CN112764770A - 一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可同时实现多个产品同时下载、效率高且能有效避免生产程序有序进行的穿戴式医疗产品主板程序下载装置及方法。本发明装置包括针点转接组件（1）、总控制器（2）、上位机（3）、机电控制器（4）、产品定位控制组件（5）、电源（6）及显示组件（7）；其方法为：电源给整个装置供电；上位机向总控制器发送程序下载指令数据；总控制器解析接收到的指令数据，根据解析的信息完成对产品待烧录程序的下载；总控制器将解析出的信息传送给机电控制器并控制组件完成待下载程序的产品与针点转接组件的精确连接，为程序下载提供可靠的下载链路，产生SWD程序下载通信线；通过SWD程序下载通信线，总控制器将存储的待烧录程序烧录到产品MCU中。本发明可应用于穿戴医疗设备领域。

Description

一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置及方法
技术领域
本发明涉及穿戴医疗设备领域，尤其涉及一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置及方法。
背景技术
穿戴式医疗产品主板在装配为成品前都需要对主板上的MCU进行程序下载，这样设备才能正常工作。程序下载可以在MCU贴装前或贴装后完成，贴装前下载方式效率低下已逐渐淘汰。现主流为在MCU贴装后下载程序，主要方式为在主板上预留程序下载接口通过离线烧录器下载程序，或是预留下载针点转接出来后通过离线烧录器下载程序。然而，现有技术中，MCU贴装前下载需要特制的下载工具，下载后的MCU很难再实现自动化贴装，已不适用行业发展。由于穿戴式医疗设备本身体积很小，没有足够的空间预留程序下载接口，必须将下载接口通过特殊治具转接出来后再通过下载器下载程序，增加一道生产工序的同时也降低了生产效率。离线下载器通常只能同时对一个主板的MCU进行下载，需要人工操作，在批量生产中难免会出现未烧录程序的主板流入下一道工序，这会影响生产效率和产品的一次生产合格率。为此，亟待设计出一种能够解决上述问题的新的穿戴式医疗产品主板程序下载装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可同时实现多个产品同时下载、效率高且能有效避免生产程序有序进行的穿戴式医疗产品主板程序下载装置及方法。
本发明所述穿戴式医疗产品主板程序下载装置所采用的技术方案是：该装置包括针点转接组件、总控制器、上位机、机电控制器、产品定位控制组件、电源及显示组件，
所述电源为整个装置供电；
所述针点转接组件用于将程序下载所需要的针点从产品上引入总控制器，为程序下载提供下载链路，所述针点转接组件提供至少两组针点；
所述总控制器分别与所述针点转接组件、所述上位机及所述机电控制器相连接，用于解析上位机端发送过来的数据，并根据解析的信息完成对产品的程序下载，同时返回相关的产品信息给上位机端，供上位机统计分析，另外，将解析出的信息传送给机电控制器，由机电控制器控制完成产品与装置的精确链接，提供可靠的下载链路，此外，产生至少两路SWD程序下载通信线，供同时给至少两个产品主板的MCU下载程序使用；
所述机电控制器用于接收并处理总控制器传来的信息，根据这些信息控制产品定位控制组件完成产品与装置相连接，并接收产品定位控制组件传送来的产品位置信息，以便发出准确的控制信息，将装置的当前状态信息传送至显示组件输出，并接收显示组件发送来的下载指令，在判定该下载指令有效后传送给总控制器完成对产品的程序下载操作；
所述产品定位控制组件用于根据机电控制器发送来的指令完成产品与装置的连接操作，并将执行过程产生的相关信息返回给机电控制器；
所述上位机用于与总控制器通信连接，下发控制指令并接收数据，还对总控制器返回的数据做进一步的计算、分析、存储、显示；
所述显示组件用于显示机电控制器传送来的装置状态信息，并将操作员的测试请求传送至机电控制器。
所述显示组件与所述机电控制器电信号连接。
