CN112527087B - 一种usb升级产品固件程序的硬件电路结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固件升级技术领域，其公开了一种USB升级产品固件程序的硬件电路结构，解决了目前手动将芯片进行复位，一方面增加接口的复杂性、另一方面增加不必要的硬件成本的技术问题，包括两部分电路：USB转串口电路和BOOT0自动切换电路；所述USB转串口电路包括：MICRO USB接口、芯片U2、电阻R3、电阻R4、晶振X2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和4芯插壳J3；BOOT0自动切换电路包括：二极管D69、二极管D70、4芯插壳J5、芯片U62、芯片U16、电容C34、电容C131、电容C132、电容C133、电容C134、电阻R65、电阻R187、电阻R188、电阻R189、三极管、控制芯片BOOT0和LED二极管。根据以上技术方案，利用USB升级产品固件程序的硬件电路结构，以达到去除IAP升级中传统物理按键的目的。
Description
技术领域
本发明涉及固件升级技术领域，更具体地说，它涉及一种USB升级产品固件程序的硬件电路结构。
背景技术
目前主流的固件升级方式为IAP升级。IAP：Inapplication Programme在应用编程。IAP同样是在板级上进行编程，单片机获取新代码并对程序的某部分重新编程，即可用程序来改变程序，修改程序的一部分达到升级和消除BUG的目的，而不影响系统的其他部分，烧写过程中程序可以继续运行，另外接口程序是自己写的，这样可以进行远程升级而不影响应用。IAP的实现更加灵活，通常可利用单片机的串口接到计算机的RS232接口，通过专门设计的固件程序来编程内部存储器。
随着嵌入式产品的广泛应用，根据实际需求的变化，芯片的固件程序需要进行更新，而目前的更新程序的方法都主要专门的复位电路，通过按键或者拨码开关的方式将芯片，需要手动将芯片进行复位，一方面增加接口的复杂性，另一方面增加不必要的硬件成本。
发明内容
针对背景技术中提出的手动将芯片进行复位，一方面增加接口的复杂性、另一方面增加不必要的硬件成本的技术问题，本发明利用USB升级产品固件程序的硬件电路结构，以达到去除IAP升级中传统物理按键的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种USB升级产品固件程序的硬件电路结构，包括两部分电路：USB转串口电路和BOOT0自动切换电路；
所述USB转串口电路包括：MICRO USB接口、芯片U2、电阻R3、电阻R4、晶振X2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和4芯插壳J3，所述MICRO USB接口与电脑相连，MICROUSB接口的1端口接电脑USB 5V；MICRO USB接口的2端口D-和U2的8号端口D-相连；MICROUSB的3端口D+和U2的7号端口D+相连，MICRO USB接口的4号端口和3号端口相连；MICRO USB接口5号端口接地；MICRO USB接口的6端口、MICRO USB接口的7端口、电阻R3的一段相连；电阻R3的另外一段接地；芯片U2的9号端口分两路分别和晶振X2的一端和电容C7的一端相连；芯片U2的10号端口分两路分别和晶振X2的另一端的段和电容C8的一端相连；电容C7的另一端和地相连；电容C8的另一端和地相连；芯片U2的6号端口和电容C6一端相连；电容C6的另一端和地相连；芯片U2的4号端口和电阻R4的一端相连；电阻R4的另外一端和4芯插壳J3的2号端口相连；芯片U2的3号端口和二极管的D2的负极相连；二极管D2的正极和4芯插壳J3的3号端口相连；4芯插壳的1号端口和MIRCO USB接口的1号端口；4芯插壳的4号端口和地相连；芯片U2的11号端口和12号端口、19号端口和地相连；芯片U2的20号端口分三路分别和MICROUSB的1号端口、电容C9的一端、电容C10的一端相连，电容C9的另外一端和电容C10的另外一端和地相连；
