CN110908689B - 程序升级接口电路、嵌入式设备、下载接口电路、下载器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种程序升级接口电路，与嵌入式设备中控制器相耦接，其特征在于，包括第一电源端、第一接地端、第一输出端、第一输入端和第一开关元件；所述第一输入端用于接收外部的下载器发送的使能信号，所述第一输出端与嵌入式设备的程序升级接口中需要电平转换的引脚相耦接；所述第一开关元件根据所述使能信号控制第一电源端和第一输出端与第一接地端相导通，当第一输出端与第一接地端导通时，所述第一输出端向相对应的引脚输出低电平作为控制信号，否则，所述第一输出端向相对应引脚的输出高电平作为控制信号。本发明中程序升级接口电路能够用于将暴露于外部环境的引脚转换为低电平，从而避免有水环境对引脚的干扰，实现防水功能。

Description

程序升级接口电路、嵌入式设备、下载接口电路、下载器

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种程序升级接口电路、嵌入式设备、下载接口电路、下载器。

背景技术

嵌入式设备在各个领域中都有着广泛的应用，在使用过程中，因需求变化或者是Bug修改等原因，嵌入式软件程序升级是不可避免的问题；程序升级接口与嵌入式设备中控制器的复位脚、电源口和GND口所对应，传统的程序升级接口直接暴露在外面，而某些嵌入式设备的使用环境非常恶劣，例如水表、气表等，其直接暴露在户外，雨水、露水、大雾环境等都会影响该嵌入式设备的正常工作，具体影响因素为：

复位脚受到环境的影响导致嵌入式设备误复位，影响嵌入式设备的正常工作；

雨水、露水、大雾等环境下容易使程序升级口的电源口和GND口通过水导通，相当于有耗能器件连在电源和GND之间，会消耗嵌入式设备的电能，带来不必要的功耗问题。

现有技术中通常通过以下方式解决上述问题：

对嵌入式设备的壳体进行设计，使程序升级口密封在嵌入式设备的壳体中，从而通过外壳防水避免程序接口受到外界环境的影响，但其防水外壳易随着时间和使用次数降低密封性，尤其恶劣环境将会加速密封性能的下降。

综上，需要对现有技术做进一步改进。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点，提供程序升级接口电路、嵌入式设备、下载接口电路、下载器。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种程序升级接口电路，与嵌入式设备中控制器相耦接，包括第一电源端、第一接地端、第一输出端、第一输入端和第一开关元件，其中第一开关元件与第一输入端相耦接，第一电源端和第一输出端相耦接，且第一电源端和第一输出端均通过第一开关元件与所述第一接地端相耦接；

所述第一输入端用于接收外部的下载器发送的使能信号，所述第一输出端与嵌入式设备的程序升级接口中需要电平转换的引脚相耦接；

所述第一开关元件根据所述使能信号控制第一电源端和第一输出端与第一接地端相导通，当第一输出端与第一接地端导通时，所述第一输出端向相对应的引脚输出低电平作为控制信号，否则，所述第一输出端向相对应引脚的输出高电平作为控制信号。

作为一种可实施方式：

所述第一开关元件为N沟道MOS管或基极与集电极串联有第一电阻的NPN三极管。

作为一种可实施方式：

还包括第二电阻，所述第一电源端通过第二电阻分别与第一开关元件和第一输出端相耦接。

本发明还提出一种嵌入式设备，包括上述任意一项所述的程序升级接口电路。

本发明还提出一种下载接口电路，与下载器相耦接，包括第二电源端、第二接地端、第二输出端、第二输入端和第二开关元件，其中第二开关元件与第二输入端相耦接，第二电源端通过第二开关元件与第二输出端和第二接地端相耦接；

所述第二输入端用于接收所述下载器的程序升级接口输出的下载信号，所述第二输出端用于向外部的嵌入式设备输出使能信号；

所述第二开关元件根据所述下载信号控制第二电源端与第二输出端和第二接地端相导通，当第二电源端与第二输出端相导通时，第二输出端输出高电平作为使能信号，否则，所述第二输出端输出高电平作为使能信号。