所述总控制器包括FPGA芯片，所述FPGA芯片通过RJ45接口电路与所述上位机相连接，所述FPGA芯片设置有与所述针点转接组件上的测试针点数目相同的通讯线，每条所述通讯线均设置有程序烧录接口并设置有为每个待烧录程序的产品供电的产品电源，所述FPGA芯片还与一EEPROM存储模块相连接。
所述机电控制器包括机电MCU、与所述总控制器相连接的总控制器接口、产品定位控制组件接口及显示组件接口，所述总控制器接口、所述产品定位控制组件接口及所述显示组件接口均与所述机电MCU相连接，所述产品定位控制组件接口与所述机电MCU之间还连接有电磁阀驱动模块和电机驱动模块。
所述产品定位控制组件包括输入输出接口以及均与所述输入输出接口相电信号连接的传感器、通过电磁阀控制的气缸、通过电机控制器控制的伺服电机。
所述传感器包括用于检测气缸到位的气缸到位传感器、用于检测电机是否到位的光电传感器、用于检测产品是否到位的产品到位传感器，所述产品到位传感器为光电传感器、电容电感器或气压传感器。
所述显示组件包括显示输入输出控制模块以及均与所述显示输入输出控制模块相连接的显示输入输出接口、按钮、指示灯与喇叭。
所述总控制器与所述针点转接组件之间通过串口连接，所述总控制器与所述上位机之间通过网线连接，所述机电控制器与所述总控制器之间通过UART口连接。
利用上述穿戴式医疗产品主板程序下载装置对穿戴式医疗产品主板进行程序下载的方法包括以下步骤：
步骤1：将待下载程序的产品放置到产品工位中，并通过电源给整个装置供电；
步骤2：上位机向所述总控制器发送程序下载指令数据；
步骤3：所述总控制器解析接收到的指令数据，根据解析的信息完成对产品待烧录程序的下载并存储，再返回相关的产品信息给上位机；
步骤4：所述总控制器将解析出的信息传送给所述机电控制器，所述机电控制器控制产品定位控制组件完成待下载程序的产品与针点转接组件的精确连接，为程序下载提供可靠的下载链路；
步骤5：总控制器与针点转接组件之间连接后，产生与放置入产品工位的产品数相一致的SWD程序下载通信线；
步骤6：通过SWD程序下载通信线，所述总控制器将存储的待烧录程序烧录到产品MCU中；
步骤7：所述上位机向总控制器发送烧录结果检测指令信号，所述总控制器通过所述针点转换组件完成对产品的烧录结果的检测。
本发明的有益效果是：本发明通过设置针点转接组件，可实现同时对多个穿戴式医疗产品主板的MCU进行程序下载，有效解决人工使用编程器下载程序时将未输入程序的主板流转到下一个工序；提高的生产效率和产品生产一次合格率；同时，通过总控制器、机电控制器实现整个装置的自动化，避免人工因素的引入，使得整个装置可接入自动化产线，进而减少人力成本，提高生产效率和合格率；通过将信息反馈回给上位机，实现对装置工作的整个过程进行可容易生成对穿戴式医疗产品主板的可追溯信息，为产品改进方案提供数据支撑；此外，本发明还提供未接入上位机（电脑）时手动控制装置向穿戴式医疗产品主板的MCU进行程序下载，并将相关数据存储起来供接入上位机后读取。
附图说明
图1是本发明的简易架构图；
图2是所述总控制器的简易架构图；
图3是所述机电控制器的简易架构图；
图4是所述产品定位控制组件的简易架构图；
图5是所述显示组件的简易架构图；
图6是所述电源的简易架构图。
具体实施方式
本发明的实施例具体如下。
如图1至图6所示，本发明穿戴式医疗产品主板程序下载装置包括针点转接组件1、总控制器2、上位机3、机电控制器4、产品定位控制组件5、电源6及显示组件7。所述电源6为整个装置供电，所述电源6提供5V、12V及24V的直流供电，其中，电机控制器及电磁阀采用24V电源供电，机电控制器采用12V电源供电，显示组件采用5V电源供电。所述显示组件7与所述机电控制器电信号连接。这里，上位机3为电脑，电脑直接连接市电220V。所述总控制器2与所述针点转接组件1之间通过串口连接，所述总控制器2与所述上位机3之间通过网线连接，所述机电控制器4与所述总控制器2之间通过UART口连接。
所述针点转接组件1用于将程序下载所需要的针点从产品上引入总控制器，为程序下载提供下载链路，所述针点转接组件1提供至少两组针点。
