CN116055920B - 通信模块的程序升级方法及系统、用电信息采集系统 - Google Patents

通信模块的程序升级方法及系统、用电信息采集系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，提供一种通信模块的程序升级方法及系统、用电信息采集系统。所述方法包括：对待升级程序进行分块得到多个数据块，生成程序分块校验信息；根据程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播程序信息查询帧；各个通信模块根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，作为程序增量数据块；根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，发送到各个通信模块。本发明采用增量升级技术减小升级数据包的大小，降低信道资源的开销，提高升级效率；此外，根据通信模块的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，提高升级成功率。

Description

通信模块的程序升级方法及系统、用电信息采集系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种通信模块的程序升级方法、一种通信模块的程序升级系统、一种用电信息采集系统、一种计算机设备以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
在建设智能电网的过程中，为了提升电网与用户双向互动能力和用电增值服务水平，用电信息采集系统的规模越来越大。随着分布式光伏、现货市场交易、有序用电等业务的发展，用电信息采集系统需要满足大量新能源终端的接入，源网荷多元互动，高频采集等各类高级应用等功能的不断扩展，通信模块的规模化升级需求不断增加，升级维护工作量越来越大。其中，窄带载波通信模块的升级主要以一对一的方式进行，由终端生产厂家技术人员到现场通过编程器或烧写器对载波通信模块进行升级，而对于大量的地域分散的终端，在短期内无法完成现场更新任务。此外，因受到通信速率、通信网稳定性、硬件配置等条件限制，窄带载波通信模块升级不能靠自身网络实现全网升级。
目前，用电信息采集系统主要采用高速电力线载波通信（High speed PowerlineCommunication，简称HPLC），极大的提高了通信速率，可实现高速电力线载波通信网络全网升级。 高速电力线载波通信网络全网升级是以现有网络为依托，通常由主站先建立与集中器的通信连接，然后主站通过远程信道将用于通信模块升级的程序文件下发到集中器中，再通过网络的中继功能使程序文件覆盖全网，实现全网通信模块的升级。
但是，现有的通信模块升级方案还不够完善，主要存在以下缺陷：（1）升级方式依赖主站和集中器，而一些老旧集中器因版本过低不具备升级条件，只能手动升级，升级效率低；（2）用电信息采集业务需求越来越多，数据流量迅速增长，网络带宽接近饱和，现有升级方法没有考虑到升级业务与高频采集等业务是否存在冲突，在多业务并发时可能导致大量数据包碰撞造成网络拥塞现象，影响高频采集业务正常开展；（3）因电力线的时变性、干扰的复杂性、负载的时段性，可能导致在升级过程中出现节点之间暂时性无法正常通信，或节点暂时性离线，从而导致全网升级慢、升级成功率低。
发明内容
为了解决上述技术缺陷之一，本发明提供一种通信模块的程序升级方法及系统，以提高通信模块的升级效率和升级成功率。
根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种通信模块的程序升级方法，包括：
对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息；
根据所述程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播所述程序信息查询帧；
各个通信模块根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并反馈程序增量数据块信息；
根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将所述增量程序升级包发送到各个通信模块。
本发明实施例中，所述各个通信模块根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，包括：根据所述程序信息查询帧得到各个数据块的程序分块校验信息，根据程序分块校验信息对当前程序进行逐个数据块的对比校验，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块。
本发明实施例中，所述根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，包括：对各个通信模块反馈的程序增量数据块信息取并集，生成包含各个通信模块的程序增量数据块的增量程序升级包。
本发明实施例中，将所述增量程序升级包发送到各个通信模块进行程序升级，包括：识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态；根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划；在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。
本发明实施例中，所述识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态，包括：根据通信模块在预设时段内的网络拓扑、路由变更状态、采集延时和/或通信成功率信息确定通信模块的信道状态，根据任务划分情况确定业务状态。
