(ID号：0x2A)。目标机A会收到此握手回复CAN帧，并置本通道握手成功。如果握手成功时间t小于引导加载程序的握手时间门限T，则本通道目标机进入在线加载模式。
步骤5步骤3和步骤4执行后，上位机A通道加载进程与目标机A握手成功，通过向A通道发送指令CAN帧(ID号：0x3A)控制目标机A执行擦除、烧写、校验等操作，并通过接收目标机A的指令回复CAN帧(ID号：0x4A)接收对应通道的指令回复，从而完成目标机A的在线加载过程。其余2余度目标机的操作流程与A通道一致。
步骤6如果不进行在线加载操作，多目标机不与CAN接口卡进行连接，上电启动后，首先进入引导加载程序中，引导加载程序主动向CAN总线发送本通道握手请求CAN帧，由于没有建立CAN连接，在T时间内无法收到本通道的握手回复CAN帧，则进入正常运行模式，跳转至应用程序执行。
A通道 B通道 C通道
1发送握手请求CAN消息块 0x1A 0x1B 0x1C
2接收握手回复CAN消息块 0x2A 0x2B 0x2C
3接收指令CAN消息块 0x3A 0x3B 0x3C
4发送指令回复CAN消息块 0x4A 0x4B 0x4C
表1目标机端CAN消息块ID分配表
表2上位机端CAN消息块ID分配表。

Claims (1)

1.一种基于CAN总线的多余度目标机在线加载方法，其特征在于，上位机通过CAN总线连接多个目标机，目标机程序由引导加载程序和应用程序构成，具体包括以下步骤：
步骤1给每一个目标机分配四个CAN消息块：发送握手请求CAN消息块(1)、接收握手回复CAN消息块(2)、接收指令CAN消息块(3)、发送指令回复CAN消息块(4)。确保每个目标机的不同CAN消息块ID号不同，不同目标机的同类CAN消息块ID号不同；
步骤2上位机程序中，每个加载进程对应一个目标机，给每个进程分配四个与目标机对应的CAN消息块：接收握手请求CAN消息块(1*)、发送握手回复CAN消息块(2*)、发送指令CAN消息块(3*)、接收指令回复CAN消息块(4*)。所述接收握手请求CAN消息块(1*)与发送握手请求CAN消息块(1)具有相同的ID号；所述发送握手回复CAN消息块(2*)与接收握手回复CAN消息块(2)具有相同的ID号；所述发送指令CAN消息块(3*)与接收指令CAN消息块(3)具有相同的ID号；所述接收指令回复CAN消息块(4*)与发送指令回复CAN消息块(4)具有相同的ID号；
若执行加载操作，则执行步骤3、4、5；若不进行在线加载操作，则执行步骤6；
步骤3将CAN接口卡通过USB连接线与上位机相连，通过CAN总线与多目标机相连；打开上位机加载软件，并启动多个加载进程，同时监听多目标机的握手请求CAN帧；
步骤4上电启动多目标机，启动后执行引导加载程序；引导加载程序主动向CAN总线发送本通道握手请求CAN帧，上位机对应通道的加载进程根据ID号收到此握手请求，上位机置本通道握手成功标志有效；之后上位机立即向CAN总线发送此通道的握手回复CAN帧；本通道目标机会收到对应ID号的握手回复CAN帧，则本通道握手成功；如果握手成功时间t小于引导加载程序的握手时间门限T，则本通道目标机进入在线加载模式；
步骤5步骤3和步骤4执行后，上位机加载软件会获取经过有效握手进入在线加载模式的通道，通过向有效通道发送指令CAN帧控制对应目标机执行擦除、烧写、校验等操作，并通过接收目标机的指令回复CAN帧接收对应通道的指令回复，从而完成对应通道的在线加载过程；
步骤6多目标机不与CAN接口卡进行连接，上电启动后，首先进入引导加载程序中，引导加载程序主动向CAN总线发送本通道握手请求CAN帧，由于没有建立CAN连接，在T时间内无法收到本通道的握手回复CAN帧，则进入正常运行模式，跳转至应用程序执行。
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