CN210466365U - 微控制单元设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微控制单元设备。该微控制单元设备包括：控制模块、存储模块和外接存储设备接口模块；控制模块用于对存储模块和外接存储设备接口模块的功能进行控制；存储模块包括用户存储单元和系统存储单元，其中，用户存储单元用于存储从外接存储设备获取的固件升级程序，系统存储单元用于存储外接存储设备接口配置程序，其中，存储设备接口配置程序用于对外接存储设备接口模块进行配置和启动，使外接存储设备接口模块与外接存储设备进行通信；外接存储设备接口模块，用于通过外接存储设备接口模块与外接存储设备进行通信，进行数据的发送和接收。该微控制单元设备的结构能够实现固件升级的正常进行。

Description

微控制单元设备

【技术领域】

本实用新型属于微控制单元设备领域，尤其涉及一种微控制单元设备。

【背景技术】

现有的一种升级微控制单元(Micro controller Unit，MCU)设备固件方式，将微控制单元设备的主存储区划分为引导加载程序(Bootloader)区和应用程序(APP)区，其中，Bootloader区用于存放Bootloader的代码，Bootloader代码完成的主要功能为：微控制单元设备上电后，首先运行Bootloader程序，检测是否有设备插入，微控制单元设备判断所述设备是否包含更新微控制单元设备的固件升级程序文件，包含则更新并跳转到APP区；如果不包含，则直接跳转到APP区执行主程序代码。

在主存储区中存储Bootloader代码，并且通过运行Bootloader代码实现微控制单元设备升级固件，在用户使用的过程中，对主存储区进行读写和擦除，容易误操作，破坏甚至擦除了Bootloader程序代码，导致无法执行 Bootloader程序，固件程序升级失败。

【实用新型内容】

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

本实用新型实施例提供了一种微控制单元设备，用以解决目前用户在对微控制单元设备的主存储区进行读写和擦除，容易误操作，破坏甚至擦除了 Bootloader程序代码，导致固件程序出现升级失败的问题。

本实用新型提供了一种微控制单元设备，包括：控制模块、存储模块和外接存储设备接口模块；

其中，所述控制模块与所述存储模块连接，所述控制模块和所述外接存储设备接口模块连接，所述控制模块用于对所述存储模块和所述外接存储设备接口模块的功能进行控制；

所述存储模块包括用户存储单元和系统存储单元，其中，用户存储单元用于存储从外接存储设备获取的固件升级程序，所述系统存储单元用于存储外接存储设备接口配置程序，其中，所述存储设备接口配置程序用于对所述外接存储设备接口模块进行配置和启动，使所述外接存储设备接口模块与所述外接存储设备进行通信；

所述外接存储设备接口模块，用于通过所述外接存储设备接口模块与所述外接存储设备进行通信，进行数据的发送和接收。

示例性地，所述外接存储设备接口模块包括：USB接口，和/或，SD卡接口，和/或，SPI接口。

示例性地，在所述外接存储设备接口模块包括所述USB接口时，所述外接存储设备包括U盘，其中，所述U盘包括主控模块、USB接口模块、闪存模块和供电模块；

所述主控模块，与所述USB接口模块、闪存模块和供电模块分别连接，通过所述供电模块供电，用于控制所述USB接口模块和闪存模块的功能；

所述USB接口模块，用于与所述微控制单元设备连接；

所述闪存模块，用于存储所述微控制单元设备的固件升级程序文件；

所述供电模块，用于在所述U盘插入所述微控制单元设备后，从所述微控制单元设备中获取电能，并对所述主控模块、所述USB接口模块和所述闪存模块进行供电。

示例性地，在所述外接存储设备接口模块包括所述USB接口时，所述系统存储单元存储U盘接口配置程序，用于对所述USB接口进行配置和启动，以使所述微控制单元设备通过USB接口与外接存储设备进行通信。

示例性地，在所述外接存储设备接口模块包括所述USB接口时，所述控制模块还用于扫描USB总线的数据信号线的电平变化，以使当扫描到所述USB 总线的数据信号线的电平发生变化时，确定有外接存储设备接入，并根据所述外接存储设备传输的设备描述符确定是否有U盘插入。

示例性地，在所述外接存储设备接口模块包括所述SD卡接口，和/或，SPI 接口时，所述外接存储设备包括SD卡。

示例性地，在所述外接存储设备接口模块包括所述SD卡接口时，所述系统存储单元存储SD卡接口配置程序，用于对所述SD卡接口进行配置和启动，以使所述微控制单元设备通过所述SD卡接口与所述SD卡进行通信。