所述总控制器2分别与所述针点转接组件1、所述上位机及所述机电控制器4相连接。所述总控制器通过网线与电脑相连接，通过UART与机电控制器4相连接。所述总控制器解析电脑端发送过来的数据，并根据解析的信息完成对产品的程序下载，并返回相关的产品信息给电脑端，供上位机统计分析。所述总控制器2将解析出的信息传送给机电控制器4，由机电控制器4控制完成产品与装置的精确链接，提供可靠的下载链路；并将与产品的连接状态返回给总控制器。连接针点转接组件1，总控制器通过针点转接组件1与产品相连接；产生多路SWD程序下载通信线，同时供给多个穿戴式医疗产品主板的MCU下载程序使用。
具体地，所述总控制器2包括FPGA芯片21，所述FPGA芯片21通过RJ45接口电路22与所述上位机相连接，所述FPGA芯片21设置有与所述针点转接组件1上的测试针点数目相同的通讯线，每条所述通讯线均设置有程序烧录接口23并设置有为每个待烧录程序的产品供电的产品电源24，所述FPGA芯片还与一EEPROM存储模块25相连接。其中，所述FPGA芯片的芯片采用Xilinx ZYNQ系列ARM+FPGA架构；产品电源提供3.3V的电压。RJ45接口连接电脑与FPGA；FPGA接收电脑端传来的程序下载的设置信息，并根据设置信息控制机电控制器4完成产品与装置的连接，然后通过程序下载接口完成程序的下载，最后将相关的操作信息传送给电脑供统计分析；FPGA产生多路SWD通讯线，用于同时对多个穿戴式医疗产品主板的MCU进行程序下载；FPGA内部存储器可用于存储需要下载的程序文件以及电脑端的人机交互软件的设置信息，在未接入电脑时完成程序下载操作；EEPROM用于存储在未接电脑时对产品进行的程序下载时产生的数据，以便接入电脑后将下载信息上传至电脑供统计分析。
所述机电控制器4用于接收并处理总控制器传来的信息，根据这些信息控制产品定位控制组件完成产品与装置相连接，并接收产品定位控制组件传送来的产品位置信息，以便发出准确的控制信息，将装置的当前状态信息传送至显示组件输出，并接收显示组件发送来的下载指令，在判定该下载指令有效后传送给总控制器完成对产品的程序下载操作。
具体地，所述机电控制器4包括机电MCU 41、与所述总控制器相连接的总控制器接口42、产品定位控制组件接口43及显示组件接口44，所述总控制器接口42、所述产品定位控制组件接口43及所述显示组件接口44均与所述机电MCU 41相连接，所述产品定位控制组件接口43与所述机电MCU 41之间还连接有电磁阀驱动模块45和电机驱动模块46。电磁阀驱动模块45控制用于驱动产品定位控制组件的电磁阀；电机驱动模块46用于驱动产品定位控制组件的电机控制器。机电MCU用于接收并处理产品定位控制组件各传感器发送来的各类状态信息，并与总控制器通讯。根据中控制器的传来的信息进行正确控制，同时将相关信息发送给总控制器，以便总控制器执行程序下载和与电脑端通讯等操作。其中，机电MCU的芯片型号为STM32F407；电磁阀驱动模块采用的芯片型号为ULN2803，电机驱动模块采用的芯片型号为雷赛科技的DM556步进电机驱动器。
所述产品定位控制组件5用于根据机电控制器发送来的指令完成产品与装置的连接操作，并将执行过程产生的相关信息返回给机电控制器。具体地，所述产品定位控制组件5包括输入输出接口51以及均与所述输入输出接口51相电信号连接的传感器、通过电磁阀52控制的气缸53、通过电机控制器54控制的伺服电机55。更加具体地，所述传感器包括用于检测气缸到位的气缸到位传感器56、用于检测电机是否到位的光电传感器57、用于检测产品是否到位的产品到位传感器58，所述产品到位传感器为光电传感器、电容电感器或气压传感器。
产品到位检测传感器用于检测产品是否放置到指定位置（可以由光电、电容、气压等传感器完成检测），并将状态通过输入输出接口传送至机电控制器；电磁阀用于控制气缸将产品固定在装置上，气压传感器用于检测气缸的状态，并将状态通过输入输出接口传送至机电控制器。电机控制器根据继电器控制器传送来的指令控制伺服电机将产品移动到指定位置，以便放置或取出产品或对产品进行程序下载。光电传感器或红外传感器将产品移动的位置信息传送至机电控制器。
