CN113360173A - 一种工业设备多级联ota升级的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业设备多级联OTA升级的装置，其技术方案要点是：包括用于网络通讯的通讯网关、用于存储升级程序的云平台、从机、用于监测所述从机固件版本和级联状态的主机、级联设备、控制器、热能在线平台以及物联网平台，所述通讯网关通过无线网络与所述主机连接，所述级联设备通过所述通讯网关与所述物联网平台连接；本发明支持多联机设备的OTA升级，适用性广泛；支持BootLoader文件，均可以在云平台进行下载，并通过通讯网关下载到对应的子设备上；支持多版本固件上传和操作记录；兼容多种主控IC，兼容性能广泛；所有升级均为远程操作，可以有效降低维护成本。
Description
技术领域
本发明属于能源监控领域，具体涉及一种工业设备多级联OTA升级的装置及方法。
背景技术
OTA即空中下载技术。是很多嵌入式产品必备的一个功能，能够解决系统更新，产品功能迭代、漏洞修复、和安全防护等问题。能源设备大部分产品不具备OTA功能，现有网关也无法做到兼容多数设备的升级需求，尤其是在能源监控领域的多设备级联的情况下，更没有合适的解决方案。
现有技术中还存在以下问题：在能源改造中，原设备不具备升级能力，部分厂家新功能或者修正BUG只能通过现场刷新固件实现；实现OTA比较繁琐，甚至部分产品开发人员迭代不再维护，更加不能实现；能源控制器主控芯片厂家较多，一一去对接比较麻烦，浪费人力；多能源设备中，很多设备是组网形态，升级服务相对比较复杂；目前暂无针对设备2级或多级升级的通用解决方案。因此需要一种通用OTA升级解决方案，实现对在用设备进行远程固件更新。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业设备多级联OTA升级的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种工业设备多级联OTA升级的装置，包括用于网络通讯的通讯网关、用于存储升级程序的云平台、从机、用于监测所述从机固件版本和级联状态的主机、级联设备、控制器、热能在线平台以及物联网平台，所述通讯网关通过无线网络与所述主机连接，所述级联设备通过所述通讯网关与所述物联网平台连接；
所述通讯网关根据所述从机的固件版本与级联状态，触发对应的升级策略，并向所述热能在线平台上传固件版本编译后的bin文件；
所述热能在线平台根据所述主机的主控IC，配置生成用于启动APP程序软件的引导程序-bootloader，所述热能在线平台进行引导程序-bootloader的配置与生成，然后将配置与生成的数据下发到需要更新的设备上。
优选的，还包括用于兼容所述控制器的MODBUS协议格式模块，所述MODBUS协议格式模块对基于标准MODBUS协议进行自定义扩展，所述自定义扩展包括用于固件升级的扩展功能码和寄存器组。
优选的，所述扩展功能码定义为0X5A，所述扩展功能码的协议格式与所述标准MODBUS协议功能码0X10相同，所述通讯网关包括4G/5G网关。
优选的，若在交互过程中所述通讯网关在10s内未执行所述MODBUS协议格式模块约定的挃令，则认为升级超时异常失败，所述控制器退出升级；
若在交互过程中所述控制器在10s内未响应所述MODBUS协议格式模块约定的挃令，则认为升级超时异常失败，所述通讯网关退出升级。
优选的，所述控制器内部在升级之前对旧版本固件进行内部备份；
所述控制器判断在确保机器停机戒处于相对安全状态下后，对其实施远程升级；
所述控制器在所述标准MODBUS协议中，提供读取硬件版本和当前固件版本的寄存器。
优选的，所述升级策略包括升级模式，所述升级模式整包升级、压缩升级、差分升级以及安全升级，所述升级策略的通讯波特率物理层定义遵循所述控制器本身的物理层定义。
本发明还提供了一种工业设备多级联OTA升级方法，包括以下步骤：
步骤一.配置与生成引导程序-bootloader：首先通过浏览器登录升级网站，然后在升级网站页面填写所述主机的主控IC配置参数，再根据主控IC配置参数设置对应的基本参数、分区表参数以及Bootloader生成策略，最后点击生成选项并下载生成的Bin文件；
步骤二.差分包下载：首先通过主控IC向通讯网关发送初始化的指令并完成初始化，随后主控IC发送定义指令给通讯网关，通讯网关接收到定义指令后建立网络链接并将建立网络的结果回传给主控IC，然后主控IC通过通讯网关向OTA服务器发起注册请求，随即OTA服务器通过通讯网关下发注册结果，同时对下发的注册结果进行存储；
