CN110187909A - 一种基于安卓系统的单片机固件升级方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于安卓系统的单片机固件升级方法，包括如下步骤：具有Android系统的上位机与下位的单片机采用串口通信方式进行信息交互；设计Android系统端升级程序；开启单片机的引导加载支持的用户自编程功能，设定Boot Loader区的空间占用大小以及上电首先由Boot Loader区运行；编写单片机片Boot Loader程序，利用ISP接口或JTAG接口进行Boot Loader程序的烧写，然后在片内Flash中写入Boot Loader程序，通过Boot Loader程序实现对单片机片内用户程序的擦写，实现对片内Flash中的用户程序进行升级和运行；编写单片机片用户程序，通过ISP接口、JTAG接口或串口，将用户程序烧写到单片机Flash中用户程序区。

Description

一种基于安卓系统的单片机固件升级方法
技术领域
本发明涉及单片机技术领域，尤其涉及一种基于安卓(Android)系统的单片机固件升级方法。
背景技术
随着移动技术在全球的飞速发展，越来越多的用户选用Android系统作为嵌入式操作系统；同时，单片机依靠其体积小、结构简单、可靠性高、响应时间快等优点，在控制和信息采集领域表现出强大的实力。上位机Android系统和下位机单片机系统技术广泛应用于工业控制、车联网等方面。
然而，由于应用需求的更新或者设计的不完善，需要不断地对单片机系统的固件程序进行修改和升级。可是单片机一般都封装在设备内部，不具备网络功能，无法实现网络升级。目前业界升级工具均为Windows版本，Android端则无任何可用于升级的软件工具；且单片机串口升级时必须进行人工上电/复位，对于封装在设备内的单片机来说，操作极其困难。
因此，设计一种基于Android系统的单片机固件升级方法显得尤为重要。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所采用的技术方案是：
一种基于安卓系统的单片机固件升级方法，包括如下步骤：
S101：具有Android系统的上位机与下位的单片机采用串口通信方式进行信息交互；
S102：设计Android系统端升级程序；
S103：开启单片机的引导加载支持的用户自编程功能，设定Boot Loader区的空间占用大小以及上电首先由Boot Loader区运行；
S104：编写单片机片Boot Loader程序，利用ISP接口或JTAG接口进行Boot Loader程序的烧写，然后在片内Flash中写入Boot Loader程序，通过Boot Loader程序实现对单片机片内用户程序的擦写，实现对片内Flash中的用户程序进行升级和运行；
S105：编写单片机片用户程序，通过ISP接口、JTAG接口或串口，将用户程序烧写到单片机Flash中用户程序区。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
优选地，S104中的Boot Loader程序的烧写以及对片内Flash中的用户程序进行升级和运行具体包括：
在Android上位机端：
S11：Android上位机的软件程序获取升级固件；
S12：对固件进行完整性较验；若较验失败，则通过显示屏进行“固件较验错误”的提示；若较验通过，则进入S13；
S13：Android上位机通过串口，向下位单片机发送升级命令并等待；
S14：是否收到下位单片机“允许升级”的命令，若是，则进入S15，若否，则返回S13；
S15：通过串口进行升级固件的传送，传送完成后，发送“传送完毕”指令并等待；
S16：接收下位单片机的回馈，通过显示屏显示“升级成功”或“升级失败”；
在下位单片机端：
S21：下位单片机的程序在用户程序区正常运行；
S22：收到上位机下发的数据时，用户程序分析是否是升级程序；若是，则进入S23；若否，则返回S21；
S23：跳转到单片机重启控制部分，对单片机进行重启；单片机重启后，根据熔丝位设定，运行Boot Loader程序并回馈上位机允许升级；
S24：Boot Loader程序接收上位机传送的升级固件，依次写入用户Flash区；
S25：对Flash中用户程序区进行CRC16较验，较验通过，回馈上位机“升级成功”并执行升级后的用户程序；否则，回馈上位机“升级失败”，并等待再一次升级。
优选地，S102中所述的Android系统端升级程序具有网络下载固件、本地读取固件和/或固件完整性较验功能。
优选地，S104中所述的Boot Loader程序具有串口通信、读写和擦除存储器数据和/或程序地址跳转的模块功能。
优选地，S105中所述的单片机片用户程序具有用户需求、串口通信和/或软件单片机复位功能。
与现有技术相比，本发明的基于安卓系统的单片机固件升级方法实用性强，不用需要人工进行上电/复位，通过串口接收到上位机的升级命令后，用户程序自行对单片机进行复位并运行Boot Loader程序，实现升级。
附图说明
图1为本发明的基于安卓系统的单片机固件升级方法的步骤流程图；
图2为本发明的基于安卓系统的单片机固件升级方法的升级流程图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
请参照图1所示，其为本发明的基于安卓系统的单片机固件升级方法的步骤流程图；所述固件升级方法包括如下步骤：
S101：具有Android系统的上位机与下位的单片机采用串口通信方式进行信息交互；
S102：设计Android系统端升级程序，该程序具有网络下载固件、本地读取固件以及固件完整性较验功能；
S103：开启单片机的引导加载支持的用户自编程功能，并设定Boot Loader区的空间占用大小以及上电首先由Boot Loader区运行；
S104：编写单片机片Boot Loader程序，利用ISP接口或JTAG接口进行Boot Loader程序的烧写，该程序具有串口通信、读写和擦除存储器数据、程序地址跳转的模块功能；然后在片内Flash中写入Boot Loader程序，通过Boot Loader程序实现对单片机片内用户程序的擦写，实现对片内Flash中的用户程序进行升级和运行；