示例性地，在所述外接存储设备接口模块包括所述SPI接口时，所述系统存储单元存储SPI接口配置程序，用于对所述SPI接口进行配置和启动，以使所述微控制单元设备通过所述SPI接口与所述SD卡进行通信。

示例性地，微控制单元设备还包括：启动模式控制模块，用于控制确定所述微控制单元设备复位后的启动区域。

示例性地，微控制单元设备还包括：启动模式选择按键，和/或，跳线，和/ 或，触摸显示屏，其中，在选择启动模式时，所述按键、所述跳线和所述触摸显示屏中的任意一种用于选择启动模式。

本实用新型提供的微控制单元设备，采用控制模块、存储模块和外接存储设备接口模块的结构，其中，控制模块与存储模块连接，控制模块和外接存储设备接口模块连接，控制模块用于对存储模块和外接存储设备接口模块的功能进行控制；存储模块包括用户存储单元和系统存储单元，其中，用户存储单元用于存储从外接存储设备获取的固件升级程序，系统存储单元用于存储外接存储设备接口配置程序，其中，存储设备接口配置程序用于对外接存储设备接口模块进行配置和启动，使外接存储设备接口模块与外接存储设备进行通信；外接存储设备接口模块，用于通过外接存储设备接口模块与外接存储设备进行通信，进行数据的发送和接收。采用该结构能够将存储设备接口配置程序和从外接存储设备获取的固件升级程序分隔开来，从而有效防止固件程序升级失败的情况，实现固件升级的正常进行。

【附图说明】

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型所提供的一种微控制单元设备1的结构示意图；

图2为本实用新型实所提供的U盘设备的结构示意图；

图3为本实用新型实所提供的一种微控制单元设备1的固件升级的方法流程图；

图4为本实用新型实所提供的另一种微控制单元设备2的结构示意图；

图5为本实用新型实所提供的另一种微控制单元设备2的固件升级的方法流程图。

【具体实施方式】

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示针对于前述提及的技术问题。

如图1所示，微控制单元设备1包括控制模块、存储模块和USB(Universal SerialBus，通用串行总线)接口。

控制模块，与存储模块、USB接口连接，对存储模块和USB接口的功能进行控制。

USB接口，用于微控制单元设备1通过USB接口与U盘设备进行通信。

存储模块，包括用户存储单元和系统存储单元。

其中，用户存储单元用于存储写入从U盘设备获取的固件升级程序；系统存储单元，用于存储U盘接口配置程序，用于对USB接口进行配置和启动，将 USB接口配置为U盘接口类型，使USB接口与U盘设备能够进行通信。其中，用户存储单元的数据可以由用户进行读、写和擦除操作，而系统存储单元的数据则是由微控制单元设备厂商在微控制单元设备生产过程中使用专用的工具进行读、写和擦除操作，用户无法访问系统存储单元的数据。

可以理解地，本实施例中将U盘接口配置程序(其作用包括Bootloader程序实现的功能)单独存储在独立的系统存储单元，在微控制单元设备从U盘设备获取固件升级程序后进行的读写和擦除等操作，不会破坏U盘接口配置程序，从而保证固件程序能够成功升级。

需要说明的是，本实施例中不仅限于采用U盘设备作为外接存储设备，还可以包括其他能够通过USB接口与微控制单元设备进行通信的外接存储设备。

如图2所示，U盘设备包括主控模块、USB接口模块、闪存模块和供电电路。

主控模块，与USB接口模块、闪存模块和供电电路连接，控制USB接口模块和闪存模块的工作，接收供电电路提供的电能。

USB接口模块，用于与微控制单元设备的USB接口连接，实现U盘设备与微控制单元设备的通信。

闪存模块，用于存储微控制单元设备的固件升级程序文件。

供电模块，用于当U盘设备插入微控制单元设备后，从微控制单元设备中获取电能，为主控模块、USB接口模块和闪存模块进行供电。

如图3所示，图3为微控制单元设备1固件升级的方法流程图。

301：将微控制单元设备1和U盘设备物理连接，微控制单元设备1上电， U盘设备上电。

在一实施例中，U盘设备与微控制单元设备1物理连接后，其供电电路从微控制单元设备1处获取电能，为U盘设备的各个模块供电。

302：微控制单元设备1从系统存储单元启动，然后执行U盘接口配置程序，对USB接口模块进行配置。

在一实施例中，微控制单元设备还包括启动模式控制模块，用于控制确定微控制单元设备复位后的启动区域。

在一实施例中，微控制单元设备1的启动模式有三种，在系统复位后，系统时钟的第4个上升沿，BOOT引脚的值将被锁存。用户可以通过设置BOOT1 和BOOT0引脚的状态，来选择在复位后的启动模式。