本发明实施例中，所述根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，包括：将信道状态划分为优、中、差三种状态，将业务状态划分为闲、中、忙三种状态，将信道状态为优且业务状态为闲的时间段规划为增量程序升级包的传输时间段。
本发明实施例中，所述在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块，包括：在规划的传输时间段内采用广播方式向各个通信模块发送增量程序升级包，其中，广播所述增量程序升级包的次数根据各个通信模块构成的网络规模以及通信模块所属的网络层级确定。
本发明实施例中，所述程序升级方法还包括：所述通信模块将接收到的增量程序升级包与当前运行程序组合形成新的升级程序。
本发明实施例中，所述程序升级方法还包括：所述通信模块对新的升级程序进行完整性校验，在完整性校验通过的情况下将新的升级程序写入所述通信模块的存储器中。
本发明实施例中，所述程序升级方法还包括：查询各个通信模块的程序接收状态生成升级数据状态表，所述升级数据状态表包括各个通信模块接收到的增量程序升级包中各个数据块的完整性校验结果；根据所述升级数据状态表判断各个通信模块接收到的增量程序升级包是否缺失相应的数据块，确定是否需要向各个通信模块补发缺失的数据块。
本发明实施例中，所述程序升级方法还包括：各个通信模块在接收到执行升级命令时，对新的升级程序进行再次校验，在再次校验通过时试运行新的升级程序，在记录试运行结果标志后复位重启；在复位重启时查询所述试运行结果标志，根据试运行结果标志确定是否运行新的升级程序。
本发明实施例中，所述程序升级方法还包括：查询各个通信模块的升级状态确定各个通信模块是否完成升级，若未完成升级，再次向未完成升级的通信模块发送执行升级命令。
本发明实施例中，所述程序升级方法还包括：在对待升级程序进行分块之前，通过远程信道获取所述待升级程序，或通过运维工具下载所述待升级程序。
根据本发明实施例的第二个方面，提供了一种通信模块的程序升级系统，包括：
中央协调器，用于获取待升级程序，对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息，根据所述程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播所述程序信息查询帧；
多个通信模块，用于根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并向所述中央协调器反馈程序增量数据块信息；
所述中央协调器还用于根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将所述增量程序升级包发送到各个通信模块进行程序升级。
本发明实施例中，所述通信模块具体用于：根据所述程序信息查询帧得到各个数据块的程序分块校验信息，根据程序分块校验信息对当前程序进行逐个数据块的对比校验，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块。
本发明实施例中，所述中央协调器具体用于：对多个通信模块反馈的程序增量数据块信息取并集，生成包含各个通信模块的程序增量数据块的增量程序升级包。
本发明实施例中，所述中央协调器具体还用于：识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态；根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划；在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。
本发明实施例中，所述通信模块还用于将接收到的增量程序升级包与当前运行程序组合形成新的升级程序。
本发明实施例中，所述中央协调器还用于：查询各个通信模块的程序接收状态生成升级数据状态表，所述升级数据状态表包括各个通信模块接收到的增量程序升级包中各个数据块的完整性校验结果；根据所述升级数据状态表判断各个通信模块接收到的增量程序升级包是否缺失相应的数据块，确定是否需要向各个通信模块补发缺失的数据块。
本发明实施例中，所述通信模块还用于：在接收到执行升级命令时，对新的升级程序进行再次校验，在再次校验通过时试运行新的升级程序，在记录试运行结果标志后复位重启；在复位重启时查询所述试运行结果标志，根据试运行结果标志确定是否运行新的升级程序。
本发明实施例中，所述中央协调器还用于：查询各个通信模块的升级状态确定各个通信模块是否完成升级，若未完成升级，再次向未完成升级的通信模块发送执行升级命令。
本发明实施例中，所述系统还包括：集中器和主站，所述中央协调器内置于集中器中；所述中央协调器还用于统计各个通信模块完成升级的成功率，通过集中器将升级成功率上报给主站。
根据本发明实施例的第三个方面，提供了一种用电信息采集系统，包括主站、集中器及多个通信模块，多个通信模块用于采集多个用户的用电信息，所述集中器内设置有中央协调器；所述中央协调器用于获取待升级程序，对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息，根据所述程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播所述程序信息查询帧；所述通信模块用于根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并向所述中央协调器反馈程序增量数据块信息；所述中央协调器还用于根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将所述增量程序升级包发送到各个通信模块进行程序升级，统计各个通信模块完成升级的成功率，通过集中器将完成升级的成功率上报给主站。
本发明实施例中，所述中央协调器还用于：识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态；根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划；在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。