S105：编写单片机片用户程序，该程序除了用户需求功能以外，具有串口通信、软件单片机复位功能；通过ISP接口、JTAG接口或串口，将用户程序烧写到单片机Flash中用户程序区。
在步骤S104中，进行了Boot Loader程序的烧写和片内Flash中用户程序的升级等；具体地，请再参照图2所示，其为本发明的基于安卓系统的单片机固件升级方法的升级流程图，包括如下步骤：
1)在Android上位机端：
S11：Android上位机的软件程序获取升级固件，获取方式例如可为网络方式、本地读取方式等；
S12：使用CRC16较验方式，对固件进行完整性较验；若较验失败，则通过显示屏进行“固件较验错误”的提示；若较验通过，则进入S13；
S13：Android上位机通过串口，向下位单片机发送升级命令并等待；
S14：是否收到下位单片机“允许升级”的命令，若是，则进入S15，若否，则返回S13；
S15：通过串口进行升级固件的传送，传送完成后，发送“传送完毕”指令并等待；
S16：接收下位单片机的反馈，通过显示屏显示“升级成功”或“升级失败”。
2)在下位单片机端：
S21：下位单片机的程序在用户程序区正常运行，实现用户功能以及与上位机进行实时的数据交互；
S22：当收到上位机下发的数据时，用户程序首先分析是否是升级程序；若是，则进入S23；若否，则返回S21；
S23：跳转到单片机重启控制部分，对单片机进行重启；单片机重启后，根据熔丝位设定，运行Boot Loader程序并回馈上位机允许升级；
S24：Boot Loader程序接收上位机传送的升级固件，并依次写入用户Flash区；
S25：对Flash中用户程序区进行CRC16较验，较验通过，则回馈上位机“升级成功”并执行升级后的用户程序；否则，将回馈上位机“升级失败”，并等待再一次升级。
在本发明中，使用ATMEL单片机通用同步/异步串行接收/发送器(USART，Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)，这是一个高度灵活的串行通讯设备，高速率高精度的波特率发生器可以让串口升级更加稳定、快速；在BootLoader程序和用户应用程序中均使用高速率串口进行通信，用户应用程序只需要简单实现接收串口命令并使用单片机自动复位，即可实现程序的自动升级和运行。
Boot Loader程序在编译时，应设置ICC-AVR等编译器Boot Size；在Boot Loader程序烧录时，Boot Size应与烧录程序中设定一致。并将熔丝位设定为，重启时首先运行Boot Loader程序。
为了实现单片机自动复位，用户程序的主函数main(void)执行过程中，如果接收到串口发送的复位令，则跳转到自复位模式，自复位程序具体的实现方式如下：
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于安卓系统的单片机固件升级方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：具有Android系统的上位机与下位的单片机采用串口通信方式进行信息交互；
S102：设计Android系统端升级程序；
S103：开启单片机的引导加载支持的用户自编程功能，设定Boot Loader区的空间占用大小以及上电首先由Boot Loader区运行；
S104：编写单片机片Boot Loader程序，利用ISP接口或JTAG接口进行Boot Loader程序的烧写，然后在片内Flash中写入Boot Loader程序，通过Boot Loader程序实现对单片机片内用户程序的擦写，实现对片内Flash中的用户程序进行升级和运行；
S105：编写单片机片用户程序，通过ISP接口、JTAG接口或串口，将用户程序烧写到单片机Flash中用户程序区。
2.根据权利要求1所述的基于安卓系统的单片机固件升级方法，其特征在于，S104中的Boot Loader程序的烧写以及对片内Flash中的用户程序进行升级和运行具体包括：
在Android上位机端：
S11：Android上位机的软件程序获取升级固件；
S12：对固件进行完整性较验；若较验失败，则通过显示屏进行“固件较验错误”的提示；若较验通过，则进入S13；
S13：Android上位机通过串口，向下位单片机发送升级命令并等待；
S14：是否收到下位单片机“允许升级”的命令，若是，则进入S15，若否，则返回S13；
S15：通过串口进行升级固件的传送，传送完成后，发送“传送完毕”指令并等待；
S16：接收下位单片机的回馈，通过显示屏显示“升级成功”或“升级失败”；
在下位单片机端：
S21：下位单片机的程序在用户程序区正常运行；
S22：收到上位机下发的数据时，用户程序分析是否是升级程序；若是，则进入S23；若否，则返回S21；
S23：跳转到单片机重启控制部分，对单片机进行重启；单片机重启后，根据熔丝位设定，运行Boot Loader程序并回馈上位机允许升级；
S24：Boot Loader程序接收上位机传送的升级固件，依次写入用户Flash区；
S25：对Flash中用户程序区进行CRC16较验，较验通过，回馈上位机“升级成功”并执行升级后的用户程序；否则，回馈上位机“升级失败”，并等待再一次升级。
3.根据权利要求1或2所述的基于安卓系统的单片机固件升级方法，其特征在于，S102中所述的Android系统端升级程序具有网络下载固件、本地读取固件和/或固件完整性较验功能。
4.根据权利要求1或2所述的基于安卓系统的单片机固件升级方法，其特征在于，S104中所述的Boot Loader程序具有串口通信、读写和擦除存储器数据和/或程序地址跳转的模块功能。
5.根据权利要求1或2所述的基于安卓系统的单片机固件升级方法，其特征在于，S105中所述的单片机片用户程序具有用户需求、串口通信和/或软件单片机复位功能。
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