在一实施例中，微控制单元设备的三种启动模式具体为：当启动模式引脚 BOOT0和BOOT1设置为0X，则用户存储单元被选为启动区域；当启动模式引脚BOOT0和BOOT1设置为10，则系统存储单元被选为启动区域；当启动模式引脚BOOT0和BOOT1设置为11，则微控制单元设备内置的静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，SRAM)被选为启动区域。

在一实施例中，微控制单元设备1的选择启动模式为10，从系统存储单元启动。

在一实施例中，微控制单位设备1还包括启动模式选择按键，和/或，跳线，和/或，触摸显示屏。

可选地，用户可以通过在微控制单元设备1上设置的启动模式选择按键进行选择。

可选地，用户可以通过在微控制单元设备1上设置跳线的方式进行选择。

可选地，用户还可以通过在微控制单元设备1上设置触摸显示屏的方式进行选择。

进一步地，当微控制单元设备1上电后，用户在微控制单元设备1上选择启动模式，控制模块识别启动模式选择信号，控制微控制单元设备1根据启动模式选择结果运行对应存储单元的程序进行微控制单元设备1的启动。

可以理解地，在系统存储单元中存储了U盘接口配置程序，当微控制单元设备1上电后，微控制单元设备1的控制模块根据启动模式启动，如果启动模式选择引脚信号为10，则控制模块控制从存储模块的系统存储单元启动，执行存储在系统存储单元的U盘接口配置程序，对USB接口模块进行配置，将USB 接口配置为U盘接口类型。

303：微控制单元设备1检测是否有U盘设备插入。

当微控制单元设备1的控制模块扫描到USB总线的数据信号线的电平发生变化，则识别有外接存储设备接入，微控制单元设备1首先将要求外接存储设备将其设备描述符传输回来。这些设备描述符中包含了外接存储设备的设备类型等信息。微控制单元设备1通过设备类型信息判断是否有U盘设备插入。

304：微控制单元设备1读取U盘设备的固件升级程序文件。

当微控制单元设备1判断有U盘设备插入后，微控制单元设备1通过USB 接口模块读取U盘设备的闪存模块中存储的固件升级程序文件。

305：微控制单元设备1的控制模块将固件升级程序写入用户存储单元实现固件升级。

微控制单元设备1擦除用户存储单元的原固件升级程序，并将接收到的固件升级程序以文件的形式写入用户存储单元，实现固件升级。

可以理解地，在步骤S301-S305中，微控制单元设备1在实现固件升级的过程中仅擦除了用户存储单元的原固件升级程序文件，而不会对存储在系统存储单元中的USB配置程序进行更改，从而保证微控制单元设备在更新时固件程序能够成功、安全升级。

如图4所示，微控制单元设备2包括控制模块、存储模块和SD卡(Secure DigitalMemory Card)接口。

控制模块，与存储模块、SD卡接口模块连接，对存储模块和SD卡接口模块的功能进行控制。

SD卡接口，用于微控制单元设备2通过SD卡接口与SD卡进行通信。

存储模块，包括用户存储单元和系统存储单元。用户存储单元用于存储写入从SD卡获取的固件升级程序；系统存储单元，用于存储SD卡接口配置程序，用于对SD卡接口进行配置和启动，使微控制单元设备能够通过SD卡接口与SD 卡进行通信。其中，用户存储单元的数据可以由用户进行读、写和擦除操作，而系统存储单元的数据则是由微控制单元设备厂商在微控制单元设备生产过程中使用专用的工具进行读、写和擦除操作，用户无法访问系统存储单元的数据。

可以理解地，本实施例中将SD卡接口配置程序单独存储在独立的系统存储单元，在微控制单元设备从SD卡获取固件升级程序后进行的读写和擦除等操作，不会破坏SD卡接口配置程序，从而保证固件程序能够成功升级。

需要说明的是，本实施例中不仅限于采用SD卡作为外接存储设备，还可以包括其他能够通过SD卡接口与微控制单元设备进行通信的外接存储设备。

如图5所示，图5为微控制单元设备2固件升级的方法流程图。

501：将微控制单元设备2和SD卡物理连接，微控制单元设备2上电，SD 卡上电。

在一实施例中，SD卡与微控制单元设备2物理连接后，其供电电路从微控制单元设备2处获取电能，为SD卡的各个模块供电。

502：微控制单元设备2从系统存储单元启动，然后执行SD卡接口配置程序，对SD卡接口进行配置。

在一实施例中，微控制单元设备1的启动模式有三种，在系统复位后，系统时钟的第4个上升沿，BOOT引脚的值将被锁存。用户可以通过设置BOOT1 和BOOT0引脚的状态，来选择在复位后的启动模式。