所述上位机3用于与总控制器通信连接，下发控制指令并接收数据，还对总控制器返回的数据做进一步的计算、分析、存储、显示，完成人机交互。
所述显示组件7包括显示输入输出控制模块71以及均与所述显示输入输出控制模块71相连接的显示输入输出接口72、按钮73、指示灯与喇叭74。指示灯与喇叭74用于输出装置的当前状态；按钮用输入操作员期望装置执行的操作信息，如下载、复位；显示输入输出控制模块根据机电控制器传来的指令控制指示灯或喇叭输出相关信息，将操作员输入的控制信息传送给机电控制器进行控制。
本发明利用上述穿戴式医疗产品主板程序下载装置对穿戴式医疗产品主板进行程序下载的方法包括以下步骤：
步骤1：将待下载程序的产品放置到产品工位中，并通过电源给整个装置供电；
步骤2：上位机向所述总控制器发送程序下载指令数据；
步骤3：所述总控制器解析接收到的指令数据，根据解析的信息完成对产品待烧录程序的下载并存储，再返回相关的产品信息给上位机；
步骤4：所述总控制器将解析出的信息传送给所述机电控制器，所述机电控制器控制产品定位控制组件完成待下载程序的产品与针点转接组件的精确连接，为程序下载提供可靠的下载链路；
步骤5：总控制器与针点转接组件之间连接后，产生与放置入产品工位的产品数相一致的SWD程序下载通信线；
步骤6：通过SWD程序下载通信线，所述总控制器将存储的待烧录程序烧录到产品MCU中；
步骤7：所述上位机向总控制器发送烧录结果检测指令信号，所述总控制器通过所述针点转换组件完成对产品的烧录结果的检测。
其中，所述步骤7中，对产品烧录结果进行检测的具体步骤为：
（1）总控制器控制继电器/电子开关，将待测产品的供电测试点和SWD下载测试点及测试系统连接起来；
（2）总控制器控制电源给待测产品供电；
（3）总控制器的FPGA芯片通过SWD总线和待测产品握手，建立通信；
（4）总控制器的FPGA芯片通过SWD协议将预装载在FPGA芯片内的程序烧录到待测产品中；
（5）待烧录完成后，总控制器的FPGA芯片通过SWD协议读回待测产品里面的程序，再和预装载程序比对；
（6）相符合，则返回烧录成功，不符合则返回错误信息。
本发明通过针点转接组件可以同时对多个主板的MCU进行程序下载的装置，程序下载的整个过程可以由程序控制，避免未烧录程序的主板流入下一到工序，提高生产效率，使生产更流畅，容易实现产品生产过程可追溯。

Claims (9)

1.一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置，其特征在于：该装置包括针点转接组件（1）、总控制器（2）、上位机（3）、机电控制器（4）、产品定位控制组件（5）、电源（6）及显示组件（7），
所述电源（6）为整个装置供电；
所述针点转接组件（1）用于将程序下载所需要的针点从产品上引入总控制器（2），为程序下载提供下载链路，所述针点转接组件（1）提供至少两组针点；
所述总控制器（2）分别与所述针点转接组件、所述上位机（3）及所述机电控制器（4）相连接，用于解析上位机端发送过来的数据，并根据解析的信息完成对产品的程序下载，同时返回相关的产品信息给上位机端，供上位机统计分析，另外，将解析出的信息传送给机电控制器，由机电控制器控制完成产品与装置的精确链接，提供可靠的下载链路，此外，产生至少两路SWD程序下载通信线，同时供给至少两个产品主板的MCU下载程序使用；
所述机电控制器（4）用于接收并处理总控制器传来的信息，根据这些信息控制产品定位控制组件完成产品与装置相连接，并接收产品定位控制组件传送来的产品位置信息，以便发出准确的控制信息，将装置的当前状态信息传送至显示组件输出，并接收显示组件发送来的下载指令，在判定该下载指令有效后传送给总控制器完成对产品的程序下载操作；
所述产品定位控制组件（5）用于根据机电控制器发送来的指令完成产品与装置的连接操作，并将执行过程产生的相关信息返回给机电控制器；
所述上位机（3）用于与总控制器通信连接，下发控制指令并接收数据，还对总控制器返回的数据做进一步的计算、分析、存储、显示；