本发明实施例还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器以及计算机程序，该计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现上述第一个方面提供的通信模块的程序升级方法。
本发明实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现上述第一个方面提供的通信模块的程序升级方法。
本发明实施例中提供的通信模块的程序升级方法，采用增量升级技术，只升级程序代码变化区域，对无代码变化的区域只进行校验。通过对待升级程序进行分块生成程序分块校验信息，从而生成程序信息查询帧，通信模块根据接收到的程序信息查询帧进行对比验证，得到程序增量数据块信息，从而可根据程序增量数据块信息生成增量程序升级包，有效地减小升级数据包的大小，降低程序升级对信道资源的开销，从而提高较低信道带宽下的升级效率和升级成功率。此外，根据通信模块的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，在进一步提高升级成功率的同时，也保证了高频采集业务的正常开展，提高了用电信息采集系统的可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的用电信息采集系统的结构图；
图2为本发明实施例提供的通信模块的程序升级方法的流程图；
图3为本发明一具体实施例提供的增量程序升级包的形成过程示意图；
图4为本发明一具体实施例提供的升级时间段规划示意图；
图5为本发明一具体实施例提供的通信模块升级数据传输流程图；
图6为本发明一具体实施例提供的通信模块执行升级的流程图；
图7为本发明实施例提供的通信模块的程序升级系统的框图。
具体实施方式
为了使本发明实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，用电信息采集系统包括主站、集中器、多个电能表、运维工具及电力线，通过采集器采集各个电能表中的用电信息。集中器和电能表内均安装有通信模块（高速载波通信模块或高速双模通信模块）作为通信节点，构成用电信息采集系统载波通信网络或微功率无线通信网络。集中器通过电力无线专网或4G/5G无线公网与主站通信，与集中器连接的通信模块作为通信网络的主节点，即中央协调器（Central Coordinator，简称CCO），与电能表连接的通信模块（简称STA）作为通信网络的分支节点。在用电信息采集系统升级过程中，CCO负责接收集中器或运维工具下发的程序升级包。也可通过预装填方式烧写程序升级包到CCO中，CCO通过OFDM电力线载波信号或微功率无线信号将程序升级包发送给STA。CCO与非直接连接的STA通信时，中继转发的通信模块作为STA的代理协调器（ProxyCoordinator，简称PCO）。运维工具与CCO所在的集中器直接连接，或者通过无线通信接口与CCO通信。
图2为本发明实施例提供的通信模块的程序升级方法的流程图。如图2所示，本实施例提供的通信模块的程序升级方法，包括以下步骤：
S100，对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息；
S200，根据程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播程序信息查询帧；
S300，各个通信模块根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并反馈程序增量数据块信息；
S400，根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将增量程序升级包发送到各个通信模块。
如图5所示，通信模块升级数据的传输实现过程包括升级程序装载、升级程序分块、程序信息查询、程序信息对比 、增量程序生成、升级任务规划、增量程序广播、程序组合校验、状态查询及补包。
在步骤S100之前，中央协调器（CCO）可以通过远程信道（电力无线专网或无线公网）从主站获取待升级程序，或者由主站通过远程信道将待升级程序下发到集中器，集中器将待升级程序通过本地信道下发到CCO。此外，还可以通过运维工具连接CCO，将待升级程序下载到CCO，或通过预装填方式将待升级程序烧写到CCO。
上述步骤S100中，CCO对待升级程序进行数据分块，根据程序代码段变化的概率、功能完整性、业务类型等条件，将待升级程序包划分为若干大小的数据块。例如，将升级程序包划分为：抄表业务（集中器主动抄表、路由主动抄表、并发抄表以及数据汇集）、校时业务、从节点主动注册、事件上报业务、升级业务等。CCO根据升级程序数据分块结果，对各个数据块进行校验得到校验码，生成程序分块校验信息，并记录数据块的起始地址、数据块大小等信息。如表1所示，程序分块校验信息包括数据块编号、数据块起始地址、数据块大小、数据块校验码等信息。
Figure SMS_1
上述步骤S200中，CCO根据程序分块校验信息组织生成程序信息查询帧，将程序信息查询帧广播给全台区内所有的通信模块（STA）。程序信息查询帧包含升级程序版本号、升级程序大小、数据块的起始地址、校验码等信息。 CCO维护一个程序版本信息表（如表2所示），记录软件版本升级过程中的各数据块的历史信息，方便追溯版本迭代过程。
Figure SMS_2
上述步骤S300中，各个通信模块（STA）根据程序信息查询帧得到各个数据块的程序分块校验信息，根据程序分块校验信息对当前运行程序进行逐个数据块的对比校验，确定待升级程序与当前运行程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块
Figure SMS_3
，并根据程序增量数据块信息生成比对结果应答帧，将包含程序增量数据块信息的比对结果应答帧发送到CCO。