在接收注册结果后主控IC通过通讯网关向OTA服务器发起检测版本的请求与下发新版本的信息，所述新版本的信息包括差分包的下载地址；
随后主机发送查询指令给子级，并将返回的版本信息与收到的信息比对，若版本低于OTA服务器下发的则进行升级；
主控IC基于得到的下载地址，通过通讯网关向OTA服务器发送下载差分包请求，同时OTA服务器根据请求将差分包分段通过通讯网关下发给主控IC，主控IC在接收后将数据存储在差分包存储区域；
主控IC在下载完差分包并经过校验后，通过通讯网关上报下载升级包的结果给到OTA服务器，最后主控IC发送指令给通讯网关关闭网络连接，主控IC进行软件重启，进入引导程序-bootloader；
步骤三.升级完成上报流程：主控IC驱动引导程序-bootloader运行，完成差分升级，升级完成后自动重启，然后主控IC通过通讯网关向OTA服务器上报升级结果，OTA服务器在接收到升级结果后并下发升级上报结果，最后主控IC控制通讯网关关闭网络连接，升级流程结束。
优选的，所述基本参数包括主控IC厂家信息、型号参数信息、ROM空间信息、RAM空间信息、外部SPIFLASH引脚以及串口TX引脚。
优选的，所述分区表参数包括Bootloader、APP1、APP2以及用于保存是否更新标识信息的参数区。
优选的，所述Bootloader生成策略在配置时，填写对应的Flash位置、偏移地址、空间大小、固件的加密方式以及固件算法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本工业设备多级联OTA升级的装置及方法在使用时，可以适配能源控制领域多种主控IC的OTA，可以解决在多级联树状组网中的和星型组网中的设备升级问题，实现方便快捷的远程升级；
通过云平台、通讯网关以及主控IC可以配置生成bootloader，主机根据监测若干从机的固件版本和级联状态，从而触发对应的升级策略，热能在线平台可以快速上传固件版本编译后的bin文件，实现对多设备、多机型的兼容，最终实现在机组多联机情况下的设备固件快速OTA；
支持多联机设备的OTA升级，适用性广泛；支持BootLoader文件，均可以在云平台进行下载，并通过通讯网关下载到对应的子设备上；支持多版本固件上传和操作记录；兼容多种主控IC，兼容性能广泛；所有升级均为远程操作，可以有效降低维护成本。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的直联型示意图；
图3为本发明的设备联机示意图；
图4为本发明的引导程序-bootloader架构图；
图5为本发明的扩展协议框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-5
实施例
一种工业设备多级联OTA升级的装置，包括用于网络通讯的通讯网关、用于存储升级程序的云平台、从机、用于监测从机固件版本和级联状态的主机、级联设备、控制器、热能在线平台以及物联网平台，通讯网关通过无线网络与主机连接，级联设备通过通讯网关与物联网平台连接；
通讯网关根据从机的固件版本与级联状态，触发对应的升级策略，并向热能在线平台上传固件版本编译后的bin文件；
热能在线平台根据主机的主控IC，配置生成用于启动APP程序软件的引导程序-bootloader，热能在线平台进行引导程序-bootloader的配置与生成，然后将配置与生成的数据下发到需要更新的设备上。
本实施例中，优选的，还包括用于兼容控制器的MODBUS协议格式模块，MODBUS协议格式模块对基于标准MODBUS协议进行自定义扩展，自定义扩展包括用于固件升级的扩展功能码和寄存器组。
本实施例中，优选的，扩展功能码定义为0X5A，扩展功能码的协议格式与标准MODBUS协议功能码0X10相同，通讯网关包括4G/5G网关。
本实施例中，优选的，若在交互过程中通讯网关在10s内未执行MODBUS协议格式模块约定的挃令，则认为升级超时异常失败，控制器退出升级；
若在交互过程中控制器在10s内未响应MODBUS协议格式模块约定的挃令，则认为升级超时异常失败，通讯网关退出升级。
本实施例中，优选的，控制器内部在升级之前对旧版本固件进行内部备份；
控制器判断在确保机器停机戒处于相对安全状态下后，对其实施远程升级；
控制器在标准MODBUS协议中，提供读取硬件版本和当前固件版本的寄存器。
本实施例中，优选的，升级策略包括升级模式，升级模式整包升级、压缩升级、差分升级以及安全升级，升级策略的通讯波特率物理层定义遵循控制器本身的物理层定义。