作为一种可实施方式：

还包括第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第二开关元件通过第三电阻与第二输出端相耦接、通过第四电阻与第二接地端相耦接、通过第五电阻与第二输入端相耦接。

作为一种可实施方式：

所述第二开关元件为PNP三极管或P沟道MOS管。

本发明还提出一种下载器，包括上述任意一项所述的下载接口电路。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明所提出的程序升级接口电路无需额外的BootLoader程序支持，也无需其他硬件电路做辅助，还不存在功耗问题，相关领域的技术人员根据实际需要，于控制器需要电平转换的引脚处设置上述程序升级接口电路，以第一输出端作为程序升级接口中相对应的引脚，使暴露在外的接口引脚输出的均为低电平，从而实现防水功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1中程序升级接口电路的电路示意图；

图2是实施例2中嵌入式设备的程序升级接口的电路示意图；

图3是实施例3中下载接口电路的电路示意图；

图4是实施例4中下载器的程序下载接口的电路示意图；

图5是实施例3中嵌入式设备与实施例4中下载器进行下载工作时的电路示意图。

具体实施方式

嵌入式设备的程序升级接口通常与嵌入式设备中控制器的复位脚、电源口、GND口、数据口相对应，其中GND口、数据口空闲时为低电平，复位脚、电源口空闲时为高电平，由此可知，程序升级口各引脚输出电平不匹配，如将各引脚直接暴露在外部，各引脚易受到环境影响(如大雨)相连通，影响嵌入式设备的正常工作，还会造成不必要的功耗。

上述复位脚在嵌入式设备正常工作时需保持高电平的接入，当复位脚的电平被拉低时，嵌入式设备即进行复位，故复位脚直接暴露至外部环境时，很容易因为环境的影响导致其电平被拉低，从而使嵌入式设备复位，影响嵌入式设备的正常工作。

针对上述问题，现有技术中往往通过对嵌入式设备中程序升级口的壳体进行设计，如增加防水罩，从而提高防水性能，避免程序升级口所暴露的各引脚处于有水环境中，往往忽略了暴露在外的各引脚通过水导通，从而影响嵌入式设备的正常工作的基本问题在于暴露在外的各引脚的电平不匹配。

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1、程序升级接口电路，与嵌入式设备中控制器相耦接，如图1所示，由第一电源端、第一接地端、第一输出端、第一输入端、第一开关元件、第一电阻R1和第二电阻R2构成；所述第一输入端用于接收外部的下载器发送的使能信号，所述第一输出端与嵌入式设备的程序升级接口中需要电平转换的引脚相耦接。

本实施例中第一开关元件采用NPN三极管Q2。

注，第一开关元件还可采用N沟道MOS管。

所述NPN三极管Q2的基极与第一输入端相耦接，所述基极还通过第一电阻R1与其发射极相耦接；所述发射极还与第一接地端相耦接；所述NPN三极管Q2的集电极与第一输出端相耦接，所述集电极还通过第一电阻R1与第一电源端相耦接。

当所述使能信号为低电平时，所述NPN三极管Q2截止，此时第一电源端通过第二电阻R2向第一输出端输出电压，即，所述第一输出端向相对应引脚的输出高电平作为控制信号。

当所述使能信号为高电平时，所述NPN三极管Q2导通，此时第一输出端与第一接地端导通，即，所述第一输出端向相对应引脚的输出低电平作为控制信号。

以单片机作为嵌入式设备的控制器，以单片机的复位脚VPP作为需要电平转换的引脚，本发明的具体工作内容如下：

注，单片机下载程序时，首先拉低复位脚VPP的电平，使单片机复位，单片机复位后将检测单片机的程序升级接口是否有程序需要下载，当检测结果为需要下载时，单片机下载并更新程序，否则单片机正常工作。