上述步骤S400中，CCO收集各个STA反馈的程序增量数据块信息，针对各个STA的程序增量数据块信息取并集，生成增量程序升级包，广播给全台区内所有的通信模块（STA）。其中，增量程序升级包△P的形成过程如图3所示，△P表示为：
Figure SMS_4
。
在一实施例中，CCO可以自动识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态，根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。具体的，CCO在数据采集业务过程中，通过收集网络拓扑、路由变更状态、采集延时、通信成功率等信息识别载波信道状态，并根据CCO自身任务划分情况（比如各个时间段内进行哪些业务）确定业务状态，编制24小时的载波信道和业务状态时间图（如表3所示），统计时间间隔为1小时的信道状态。将信道状态划分为优、中、差三种状态，将业务状态划分为闲、中、忙三种状态，将信道状态为优且业务状态为闲的时间段规划为增量程序升级包的传输时间段。
Figure SMS_5
如图4所示，CCO优先选择信道状态优和业务状态闲的时间段，根据自动识别载波信道状态并利用空闲载波信道对全网的STA进行升级。CCO根据单次升级结果自动规划升级时间段
Figure SMS_6
、升级效率系数/>
Figure SMS_7
和升级次数等参数，其中升级效率系数η根据信道状态和业务状态进行确定。在不影响采集业务的前提下，优先选择信道状态优和业务状态闲的时间段进行升级，直至全部STA从节点升级成功。
在一实施例中，CCO采用广播方式对增量程序升级包△P进行N次全网广播，广播次数N可以根据网络规模和网络层级来确定，计算公式为：
Figure SMS_8
；
其中，α为网络规模加权系数，β为网络层级加权系数，η为升级效率系数，M为网络规模值，H为网络层级数。
在一实施例中，通信模块STA将接收到的增量程序升级包与当前运行程序组合形成新的升级程序，对新的升级程序进行完整性校验，若完整性校验通过，将新的升级程序写入存储器中；若完整性校验不通过，等待CCO查询STA的程序接收状态，补发程序升级包。
在一实施例中，CCO查询各个通信模块的程序接收状态生成升级数据状态表，所述升级数据状态表包括各个通信模块接收到的增量程序升级包中各个数据块的完整性校验结果；根据所述升级数据状态表判断各个通信模块接收到的增量程序升级包是否缺失相应的数据块，确定是否需要向各个通信模块补发缺失的数据块。具体而言，CCO向STA查询程序接收状态，并维护一份STA升级数据状态表，记录各个STA接收程序增量数据块的状态，该升级数据状态表包括各STA的TEI值及各个增量数据块的接收状态，若数据块接收完毕且校验正确则记录为1，否则为0，如表4所示。
Figure SMS_9
CCO判断STA升级数据状态表，若STA没有全部准备完成，则CCO根据STA升级数据状态表选择补包（补发程序升级包）方式。若需要补包的STA数量大于n，则采用广播的方式，CCO统计所有需要补包的STA缺失的数据块，取并集形成总的补包数据，广播给全台区内所有STA。若需要补包的STA数量小于n，则采用单播的方式，CCO将各自缺失的数据块发送到指定的STA。其中，n可以依据网络规模、信道状态确定，避免大量的升级包补发，实现断点传输的功能。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优势和效果：
1、采用预装填方式烧写升级程序至CCO供现场更换，这种预装填方式在更换后无需等待，无需人工干预升级过程，解决了现有升级方式必须从主站经集中器传输至CCO，依赖主站和集中器的问题；
2、采用增量升级技术，只升级代码变化区域，对无代码变化的区域只进行校验。CCO通过程序分块对比，生成增量程序升级包，可有效减小升级数据包的大小，从而降低对信道资源的开销，提高较低信道带宽下的升级效率和一次成功率；
3、CCO自动识别载波信道状态，通过CCO动态识别载波信道状态，进行升级数据传输规划，选择信道状态优和业务状态闲的时间段对全网进行升级，减少因信道状态差造成节点暂时性离线，导致升级成功率低的问题，同时选择业务状态空闲时进行升级不影响正常采集业务，确保通信网络高效可靠运行；
4、根据信道状态及业务状态自动规划升级时间段、升级效率系数和升级次数等参数，选择信道状态优和业务状态闲的时间段对全网进行升级，减少因信道状态差造成节点暂时性离线，导致升级成功率低的问题，同时选择业务状态空闲时进行升级不影响正常采集业务，确保通信网络高效可靠运行；
5、通过网络规模、网络层级、升级效率系数自动规划广播次数，避免多次广播占用信道资源，同时防止因广播次数少导致大量STA站点接收信息不全，造成升级成功率低；
6、CCO判断STA程序接收状态，若全网STA没有全部准备完成，则CCO根据STA升级数据状态表选择补包方式，避免大量的升级包补发，实现了断点传输的功能。
全网的通信模块完成升级程序数据的接收之后，各个通信模块在内部执行升级过程。通信模块执行升级过程包括下发执行升级命令、程序试运行、升级程序验证、升级结果查询及升级结果上报。具体的，在全网STA升级数据准备完毕后，CCO发送带有试运行时间等信息的执行升级命令帧，STA接收到CCO发送的执行升级命令帧后，再次对升级程序进行校验，校验通过后，程序跳转到升级APP区进行试运行，试运行时间到达后，STA复位重启。STA复位启动时具有运行状态检查功能，Bootloader查询boot参数中试运行结果标志是否为1，把升级APP区的内容拷贝到执行区域中执行程序；反之，检查代码执行区域是否校验正确，若是，直接执行代码执行区的程序，若校验错误，说明在之前的加载过程中模块出现故障或异常情况，把备份区域中的内容拷贝到代码执行区域执行。CCO定期查询STA升级状态，若在限定时间内仍未完成升级，则选择信道状态优和业务状态闲的时间段向未升级成功站点再次发送执行升级命令帧，并再次定期查询STA升级状态；CCO对反馈的升级状态进行统计，计算升级成功率并上报给集中器，集中器再将此结果上报给主站，有效地提升了STA升级的管理与维护工作。