所述显示组件（7）用于显示机电控制器传送来的装置状态信息，并将操作员的测试请求传送至机电控制器。
2.根据权利要求1所述的一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置，其特征在于：所述显示组件（7）与所述机电控制器（4）电信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置，其特征在于：所述总控制器（2）包括FPGA芯片（21），所述FPGA芯片（21）通过RJ45接口电路（22）与所述上位机相连接，所述FPGA芯片（21）设置有与所述针点转接组件上的测试针点数目相同的通讯线，每条所述通讯线均设置有程序烧录接口（23）并设置有为每个待烧录程序的产品供电的产品电源（24），所述FPGA芯片还与一EEPROM存储模块（25）相连接。
4.根据权利要求2所述的一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置，其特征在于：所述机电控制器（4）包括机电MCU（41）、与所述总控制器相连接的总控制器接口（42）、产品定位控制组件接口（43）及显示组件接口（44），所述总控制器接口（42）、所述产品定位控制组件接口（43）及所述显示组件接口（44）均与所述机电MCU（41）相连接，所述产品定位控制组件接口（43）与所述机电MCU（41）之间还连接有电磁阀驱动模块（45）和电机驱动模块（46）。
5.根据权利要求1所述的一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置，其特征在于：所述产品定位控制组件（5）包括输入输出接口（51）以及均与所述输入输出接口（51）相电信号连接的传感器、通过电磁阀（52）控制的气缸（53）、通过电机控制器（54）控制的伺服电机（55）。
6.根据权利要求5所述的一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置，其特征在于：所述传感器包括用于检测气缸到位的气缸到位传感器（56）、用于检测电机是否到位的光电传感器（57）、用于检测产品是否到位的产品到位传感器（58），所述产品到位传感器（58）为光电传感器、电容电感器或气压传感器。
7.根据权利要求2所述的一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置，其特征在于：所述显示组件（7）包括显示输入输出控制模块（71）以及均与所述显示输入输出控制模块（71）相连接的显示输入输出接口（72）、按钮（73）、指示灯与喇叭（74）。
8.根据权利要求1所述的一种穿戴式医疗产品主板程序下载装置，其特征在于：所述总控制器与所述针点转接组件之间通过串口连接，所述总控制器与所述上位机之间通过网线连接，所述机电控制器与所述总控制器之间通过UART口连接。
9.一种利用如权利要求1所述的穿戴式医疗产品主板程序下载装置对穿戴式医疗产品主板进行程序下载的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：将待下载程序的产品放置到产品工位中，并通过电源给整个装置供电；
步骤2：上位机向所述总控制器发送程序下载指令数据；
步骤3：所述总控制器解析接收到的指令数据，根据解析的信息完成对产品待烧录程序的下载并存储，再返回相关的产品信息给上位机；
步骤4：所述总控制器将解析出的信息传送给所述机电控制器，所述机电控制器控制产品定位控制组件完成待下载程序的产品与针点转接组件的精确连接，为程序下载提供可靠的下载链路；
步骤5：总控制器与针点转接组件之间连接后，产生与放置入产品工位的产品数相一致的SWD程序下载通信线；
步骤6：通过SWD程序下载通信线，所述总控制器将存储的待烧录程序烧录到产品MCU中；
步骤7：所述上位机向总控制器发送烧录结果检测指令信号，所述总控制器通过所述针点转换组件完成对产品的烧录结果的检测。
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