CN111078594A - 一种适用于功放多微控制器系统的固件升级装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于功放多微控制器系统的固件升级装置及其方法，其能够实现多个微控制器固件在线升级，并且电路更简单可靠，成本更低廉、极大的提高工作效率，其上位机连接USB转RS485电路、USB转RS485电路连接第一UART转RS485电路，UART转RS485电路通过RS485总线连接至第二UART转RS485电路，每个第二UART转RS485电路连接一个微控制器，每个微控制器分别连接至功率放大器。其升级方法首先给各MCU下载引导模块并设置地址标识，再给各MCU下载应用程序，当产品由于需求变化需要更应用程序时，再通过升级总线接口实现应用程序的升级。

Description

一种适用于功放多微控制器系统的固件升级装置及其方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种适用于功放多微控制器系统的固件升级装置及其方法。

背景技术

微控制器(以下简称MCU)因为灵活性和可靠性等特点在复杂的功率放大器系统中得到了广泛应用。目前，微控制器的在线升级一般采用通用串行通信口UART实现，由于UART的固有特性只能对单个MCU的实现升级。然而在功率放大器系统中为了实现模块化设计和便于模块的可维护性设计者常常使用多个MCU对各模块的分部管理控制，要保证系统具有可维护性的重要手段就是各MCU的固件(应用程序)可以在系统升级，所以引入总线便于对各模块的多个MCU的统一协调控制并能通过总线方式对多个MCU的固件进行升级的实现就是功率放大器多微控制器系统的急切需要的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于功放多微控制器系统的固件升级装置及其方法，其能够实现多个微控制器固件在线升级，并且电路更简单可靠，成本更低廉、极大的提高工作效率。

本发明的实施例是这样实现的：

一种适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其包括上位机、USB转RS485电路、第一UART转RS485电路、RS485总线、第二UART转RS485电路、微控制器和功率放大器，上位机连接USB转RS485电路、USB转RS485电路连接第一UART转RS485电路，UART转RS485电路通过RS485总线连接至第二UART转RS485电路，每个第二UART转RS485电路连接一个微控制器，每个微控制器分别连接至功率放大器。

在本发明的较佳实施例中，上述功率放大器包括人机界面管理模块、电源管理模块和栅压调节模块，微控制器包括第一微控制器、第二微控制器和第三微控制器，人机界面管理模块连接第一微控制器，电源管理模块连接至第二微控制器，栅压调节模块连接至第三微控制器，第一微控制器、第二微控制器和第三微控制器分别连接一个第二UART转RS485电路。

在本发明的较佳实施例中，上述第一UART转RS485电路和第二UART转RS485电路均包括集成电路MAX13487E。

在本发明的较佳实施例中，上述USB转RS485电路包括集成电路CH340G。

在本发明的较佳实施例中，上述微控制器的TTL电平接口通过集成电路MAX13487E的TTL转RS485接口电路连接在RS485总线上。

在本发明的较佳实施例中，上述上位机连接至集成电路CH340G的USB转TTL接口电路。

在本发明的较佳实施例中，上述USB转TTL接口电路通过集成电路MAX13487E的TTL转RS485接口电路连接在RS485总线的接口上。

本发明还提供一种适用于功放多微控制器系统的固件升级方法，其微控制器的flash存储器包括引导模块和应用模块，引导模块通过微控制器的SWD编程接口和微控制器编程器下载至flash存储器，应用模块通过引导模块下载至flash存储器，每个微控制器具有唯一地址标识，固件升级办法包括如下步骤：

步骤一：微控制器上电复位；

步骤二：判断微控制器是否收到带地址标识的升级命令；

步骤三：若收到升级命令，则进入到升级循环；

步骤四：若未收到升级命令，并且下载过应用模块则进入应用模块执行。

在本发明的较佳实施例中，上述升级循环的具体步骤为：若收到升级命令，微控制器的引导模块运行，引导模块接收升级包完成升级后进入到应用模块执行。

在本发明的较佳实施例中，上述引导模块未完成升级，则引导模块再次接收升级包升级；若引导模块升级超时，则引导模块再次运行接收升级包升级。

本发明实施例的有益效果是：现有技术中的微控制器在线升级采用串行接口UART实现，其只能对单个微控制器的固件进行升级效率低下，本发明中采用RS485总线方式能够实现多个微控制器的固件在线升级，极大提高工作效率；同时RS485总线选用集成电路MAX13487E内部带收发控制，和微控制器的UART可直接连接不需要单独的引脚进行收发控制，相较于现有技术中使用的MAX485电路更加简单可靠，成本更低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的固件升级装置结构示意图1；