本发明还提供了一种工业设备多级联OTA升级方法，包括以下步骤：
步骤一.配置与生成引导程序-bootloader：首先通过浏览器登录升级网站，然后在升级网站页面填写主机的主控IC配置参数，再根据主控IC配置参数设置对应的基本参数、分区表参数以及Bootloader生成策略，最后点击生成选项并下载生成的Bin文件；
步骤二.差分包下载：首先通过主控IC向通讯网关发送初始化的指令并完成初始化，随后主控IC发送定义指令给通讯网关，通讯网关接收到定义指令后建立网络链接并将建立网络的结果回传给主控IC，然后主控IC通过通讯网关向OTA服务器发起注册请求，随即OTA服务器通过通讯网关下发注册结果，同时对下发的注册结果进行存储；
在接收注册结果后主控IC通过通讯网关向OTA服务器发起检测版本的请求与下发新版本的信息，新版本的信息包括差分包的下载地址；
随后主机发送查询指令给子级，并将返回的版本信息与收到的信息比对，若版本低于OTA服务器下发的则进行升级；
主控IC基于得到的下载地址，通过通讯网关向OTA服务器发送下载差分包请求，同时OTA服务器根据请求将差分包分段通过通讯网关下发给主控IC，主控IC在接收后将数据存储在差分包存储区域；
主控IC在下载完差分包并经过校验后，通过通讯网关上报下载升级包的结果给到OTA服务器，最后主控IC发送指令给通讯网关关闭网络连接，主控IC进行软件重启，进入引导程序-bootloader；
步骤三.升级完成上报流程：主控IC驱动引导程序-bootloader运行，完成差分升级，升级完成后自动重启，然后主控IC通过通讯网关向OTA服务器上报升级结果，OTA服务器在接收到升级结果后并下发升级上报结果，最后主控IC控制通讯网关关闭网络连接，升级流程结束。
本实施例中，优选的，基本参数包括主控IC厂家信息、型号参数信息、ROM空间信息、RAM空间信息、外部SPIFLASH引脚以及串口TX引脚。
本实施例中，优选的，分区表参数包括Bootloader、APP1、APP2以及用于保存是否更新标识信息的参数区。
本实施例中，优选的，Bootloader生成策略在配置时，填写对应的Flash位置、偏移地址、空间大小、固件的加密方式以及固件算法。
本发明的工作原理及使用流程：
本工业设备多级联OTA升级的装置及方法在使用时，可以适配能源控制领域多种主控IC的OTA，可以解决在多级联树状组网中的和星型组网中的设备升级问题，实现方便快捷的远程升级；
通过云平台、通讯网关以及主控IC可以配置生成bootloader，主机根据监测若干从机的固件版本和级联状态，从而触发对应的升级策略，热能在线平台可以快速上传固件版本编译后的bin文件，实现对多设备、多机型的兼容，最终实现在机组多联机情况下的设备固件快速OTA；
具有以下优点：支持多联机设备的OTA升级，适用性广泛；支持BootLoader文件，均可以在云平台进行下载，并通过通讯网关下载到对应的子设备上；支持多版本固件上传和操作记录；兼容多种主控IC，兼容性能广泛；所有升级均为远程操作，可以有效降低维护成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种工业设备多级联OTA升级的装置，其特征在于：包括用于网络通讯的通讯网关、用于存储升级程序的云平台、从机、用于监测所述从机固件版本和级联状态的主机、级联设备、控制器、热能在线平台以及物联网平台，所述通讯网关通过无线网络与所述主机连接，所述级联设备通过所述通讯网关与所述物联网平台连接；
所述通讯网关根据所述从机的固件版本与级联状态，触发对应的升级策略，并向所述热能在线平台上传固件版本编译后的bin文件；
所述热能在线平台根据所述主机的主控IC，配置生成用于启动APP程序软件的引导程序-bootloader，所述热能在线平台进行引导程序-bootloader的配置与生成，然后将配置与生成的数据下发到需要更新的设备上。
2.根据权利要求1所述的一种工业设备多级联OTA升级的装置，其特征在于：还包括用于兼容所述控制器的MODBUS协议格式模块，所述MODBUS协议格式模块对基于标准MODBUS协议进行自定义扩展，所述自定义扩展包括用于固件升级的扩展功能码和寄存器组。
3.根据权利要求2所述的一种工业设备多级联OTA升级的装置，其特征在于：所述扩展功能码定义为0X5A，所述扩展功能码的协议格式与所述标准MODBUS协议功能码0X10相同，所述通讯网关包括4G/5G网关。