在一具体实施例中，如图6所示，通信模块执行升级的步骤为：
一、下发执行升级命令：CCO发送执行升级命令帧，进行全网广播，其中执行升级命令帧包括试运行时间。
二、程序试运行：STA接收到CCO发送的执行升级命令帧后，再次对升级程序进行校验，校验通过后，程序跳转到升级APP区进行试运行，试运行时间到达后，将试运行结果写到boot参数中，若模块运行正常，则试运行结果标志为1；反之，试运行结果标志为0。试运行结果标志写入完成后，STA复位重启。
三、升级程序验证：STA复位重启时具有运行状态检查功能，Bootloader查询boot参数中试运行结果标志是否为1，若为1，则把升级APP区的内容拷贝到执行区域中执行程序；反之，检查代码执行区域是否校验正确，若是，直接执行代码执行区的程序，若校验错误，说明在之前的加载过程中模块出现故障或异常情况，把备份区域中的内容拷贝到代码执行区域执行。STA升级成功后，把当前代码执行区域中的内容拷贝一份至备份区，便于异常情况下的恢复。
四、升级结果查询：CCO定期查询STA升级状态，若在限定时间内仍未完成升级，则在CCO选择信道状态优和业务状态闲的时间段向未升级成功站点再次发送升级激活指令，并再次定期查询STA升级状态；CCO对反馈的升级状态进行统计，计算升级成功率，并更新程序版本信息表。
五、升级结果上报：CCO将升级状态表及升级成功率上报给集中器，集中器再将此结果上报给主站，有效地提升STA升级的管理与维护工作。
此外说明，本发明实施例中涉及一种支持双备份升级方法的通信模块，通信模块MCU（微控制单元）内部Flash（Flash EEPROM Memory，闪存）划分出多个区域。通信模块MCU内部Flash具体划分为：Boot（引导区）、Boot Data（引导数据）、APP BIN Main（APP应用区）、App BIN Upgrade （升级APP区）、APP BIN Bak（APP备份区）、Config（配置区）、Reserve（保留区）。其中，Boot用于存放BootLoader代码；Boot Data用于存放标志位，运行Boot Loader时读取该区域数据，若读取到试运行结果标志位，则认为升级程序通过试运行；APP BINMain用于存放主代码块；App BIN Upgrade 用于存放升级代码，接收的程序数据块即存储在该区域；APP BIN Back用于存放备份代码；Config用于存放配置信息。按需求给每个区域分配合适的大小，支持双备份升级，保障升级的安全可靠。
本发明实施例中，STA复位重启时具有运行状态检查功能，对新程序进行试运行验证，Bootloader查询boot参数中的试运行结果标志，若试运行结果正确，把升级APP区的内容拷贝到执行区域中执行程序，若试运行结果异常，支持程序回退，进一步保障升级的可靠性。
图7为本发明实施例提供的通信模块的程序升级系统的框图。如图7所示，本实施例提供的通信模块的程序升级系统，包括主站、集中器、中央协调器（CCO）、多个通信模块（STA），以及多个具有中继转发功能的通信模块（PCO）。中央协调器用于获取待升级程序，对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息，根据程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播所述程序信息查询帧。多个通信模块用于根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并向中央协调器反馈程序增量数据块信息。中央协调器还用于根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将增量程序升级包发送到各个通信模块进行程序升级。中央协调器内置于集中器中，中央协调器统计各个通信模块完成升级的成功率，通过集中器将升级成功率上报给主站。
在一实施例中，中央协调器可以通过远程信道从主站获取待升级程序，或者由主站通过远程信道将待升级程序下发到集中器，集中器将待升级程序通过本地信道下发到中央协调器。此外，还可以通过运维工具连接中央协调器，将待升级程序下载到中央协调器，或通过预装填方式将待升级程序烧写到中央协调器。
在一实施例中，中央协调器对待升级程序进行数据分块，根据程序代码段变化的概率、功能完整性、业务类型等条件，将待升级程序包划分为若干大小的数据块。例如，将升级程序包划分为：抄表业务、校时业务、从节点主动注册、事件上报业务、升级业务等。中央协调器根据升级程序数据分块结果，对各个数据块进行校验得到校验码，生成程序分块校验信息，并记录数据块的起始地址、数据块大小等信息。中央协调器根据程序分块校验信息组织生成程序信息查询帧，将程序信息查询帧广播给全台区内所有的通信模块。程序信息查询帧包含升级程序版本号、升级程序大小、数据块的起始地址、校验码等信息。通信模块根据程序信息查询帧得到各个数据块的程序分块校验信息，根据程序分块校验信息对当前程序进行逐个数据块的对比校验，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并根据程序增量数据块信息生成比对结果应答帧，将包含程序增量数据块信息的比对结果应答帧发送到中央协调器。
在一实施例中，中央协调器对多个通信模块反馈的程序增量数据块信息取并集，生成包含各个通信模块的程序增量数据块的增量程序升级包，广播给全台区内所有的通信模块。中央协调器自动识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态，根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。具体的，中央协调器在数据采集业务过程中，通过收集网络拓扑、路由变更状态、采集延时、通信成功率等信息识别载波信道状态，根据中央协调器自身的任务划分情况确定业务状态，编制24小时的载波信道和业务状态时间图，统计时间间隔为1小时的信道状态。将信道状态划分为优、中、差三种状态，将业务状态划分为闲、中、忙三种状态，将信道状态为优且业务状态为闲的时间段规划为增量程序升级包的传输时间段。此外，根据单次升级结果自动规划升级时间段、升级效率系数和升级次数等参数，其中升级效率系数根据信道状态和业务状态进行确定。中央协调器优先选择信道状态优和业务状态闲的时间段，根据自动识别载波信道状态并利用空闲载波信道对全网的通信模块进行升级。