图2为本发明实施例的固件升级装置结构示意图2；

图3为本发明实施例的固件升级方法流程图；

图标：100-上位机；200-USB转RS485电路；300-第一UART转RS485电路；400-RS485总线；500-第二UART转RS485电路；600-微控制器；700-功率放大器；710-人机界面管理模块；720-电源管理模块；730-栅压调节模块；610-第一微控制器；620-第二微控制器；630-第三微控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

基于功率放大器的多个微控制器的系统特点，本发明实现功率放大器的多个微控制器的系统固件升级电路及升级方法。微控制器的内部含有64KB的RAM和512KB的flash，在开发时把flash分为两个部分，一部分为引导程序Bootloader，另一部分为应用程序，固件升级电路及引导程序可以实现对功率放大器的多个微控制器的系统固件/应用程序进行升级，使产品具有可维护性，提升产品的性能，增强产品的适应能力。

请参见图1-2，本实施例提供一种适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其包括上位机100、USB转RS485电路200、第一UART转RS485电路300、RS485总线400、第二UART转RS485电路500、微控制器600和功率放大器700，上位机100连接USB转RS485电路200、USB转RS485电路200连接第一UART转RS485电路300，第一UART转RS485电路300通过RS485总线400连接至第二UART转RS485电路500，每个第二UART转RS485电路500连接一个微控制器600，每个微控制器600分别连接至功率放大器700。

更为具体的，在本实施例中的功率放大器700包括人机界面管理模块710、电源管理模块720和栅压调节模块730，微控制器600包括第一微控制器610、第二微控制器620和第三微控制器630，人机界面管理模块710连接第一微控制器610，电源管理模块720连接至第二微控制器620，栅压调节模块730连接至第三微控制器630，第一微控制器610、第二微控制器620和第三微控制器630分别连接一个第二UART转RS485电路500。

更为具体的，在本实施例中的第一UART转RS485电路300和第二UART转RS485电路500均包括集成电路MAX13487E。USB转RS485电路200包括集成电路CH340G。在本实施例中的UART转RS485电路采用集成电路MAX13487E实现；USB转RS485电路200采用集成电路CH340G实现。

更为具体的，在本实施例中的微控制器600的TTL电平接口通过集成电路MAX13487E的TTL转RS485接口电路连接在RS485总线400上。上位机100连接至集成电路CH340G的USB转TTL接口电路。USB转TTL接口电路通过集成电路MAX13487E的TTL转RS485接口电路连接在RS485总线400的接口上。

在本实施例中的功率放大器700的多个微控制器600微控制器600的通用串行通信口(UART)的TTL电平接口通过MAX13487E的TTL转RS485接口电路连接在RS485总线400上，PC机USB通过CH340G的USB转TTL的接口电路再通过MAX13487E的TTL转RS485接口电路连接在RS485总线400接口上。

更为具体的，在本实施例中的微控制器600采用的意法半导体的单片机STM32F103VET6,内部的flash存储器分成引导模块和应用模块，引导模块通过单片机STM32F103VET6的SWD编程接口和STM32F103VET6编程器(ST-LINK)下载到flash中，应用模块则通过引导模块下载到flash中。

引导模块和PC端(即上位机100)应用程序用于把各微控制器600的应用程序(或称为固件)下载到各微控制器600的flash中。由于有多个微控制器600在RS485总线400上，引导模块给每个微控制器600分配唯一的地址标识，PC端应用程序通过数据RS485总线400和地址标识与各个微控制器600的引导模块建立单独链接，发送应用程序的升级数据包给微控制器600实现升级。

请参见图3，本实施例还提供一种功放多微控制器600系统的固件升级方法，其微控制器600的flash存储器包括引导模块和应用模块，引导模块通过微控制器600的SWD编程接口和微控制器600编程器下载至flash存储器，应用模块通过引导模块下载至flash存储器，每个微控制器600具有唯一地址标识，固件升级办法包括如下步骤：

步骤一：微控制器600上电复位；

步骤二：判断微控制器600是否收到带地址标识的升级命令；

步骤三：若收到升级命令，则进入到升级循环；

步骤四：若未收到升级命令，并且下载过应用模块则进入应用模块执行。

更为具体的，在本实施例中的升级循环的具体步骤为：若收到升级命令，微控制器600的引导模块运行，引导模块接收升级包完成升级后进入到应用模块执行。引导模块未完成升级，则引导模块再次接收升级包升级；若引导模块升级超时，则引导模块再次运行接收升级包升级。