未进行程序升级时，第一输入端不与外部的下载器相耦接，此时第一输入端及NPN三极管Q2基极处的电平均为低电平，NPN三极管Q2截止，此时第一电源端依次通过第二电阻R2和第一输出端为复位脚VPP输出高电平，复位脚VPP所在单片机正常工作。

由上可知，即使第一输出端与单片机的接地口相导通，也不会使单片机复位，即，第一输出端为实现与外部的下载器数据传输，暴露至外部环境中时，能够有效的避免外部环境对复位脚VPP的干扰，从而防止单片机的误复位，提高嵌入式设备工作的稳定性。

本实施例所提出的程序升级接口电路无需额外的BootLoader程序支持，也无需其他硬件电路做辅助，还不存在功耗问题，相关领域的技术人员根据实际需要，于控制器需要电平转换的引脚处设置上述程序升级接口电路，以第一输出端代替程序升级接口中相对应的引脚，使暴露在外的引脚输出的均为低电平，从而实现防水功能。

实施例2、一种嵌入式设备，包括实施例1所述的程序升级接口电路。

如图2所示，以单片机作为嵌入式设备的控制器，所述单片机的下载口(如图2中J2所示)包括复位脚VPP(空闲时为高电平)、电源口VCC(空闲时为高电平)、接地口GND(空闲时为低电平)、数据口PGD(空闲时为低电平)、时钟口PGC(空闲时为低电平)。将上述接地口GND、数据口PGD、时钟口PGC分别通过连接线暴露在外；

所述程序升级接口电路的第一输出端与复位脚VPP相耦接，第一输入端通过连接线暴露在外。

注，由于嵌入式设备通常会通过外部的电源或内置的电源上电，即，单片机无需将电源口VCC与外部下载器相连仍可完成下载工作，故此处不设置电源口VCC与外部下载器相连的连接线，即，电源口VCC不通过连接线暴露在外。

此时各连接线暴露在外的一端构成嵌入式设备的程序升级接口，由于各连接线输出的电平均为低电平，使所构成程序升级接口各引脚输出的电平均为低电平，此时程序升级接口不受外部环境的干扰，即使将程序升级接口浸在水中，也不会影响嵌入式设备的正常工作。

综上，通过实施例1提供的程序升级接口电路的设计，使本实施例中嵌入式设备暴露在外部的程序升级接口不受水的干扰，达到防水的效果，故无需对嵌入式的程序升级接口处设计防水外壳，故也不存在因防水外壳因老化导致密封性降低从而受到水的干扰的情况发生。

注，现有技术中采用无线通信的方式进行程序升级，从而避免程序升级接口的暴露，但采用无线通信进行软件升级时，升级所用的时间会加长，且需要需要增加额外的成本(即，集成于嵌入式设备中无线通信模块的成本)，而且增加程序的大小、增加程序复杂度时，可能会引入其他的不确定性，导致产品稳定性下降，本实施例对程序升级接口做改进，能够有效避免水的干扰，与无线升级的方式相比升级速度快，成本低。

实施例3、下载器接口电路，与下载器相耦接，还与实施例3的嵌入式设备的程序升级接口电路一一对应。

如图3所示，由第二电源端、第二接地端、第二输出端、第二输入端、第二开关元件、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5构成；所述第二输入端用于接收所述下载器的程序升级接口输出的下载信号，所述第二输出端用于向外部的嵌入式设备输出使能信号；

本实施例中第二开关元件采用PNP三极管Q1。

注，第二开关元件还可采用P沟道MOS管。

所述PNP三极管Q1的集电极通过第三电阻R3与第二输出端相耦接，所述集电极还通过第四电阻R4与第二接地端相耦接。

所述PNP三极管Q1的基极通过第五电阻R5与第二输入端相耦接，发射极与第二电源端相耦接。

当所述下载信号为低电平时，所述PNP三极管Q1导通，此时第二电源端通过第三电阻R3向第二输出端输出电压，即，所述第二输出端输出的使能信号为高电平。

当所述下载信号为高电平时，所述PNP三极管Q1截止，此时第二输出端输出的使能信号为低电平。

实施例4、一种下载器，包括实施例3所述的的下载器接口电路，与实施例2所述的嵌入式设备配合使用。

如图4所示，所述下载器本体采用现有PICkit3下载器(如图中J1所示)，PICkit3下载器为嵌入式设备升级程序时，将PICkit3下载器的程序升级接口与对应嵌入式设备的程序升级接口相连，此时PICkit3下载器的复位脚VPP向嵌入式设备中相对应的复位脚VPP发送低电平信号，以拉低嵌入式设备中复位脚VPP的电平，使嵌入式设备复位后进行程序升级。