所述BOOT0自动切换电路包括：二极管D69、二极管D70、4芯插壳J5、芯片U62、芯片U16、电容C34、电容C131、电容C132、电容C133、电容C134、电阻R65、电阻R187、电阻R188、电阻R189、三极管、控制芯片BOOT0和LED二极管：所述4芯插壳1号端口分两路，分别和二极管D69一端、二极管D70一端相连；4芯插壳J5的2号端口和所述USB转串口电路中的4芯插壳J3的2号端口相连；4芯插壳J5的3号端口和所述USB转串口电路中的4芯插壳J3的3号端口相连；4芯插壳J5的4号端口和地相连；二极管D69的负极分别和芯片U62的3号端口、电容C131一端相连；二极管D70的负极和电阻R187的一端相连；电阻R187的另外一端和三极管的基极B相连；三极管的发射极E和电阻R188的一端相连；电阻R188的另外一端和地相连；三极管的集电极C分两路分别和控制芯片BOOT0端口、电阻R189一端相连；电阻R189的另外一端和芯片U62的2号端口相连；芯片U62的1号端口和地相连；芯片U62的2号端口分4路分别和电容C134的一端、电容C132的一端、电阻R65的一端、芯片U16的3号端口相连；电容C134的另外一端和电容C132的另外一端与地相连；电阻R65的另外一端和LED二极管的正极相连；LED二极管的负极和地相连；芯片U16的1号端口分三路分别和电容C133的一端、电容C34的一端和地相连；芯片U16的2号端口分三路分别和电容C133的另外一端和电容C34的另外一端相连。
通过上述技术方案，本发明的目的就是去除IAP升级中传统物理按键，给产品设计过程中，只需要保留好USB接口即可。既能够方便用户使用，同时也能够简化结构设计。具体的，本发明是基于ARM公司的cortex-M0/M3/M4内核的单片机进行IAP功能改进。由于ARM的单片机在进入IAP需要通过外接芯片引脚高低电平来确定程序从不同的位置进行运行。ARM单片机启动模式对应的存储介质是芯片内置的，通过BOOT0和BOOT1两个芯片管脚的高低电平进行指引。
在ARM单片机上电后，芯片内部的bootloader程序会根据BOOT0，BOOT1的高低，决定启动区域。传统的IAP升级方法是将指引程序运行的pin脚做成开关按键，通过人为的调整开关按键的高低进入到IAP模式，在通过IAP升级程序后，再将pin脚拉低，从flash中正常运行应用程序。
本发明通过硬件设计实现BOOT0引脚高低电平的转换，能够达到自动设别进入到IAP模式，在升级IAP模式后，能够正常的进入到flash模式下进行更新。简化了手动对芯片进行复位操作。提高更新程序的生产效率，同时也能简化安装结构。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)去除IAP升级中传统物理按键，给产品设计过程中，只需要保留好USB接口即可；
(2)本发明通过硬件设计实现BOOT0引脚高低电平的转换，能够达到自动设别进入到IAP模式，在升级IAP模式后，能够正常的进入到flash模式下进行更新。简化了手动对芯片进行复位操作。提高更新程序的生产效率，同时也能简化安装结构。
附图说明
图1为USB转串口电路结构原理图；
图2为BOOT0自动切换电路结构原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
一种USB升级产品固件程序的硬件电路结构，包括两部分电路：USB转串口电路和BOOT0自动切换电路。
参见图1，所述USB转串口电路包括：MICRO USB接口、芯片U2、电阻R3、电阻R4、晶振X2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和4芯插壳J3，所述MICRO USB接口与电脑相连，MICRO USB接口的1端口接电脑USB 5V；MICRO USB接口的2端口D-和U2的8号端口D-相连；MICRO USB的3端口D+和U2的7号端口D+相连，MICRO USB接口的4号端口和3号端口相连；MICRO USB接口5号端口接地；MICRO USB接口的6端口、MICRO USB接口的7端口、电阻R3的一段相连；电阻R3的另外一段接地；芯片U2的9号端口分两路分别和晶振X2的一端和电容C7的一端相连；芯片U2的10号端口分两路分别和晶振X2的另一端的段和电容C8的一端相连；电容C7的另一端和地相连；电容C8的另一端和地相连；芯片U2的6号端口和电容C6一端相连；电容C6的另一端和地相连；芯片U2的4号端口和电阻R4的一端相连；电阻R4的另外一端和4芯插壳J3的2号端口相连；芯片U2的3号端口和二极管的D2的负极相连；二极管D2的正极和4芯插壳J3的3号端口相连；4芯插壳的1号端口和MIRCO USB接口的1号端口；4芯插壳的4号端口和地相连；芯片U2的11号端口和12号端口、19号端口和地相连；芯片U2的20号端口分三路分别和MICRO USB的1号端口、电容C9的一端、电容C10的一端相连，电容C9的另外一端和电容C10的另外一端和地相连；