在本实施例中的微控制器600上电复位时，首先运行引导模块，检查应用程序标志同时接收PC端应用程序发送在RS485总线400上与自己地址标识一致的升级指令，如果有升级指令则进入升级循环，如果没有且下载过应用程序(应用程序标志为1)则进入应用程序执行。产品生产时首先给各微控制器600下载引导模块并设置地址标识，再给各微控制器600下载应用程序，当产品由于需求变化需要更应用程序时，再通过升级总线接口实现应用程序的升级。

综上所述，本发明是通过用MAX13487E实现RS485总线400方式对功率放大器700采用多个微控制器600(STM32F103VET6)系统的固件实现同时、同步在线升级。采用本方案——多个微控制器600(STM32F103VET6)控制的功率放大器700控制系统固件升级接口电路采用带流控方式的集成电路MAX13487E的应用。多个微控制器600(STM32F103VET6)控制的应用于其他类产品控制系统固件升级接口电路采用带流控方式的集成电路MAX13487E应用。

同时，在不脱离本发明的原理方案既多个微控制器600(STM32F103VET6)控制的功率放大器700控制系统固件升级接口电路采用带流控方式的集成电路MAX13487E的应用，电路做的一些修改和润饰，也视为本发明范畴。

本说明书描述了本发明的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其特征在于，包括上位机、USB转RS485电路、第一UART转RS485电路、RS485总线、第二UART转RS485电路、微控制器和功率放大器，所述上位机连接所述USB转RS485电路、所述USB转RS485电路连接所述第一UART转RS485电路，所述UART转RS485电路通过RS485总线连接至所述第二UART转RS485电路，每个所述第二UART转RS485电路连接一个所述微控制器，每个所述微控制器分别连接至所述功率放大器。

2.根据权利要求1所述的适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其特征在于，所述功率放大器包括人机界面管理模块、电源管理模块和栅压调节模块，所述微控制器包括第一微控制器、第二微控制器和第三微控制器，所述人机界面管理模块连接所述第一微控制器，所述电源管理模块连接至所述第二微控制器，所述栅压调节模块连接至所述第三微控制器，所述第一微控制器、所述第二微控制器和所述第三微控制器分别连接一个所述第二UART转RS485电路。

3.根据权利要求1所述的适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其特征在于，所述第一UART转RS485电路和第二UART转RS485电路均包括集成电路MAX13487E。

4.根据权利要求1所述的适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其特征在于，所述USB转RS485电路包括集成电路CH340G。

5.根据权利要求1所述的适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其特征在于，所述微控制器的TTL电平接口通过所述集成电路MAX13487E的TTL转RS485接口电路连接在所述RS485总线上。

6.根据权利要求1所述的适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其特征在于，所述上位机连接至所述集成电路CH340G的USB转TTL接口电路。

7.根据权利要求1所述的适用于功放多微控制器系统的固件升级装置，其特征在于，所述USB转TTL接口电路通过所述集成电路MAX13487E的TTL转RS485接口电路连接在所述RS485总线的接口上。

8.一种适用于功放多微控制器系统的固件升级方法，其特征在于，微控制器的flash存储器包括引导模块和应用模块，所述引导模块通过微控制器的SWD编程接口和微控制器编程器下载至所述flash存储器，所述应用模块通过所述引导模块下载至所述flash存储器，每个所述微控制器具有唯一地址标识，所述固件升级办法包括如下步骤：

步骤一：微控制器上电复位；

步骤二：判断微控制器是否收到带所述地址标识的升级命令；

步骤三：若收到所述升级命令，则进入到升级循环；

步骤四：若未收到所述升级命令，并且下载过所述应用模块则进入应用模块执行。

9.根据权利要求8所述的适用于功放多微控制器系统的固件升级方法，其特征在于，所述升级循环的具体步骤为：若收到所述升级命令，微控制器的所述引导模块运行，所述引导模块接收升级包完成升级后进入到所述应用模块执行。

10.根据权利要求9所述的适用于功放多微控制器系统的固件升级方法，其特征在于，所述引导模块未完成升级，则所述引导模块再次接收升级包升级；若所述引导模块升级超时，则引导模块再次运行接收升级包升级。

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