通信模块将接收到的增量程序升级包与当前运行程序组合形成新的升级程序，对新的升级程序进行完整性校验，若完整性校验通过，将新的升级程序写入存储器中；若完整性校验不通过，等待补发程序升级包。中央协调器查询各个通信模块的程序接收状态生成升级数据状态表，该升级数据状态表包括各个通信模块接收到的增量程序升级包中各个数据块的完整性校验结果。根据升级数据状态表判断各个通信模块接收到的增量程序升级包是否缺失相应的数据块，确定是否需要向各个通信模块补发缺失的数据块。
通信模块完成升级程序的接收之后，中央协调器向通信模块发送执行升级命令。通信模块在接收到执行升级命令时，对新的升级程序进行再次校验，在再次校验通过时试运行新的升级程序，在记录试运行结果标志后复位重启，在复位重启时查询所述试运行结果标志，根据试运行结果标志确定是否运行新的升级程序。中央协调器查询各个通信模块的升级状态确定各个通信模块是否完成升级，若未完成升级，再次向未完成升级的通信模块发送执行升级命令。
在一实施例中，全网的通信模块完成升级程序数据的接收之后，各个通信模块在内部执行升级过程。通信模块执行升级过程包括下发执行升级命令、程序试运行、升级程序验证、升级结果查询及升级结果上报。具体的，在全网STA升级数据准备完毕后，CCO发送带有试运行时间等信息的执行升级命令帧，STA接收到CCO发送的执行升级命令帧后，再次对升级程序进行校验，校验通过后，程序跳转到升级APP区进行试运行，试运行时间到达后，STA复位重启。STA复位启动时具有运行状态检查功能，Bootloader查询boot参数中试运行结果标志是否为1，把升级APP区的内容拷贝到执行区域中执行程序；反之，检查代码执行区域是否校验正确，若是，直接执行代码执行区的程序，若校验错误，说明在之前的加载过程中模块出现故障或异常情况，把备份区域中的内容拷贝到代码执行区域执行。CCO定期查询STA升级状态，若在限定时间内仍未完成升级，则选择信道状态优和业务状态闲的时间段向未升级成功站点再次发送执行升级命令帧，并再次定期查询STA升级状态；CCO对反馈的升级状态进行统计，计算升级成功率并上报给集中器，集中器再将此结果上报给主站，有效地提升了STA升级的管理与维护工作。
所述程序升级系统与上述通信模块的程序升级方法相对于现有技术所具有的优势相同。该程序升级系统的具体细节可以对应参阅图2至图6所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解。
本发明实施例还提供一种用电信息采集系统，参照图1，该系统包括主站、集中器及多个通信模块。集中器内设置中央协调器（CCO），多个通信模块（PCO、STA）内置于电能表中，用于采集和传输多个用户的用电信息。中央协调器获取待升级程序，对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息，根据程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播所述程序信息查询帧。通信模块根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并向所述中央协调器反馈程序增量数据块信息。中央协调器根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将增量程序升级包发送到各个通信模块进行程序升级，统计各个通信模块完成升级的成功率，通过集中器将完成升级的成功率上报给主站。
在具体的实施例中，中央协调器可以通过远程通信信道从主站获取待升级程序，或者由主站通过远程通信信道将待升级程序下发到集中器，集中器将待升级程序通过本地信道下发到中央协调器。此外，还可以通过运维工具连接中央协调器，将待升级程序下载到中央协调器，或通过预装填方式将待升级程序烧写到中央协调器。中央协调器对待升级程序进行数据分块，根据程序代码段变化的概率、功能完整性、业务类型等条件，将待升级程序包划分为若干大小的数据块。例如，将升级程序包划分为：抄表业务、校时业务、从节点主动注册、事件上报业务、升级业务等。中央协调器根据升级程序数据分块结果，对各个数据块进行校验得到校验码，生成程序分块校验信息，并记录数据块的起始地址、数据块大小等信息。中央协调器根据程序分块校验信息组织生成程序信息查询帧，将程序信息查询帧广播给全台区内所有的通信模块。程序信息查询帧包含升级程序版本号、升级程序大小、数据块的起始地址、校验码等信息。通信模块根据程序信息查询帧得到各个数据块的程序分块校验信息，根据程序分块校验信息对当前运行程序进行逐个数据块的对比校验，确定待升级程序与当前运行程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并根据程序增量数据块信息生成比对结果应答帧，将包含程序增量数据块信息的比对结果应答帧发送到中央协调器。
中央协调器对多个通信模块反馈的程序增量数据块信息取并集，生成包含各个通信模块的程序增量数据块的增量程序升级包，广播给全台区内所有的通信模块。中央协调器自动识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态，根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。具体的，中央协调器在数据采集业务过程中，通过收集网络拓扑、路由变更状态、采集延时、通信成功率等信息识别载波信道状态，根据中央协调器自身的任务划分情况确定业务状态，编制24小时的载波信道和业务状态时间图，统计时间间隔为1小时的信道状态。将信道状态划分为优、中、差三种状态，将业务状态划分为闲、中、忙三种状态，将信道状态为优且业务状态为闲的时间段规划为增量程序升级包的传输时间段。此外，根据单次升级结果自动规划升级时间段、升级效率系数和升级次数等参数，其中升级效率系数根据信道状态和业务状态进行确定。中央协调器优先选择信道状态优和业务状态闲的时间段，根据自动识别载波信道状态并利用空闲载波信道对全网的通信模块进行升级。