针对实施例2中所述的嵌入式设备，当第一输入端接收到高电平时才使嵌入式设备复位，故现有的PICkit3下载器无法直接与实施例2提供的嵌入式设备进行程序升级工作。

本实施例中于下载器本体中需要的电平转换的引脚处设置实施例3所提供的下载器接口电路，以第二输出端代替原程序升级接口中相对应的引脚，如图4所示。

如图5所示，以本实施例提供的下载器与实施例2中所提供的嵌入式设备为例，下载工作时，下载器本体的复位脚VPP发送低电平信号作为下载信号时，PNP三极管Q1导通，此时第二输出端以高电平为使能信号发送第一输入端，此时NPN二极管Q2导通，使嵌入式设备中单片机的复位脚VPP的电平被拉低，此时单片机复位，以进行程序下载工作。

需要说明的是：

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种程序升级接口电路，与嵌入式设备中控制器相耦接，其特征在于，包括第一电源端、第一接地端、第一输出端、第一输入端和第一开关元件，其中第一开关元件与第一输入端相耦接，第一电源端和第一输出端相耦接，且第一电源端和第一输出端均通过第一开关元件与所述第一接地端相耦接；

所述第一输入端用于接收外部的下载器发送的使能信号，所述第一输出端与嵌入式设备的程序升级接口中需要电平转换的引脚相耦接，其中，当进行程序下载工作时，所述外部的下载器输出的使能信号为高电平；

所述第一开关元件根据所述使能信号控制第一电源端和第一输出端与第一接地端相导通，当第一输出端与第一接地端导通时，所述第一输出端向相对应的引脚输出低电平作为控制信号，否则，所述第一输出端向相对应引脚的输出高电平作为控制信号。

2.根据权利要求1所述的程序升级接口电路，其特征在于：

所述第一开关元件为N沟道MOS管或基极与集电极串联有第一电阻的NPN三极管。

3.根据权利要求1或2所述的程序升级接口电路，其特征在于：

还包括第二电阻，所述第一电源端通过第二电阻分别与第一开关元件和第一输出端相耦接。

4.一种嵌入式设备，其特征在于，包括权利要求1至3任意一项所述的程序升级接口电路。

5.一种下载接口电路，与下载器相耦接，其特征在于，包括第二电源端、第二接地端、第二输出端、第二输入端和第二开关元件，其中第二开关元件与第二输入端相耦接，第二电源端通过第二开关元件与第二输出端和第二接地端相耦接；

所述第二输入端用于接收所述下载器的程序升级接口输出的下载信号，所述第二输出端用于向外部的嵌入式设备输出使能信号，当进行程序下载工作时，所述下载信号为低电平，所述使能信号为高电平；

所述第二开关元件根据所述下载信号控制第二电源端与第二输出端和第二接地端相导通，当第二电源端与第二输出端相导通时，第二输出端输出高电平作为使能信号，否则，所述第二输出端输出低电平作为使能信号。

6.根据权利要求5所述的下载接口电路，其特征在于：

还包括第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第二开关元件通过第三电阻与第二输出端相耦接、通过第四电阻与第二接地端相耦接、通过第五电阻与第二输入端相耦接。

7.根据权利要求5或6所述的下载接口电路，其特征在于：

所述第二开关元件为PNP三极管或P沟道MOS管。

8.一种下载器，其特征在于，包括权利要求5至7任意一项所述的下载接口电路。