参见图2，所述BOOT0自动切换电路包括：二极管D69、二极管D70、4芯插壳J5、芯片U62、芯片U16、电容C34、电容C131、电容C132、电容C133、电容C134、电阻R65、电阻R187、电阻R188、电阻R189、三极管、控制芯片BOOT0和LED二极管：所述4芯插壳1号端口分别和二极管D69正极、二极管D70正极相连；4芯插壳J5的2号端口和所述USB转串口电路中的4芯插壳J3的2号端口相连；4芯插壳J5的3号端口和所述USB转串口电路中的4芯插壳J3的3号端口相连；4芯插壳J5的4号端口和地相连二极管D69的负极分别和芯片U62的3号端口、电容C131一端相连；二极管D70的负极和电阻R187的一端相连；电阻R187的另外一端和三极管的基极B相连；三极管的发射极E和电阻R188的一端相连；电阻R188的另外一端和地相连；三极管的集电极C分两路分别和控制芯片BOOT0端口、电阻R189一端相连；电阻R189的另外一端和芯片U62的2号端口相连；芯片U62的1号端口和地相连；芯片U62的2号端口分4路分别和电容C134的一端、电容C132的一端、电阻R65的一端、芯片U16的3号端口相连；电容C134的另外一端和电容C132的另外一端与地相连；电阻R65的另外一端和LED二极管的正极相连；LED二极管的负极和地相连；芯片U16的1号端口分三路分别和电容C133的一端、电容C34的一端和地相连；芯片U16的2号端口分三路分别和电容C133的另外一端和电容C34的另外一端相连。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种USB升级产品固件程序的硬件电路结构，其特征在于：
包括两部分电路：USB转串口电路和BOOT0自动切换电路；
所述USB转串口电路包括：MICRO USB接口、芯片U2、电阻R3、电阻R4、晶振X2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和4芯插壳J3，所述MICRO USB接口与电脑相连，MICRO USB接口的1端口接电脑USB 5V；MICRO USB接口的2端口D-和U2的8号端口D-相连；MICRO USB的3端口D+和U2的7号端口D+相连，MICRO USB接口的4号端口和3号端口相连；MICRO USB接口5号端口接地；MICRO USB接口的6端口、MICRO USB接口的7端口、电阻R3的一端 相连；电阻R3的另外一端 接地；芯片U2的9号端口分两路分别和晶振X2的一端和电容C7的一端相连；芯片U2的10号端口分两路分别和晶振X2的另一端和电容C8的一端相连；电容C7的另一端和地相连；电容C8的另一端和地相连；芯片U2的6号端口和电容C6一端相连；电容C6的另一端和地相连；芯片U2的4号端口和电阻R4的一端相连；电阻R4的另外一端和4芯插壳J3的2号端口相连；芯片U2的3号端口和二极管的D2的负极相连；二极管D2的正极和4芯插壳J3的3号端口相连；4芯插壳的1号端口和MIRCO USB接口的1号端口；4芯插壳的4号端口和地相连；芯片U2的11号端口和12号端口、19号端口和地相连；芯片U2的20号端口分三路分别和MICRO USB的1号端口、电容C9的一端、电容C10的一端相连，电容C9的另外一端和电容C10的另外一端和地相连；
所述BOOT0自动切换电路包括：二极管D69、二极管D70、4芯插壳J5、芯片U62、芯片U16、电容C34、电容C131、电容C132、电容C133、电容C134、电阻R65、电阻R187、电阻R188、电阻R189、三极管、控制芯片BOOT0和LED二极管：所述4芯插壳1号端口分别和二极管D69正极、二极管D70正极相连；4芯插壳J5的2号端口和所述USB转串口电路中的4芯插壳J3的2号端口相连；4芯插壳J5的3号端口和所述USB转串口电路中的4芯插壳J3的3号端口相连；4芯插壳J5的4号端口和地相连；二极管D69的负极分别和芯片U62的3号端口、电容C131一端相连；二极管D70的负极和电阻R187的一端相连；电阻R187的另外一端和三极管的基极B相连；三极管的发射极E和电阻R188的一端相连；电阻R188的另外一端和地相连；三极管的集电极C分两路分别和控制芯片BOOT0端口、电阻R189一端相连；电阻R189的另外一端和芯片U62的2号端口相连；芯片U62的1号端口和地相连；芯片U62的2号端口分4路分别和电容C134的一端、电容C132的一端、电阻R65的一端、芯片U16的3号端口相连；电容C134的另外一端和电容C132的另外一端与地相连；电阻R65的另外一端和LED二极管的正极相连；LED二极管的负极和地相连；芯片U16的1号端口分三路分别和电容C133的一端、电容C34的一端和地相连；芯片U16的2号端口分三路分别和电容C133的另外一端和电容C34的另外一端相连。
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