4.根据权利要求3所述的一种工业设备多级联OTA升级的装置，其特征在于：若在交互过程中所述通讯网关在10s内未执行所述MODBUS协议格式模块约定的挃令，则认为升级超时异常失败，所述控制器退出升级；
若在交互过程中所述控制器在10s内未响应所述MODBUS协议格式模块约定的挃令，则认为升级超时异常失败，所述通讯网关退出升级。
5.根据权利要求4所述的一种工业设备多级联OTA升级的装置，其特征在于：所述控制器内部在升级之前对旧版本固件进行内部备份；
所述控制器判断在确保机器停机戒处于相对安全状态下后，对其实施远程升级；
所述控制器在所述标准MODBUS协议中，提供读取硬件版本和当前固件版本的寄存器。
6.根据权利要求1所述的一种工业设备多级联OTA升级的装置，其特征在于：所述升级策略包括升级模式，所述升级模式整包升级、压缩升级、差分升级以及安全升级，所述升级策略的通讯波特率物理层定义遵循所述控制器本身的物理层定义。
7.一种工业设备多级联OTA升级方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一.配置与生成引导程序-bootloader：首先通过浏览器登录升级网站，然后在升级网站页面填写所述主机的主控IC配置参数，再根据主控IC配置参数设置对应的基本参数、分区表参数以及Bootloader生成策略，最后点击生成选项并下载生成的Bin文件；
步骤二.差分包下载：首先通过主控IC向通讯网关发送初始化的指令并完成初始化，随后主控IC发送定义指令给通讯网关，通讯网关接收到定义指令后建立网络链接并将建立网络的结果回传给主控IC，然后主控IC通过通讯网关向OTA服务器发起注册请求，随即OTA服务器通过通讯网关下发注册结果，同时对下发的注册结果进行存储；
在接收注册结果后主控IC通过通讯网关向OTA服务器发起检测版本的请求与下发新版本的信息，所述新版本的信息包括差分包的下载地址；
随后主机发送查询指令给子级，并将返回的版本信息与收到的信息比对，若版本低于OTA服务器下发的则进行升级；
主控IC基于得到的下载地址，通过通讯网关向OTA服务器发送下载差分包请求，同时OTA服务器根据请求将差分包分段通过通讯网关下发给主控IC，主控IC在接收后将数据存储在差分包存储区域；
主控IC在下载完差分包并经过校验后，通过通讯网关上报下载升级包的结果给到OTA服务器，最后主控IC发送指令给通讯网关关闭网络连接，主控IC进行软件重启，进入引导程序-bootloader；
步骤三.升级完成上报流程：主控IC驱动引导程序-bootloader运行，完成差分升级，升级完成后自动重启，然后主控IC通过通讯网关向OTA服务器上报升级结果，OTA服务器在接收到升级结果后并下发升级上报结果，最后主控IC控制通讯网关关闭网络连接，升级流程结束。
8.根据权利要求7所述的一种工业设备多级联OTA升级方法，其特征在于：所述基本参数包括主控IC厂家信息、型号参数信息、ROM空间信息、RAM空间信息、外部SPIFLASH引脚以及串口TX引脚。
9.根据权利要求7所述的一种工业设备多级联OTA升级方法，其特征在于：所述分区表参数包括Bootloader、APP1、APP2以及用于保存是否更新标识信息的参数区。
10.根据权利要求7所述的一种工业设备多级联OTA升级方法，其特征在于：所述Bootloader生成策略在配置时，填写对应的Flash位置、偏移地址、空间大小、固件的加密方式以及固件算法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 214000 room 701, building 11-4, Hongyi Road, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant after: Wuxi Moore huicui Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: 214000 room 701, building 11-4, Hongyi Road, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant before: Wuxi thermal energy Online Technology Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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