通信模块将接收到的增量程序升级包与当前运行程序组合形成新的升级程序，对新的升级程序进行完整性校验，若完整性校验通过，将新的升级程序写入存储器中；若完整性校验不通过，等待补发程序升级包。中央协调器查询各个通信模块的程序接收状态生成升级数据状态表，该升级数据状态表包括各个通信模块接收到的增量程序升级包中各个数据块的完整性校验结果。根据升级数据状态表判断各个通信模块接收到的增量程序升级包是否缺失相应的数据块，确定是否需要向各个通信模块补发缺失的数据块。
通信模块完成升级程序的接收之后，中央协调器向通信模块发送执行升级命令。通信模块在接收到执行升级命令时，对新的升级程序进行再次校验，在再次校验通过时试运行新的升级程序，在记录试运行结果标志后复位重启，在复位重启时查询所述试运行结果标志，根据试运行结果标志确定是否运行新的升级程序。中央协调器查询各个通信模块的升级状态确定各个通信模块是否完成升级，若未完成升级，再次向未完成升级的通信模块发送执行升级命令。
所述用电信息采集系统中各个通信模块升级程序的具体细节，可以对应参阅图2至图6所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器以及计算机程序，该计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现上述的通信模块的程序升级方法。
本发明实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现上述的通信模块的程序升级方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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，则可对这些实施例作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。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种通信模块的程序升级方法，其特征在于，包括：
对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息；
根据所述程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播所述程序信息查询帧；
各个通信模块根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并反馈程序增量数据块信息，具体包括：根据所述程序信息查询帧得到各个数据块的程序分块校验信息，根据程序分块校验信息对当前程序进行逐个数据块的对比校验，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块；
根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将所述增量程序升级包发送到各个通信模块，具体包括：
对各个通信模块反馈的程序增量数据块信息取并集，生成包含各个通信模块的程序增量数据块的增量程序升级包；
识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态；
根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，具体包括：将信道状态划分为优、中、差三种状态，将业务状态划分为闲、中、忙三种状态，将信道状态为优且业务状态为闲的时间段规划为增量程序升级包的传输时间段；
在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。
2.根据权利要求1所述的通信模块的程序升级方法，其特征在于，所述识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态，包括：
根据通信模块在预设时段内的网络拓扑、路由变更状态、采集延时和/或通信成功率信息确定通信模块的信道状态，根据任务划分情况确定业务状态。
3.根据权利要求1所述的通信模块的程序升级方法，其特征在于，所述在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块，包括：
在规划的传输时间段内采用广播方式向各个通信模块发送增量程序升级包，其中，广播所述增量程序升级包的次数根据各个通信模块构成的网络规模以及通信模块所属的网络层级确定。
4.根据权利要求1所述的通信模块的程序升级方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述通信模块将接收到的增量程序升级包与当前运行程序组合形成新的升级程序。
5.根据权利要求4所述的通信模块的程序升级方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述通信模块对新的升级程序进行完整性校验，在完整性校验通过的情况下将新的升级程序写入所述通信模块的存储器中。
6.根据权利要求5所述的通信模块的程序升级方法，其特征在于，所述方法还包括：
查询各个通信模块的程序接收状态生成升级数据状态表，所述升级数据状态表包括各个通信模块接收到的增量程序升级包中各个数据块的完整性校验结果；
根据所述升级数据状态表判断各个通信模块接收到的增量程序升级包是否缺失相应的数据块，确定是否需要向各个通信模块补发缺失的数据块。
7.根据权利要求4所述的通信模块的程序升级方法，其特征在于，所述方法还包括：
各个通信模块在接收到执行升级命令时，对新的升级程序进行再次校验，在再次校验通过时试运行新的升级程序，在记录试运行结果标志后复位重启；
在复位重启时查询所述试运行结果标志，根据试运行结果标志确定是否运行新的升级程序。
8.根据权利要求7所述的通信模块的程序升级方法，其特征在于，所述方法还包括：
查询各个通信模块的升级状态确定各个通信模块是否完成升级，若未完成升级，再次向未完成升级的通信模块发送执行升级命令。
9.根据权利要求1所述的通信模块的程序升级方法，其特征在于，所述方法还包括：
在对待升级程序进行分块之前，通过远程信道获取所述待升级程序，或通过运维工具下载所述待升级程序。
10.一种通信模块的程序升级系统，其特征在于，包括：
中央协调器，用于获取待升级程序，对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息，根据所述程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播所述程序信息查询帧；
多个通信模块，用于根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并向所述中央协调器反馈程序增量数据块信息，具体包括：根据所述程序信息查询帧得到各个数据块的程序分块校验信息，根据程序分块校验信息对当前程序进行逐个数据块的对比校验，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块；
所述中央协调器还用于根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将所述增量程序升级包发送到各个通信模块进行程序升级，具体包括：
对各个通信模块反馈的程序增量数据块信息取并集，生成包含各个通信模块的程序增量数据块的增量程序升级包；
识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态；
根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，具体包括：将信道状态划分为优、中、差三种状态，将业务状态划分为闲、中、忙三种状态，将信道状态为优且业务状态为闲的时间段规划为增量程序升级包的传输时间段；
在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。
11.根据权利要求10所述的通信模块的程序升级系统，其特征在于，所述通信模块还用于将接收到的增量程序升级包与当前运行程序组合形成新的升级程序。
12.根据权利要求11所述的通信模块的程序升级系统，其特征在于，所述中央协调器还用于：
查询各个通信模块的程序接收状态生成升级数据状态表，所述升级数据状态表包括各个通信模块接收到的增量程序升级包中各个数据块的完整性校验结果；
根据所述升级数据状态表判断各个通信模块接收到的增量程序升级包是否缺失相应的数据块，确定是否需要向各个通信模块补发缺失的数据块。
13.根据权利要求11所述的通信模块的程序升级系统，其特征在于，所述通信模块还用于：
在接收到执行升级命令时，对新的升级程序进行再次校验，在再次校验通过时试运行新的升级程序，在记录试运行结果标志后复位重启；
在复位重启时查询所述试运行结果标志，根据试运行结果标志确定是否运行新的升级程序。
14.根据权利要求13所述的通信模块的程序升级系统，其特征在于，所述中央协调器还用于：
查询各个通信模块的升级状态确定各个通信模块是否完成升级，若未完成升级，再次向未完成升级的通信模块发送执行升级命令。
15.根据权利要求14所述的通信模块的程序升级系统，其特征在于，所述系统还包括：集中器和主站，所述中央协调器内置于集中器中；
所述中央协调器还用于统计各个通信模块完成升级的成功率，通过集中器将升级成功率上报给主站。
16.一种用电信息采集系统，包括主站、集中器及多个通信模块，多个通信模块用于采集多个用户的用电信息，其特征在于，所述集中器内设置有中央协调器；
所述中央协调器用于获取待升级程序，对待升级程序进行分块得到多个数据块，根据各个数据块的信息生成程序分块校验信息，根据所述程序分块校验信息生成程序信息查询帧，向各个通信模块广播所述程序信息查询帧；
所述通信模块用于根据接收到的程序信息查询帧，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块，将存在差异的数据块作为程序增量数据块，并向所述中央协调器反馈程序增量数据块信息，具体包括：根据所述程序信息查询帧得到各个数据块的程序分块校验信息，根据程序分块校验信息对当前程序进行逐个数据块的对比校验，确定待升级程序与当前程序之间存在差异的数据块；
所述中央协调器还用于根据各个通信模块反馈的程序增量数据块信息生成增量程序升级包，将所述增量程序升级包发送到各个通信模块进行程序升级，统计各个通信模块完成升级的成功率，通过集中器将完成升级的成功率上报给主站，具体包括：
对各个通信模块反馈的程序增量数据块信息取并集，生成包含各个通信模块的程序增量数据块的增量程序升级包；
识别各个通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态；
根据通信模块在预设时段内的信道状态和业务状态对增量程序升级包的传输时间段进行规划，具体包括：将信道状态划分为优、中、差三种状态，将业务状态划分为闲、中、忙三种状态，将信道状态为优且业务状态为闲的时间段规划为增量程序升级包的传输时间段；
在规划的传输时间段内发送增量程序升级包到各个通信模块。
17.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在存储器中，并被配置为由处理器执行以实现如权利要求1至权利要求9中任一项所述的通信模块的程序升级方法。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1至权利要求9中任一项所述的通信模块的程序升级方法。
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