在一实施例中，微控制单元设备的三种启动模式具体为：当启动模式引脚 BOOT0和BOOT1设置为0X，则用户存储单元被选为启动区域；当启动模式引脚BOOT0和BOOT1设置为10，则系统存储单元被选为启动区域；当启动模式引脚BOOT0和BOOT1设置为11，则微控制单元设备内置的静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，SRAM)被选为启动区域。

在一实施例中，微控制单元设备选择启动模式为10，从系统存储单元启动。

在一实施例中，微控制单位设备2还包括启动模式选择按键，和/或，跳线，和/或，触摸显示屏。

可选地，用户可以通过在微控制单元设备2上设置的启动模式选择按键进行选择。

可选地，用户可以通过在微控制单元设备2上设置跳线的方式进行选择。

可选地，用户还可以通过在微控制单元设备2上设置触摸显示屏的方式进行选择。

进一步的，当微控制单元设备2上电后，用户在微控制单元设备2上选择启动模式，控制模块识别启动模式选择信号，控制微控制单元设备2根据启动模式选择结果运行对应存储单元的程序进行微控制单元设备2启动。

可以理解地，在系统存储单元中存储了SD卡接口配置程序，当微控制单元设备2上电后，微控制单元设备的控制模块根据启动模式启动，如果启动模式选择引脚信号为10，则控制模块控制从存储模块的系统存储单元启动，执行存储在系统存储单元的SD卡接口配置程序，对SD卡接口进行配置，将SD卡接口配置为SD卡接口类型。

503：微控制单元设备2检测是否有SD卡设备插入。

当微控制单元设备2检测到有外接存储设备接入时，微控制单元设备2将要求外接存储设备把它的设备描述符传输回来，这些设备描述符中就包含了设备类型等信息。微控制单元设备2通过设备类型信息判断是否有SD卡插入。

504：微控制单元设备2读取SD卡设备的固件升级程序文件。

当微控制单元设备2判断有SD卡插入后，微控制单元设备2通过SD卡接口读取SD卡中存储的固件升级程序文件。

505：微控制单元设备2的控制模块将固件升级程序写入用户存储单元实现固件升级。

微控制单元设备2擦除用户存储单元的原固件升级程序文件，并将接收到的固件升级程序以文件的形式写入用户存储单元，实现固件升级。

可以理解地，在步骤S501-S505中，微控制单元设备1在实现固件升级的过程中仅擦除了用户存储单元的原固件升级程序文件，而不会对存储在系统存储单元中的USB配置程序进行更改，从而保证微控制单元设备在更新过程中固件程序能够成功升级。

进一步地，SD卡可以通过SD卡接口与微控制单元设备2进行通信，也可以通过SPI接口与微控制单元设备2进行通信，具体可以是采用4线SPI总线模式。当SD卡通过SPI接口与微控制单元设备2进行通信，则上述的微控制单元设备2中的SD卡接口替换为SPI接口，在微控制单元设备2中的SD卡接口配置程序替换为SPI接口配置程序。

进一步地，当微控制单元设备2上电后，从系统存储单元启动，运行系统存储单元中的SPI接口配置程序，对SPI接口进行配置和启动，将SPI接口配置为SPI接口类型，使微控制单元设备2能够通过SPI接口与SD卡进行通信。

本实用新型提供的微控制单元设备，采用控制模块、存储模块和外接存储设备接口模块的结构，其中，控制模块与存储模块连接，控制模块和外接存储设备接口模块连接，控制模块用于对存储模块和外接存储设备接口模块的功能进行控制；存储模块包括用户存储单元和系统存储单元，其中，用户存储单元用于存储从外接存储设备获取的固件升级程序，系统存储单元用于存储外接存储设备接口配置程序，其中，存储设备接口配置程序用于对外接存储设备接口模块进行配置和启动，使外接存储设备接口模块与外接存储设备进行通信；外接存储设备接口模块，用于通过外接存储设备接口模块与外接存储设备进行通信，进行数据的发送和接收，采用该结构能够将存储设备接口配置程序和从外接存储设备获取的固件升级程序分隔开来，从而有效防止固件程序升级失败的情况，实现固件升级的正常进行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本公开的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种微控制单元设备，其特征在于，包括：控制模块、存储模块和外接存储设备接口模块；

其中，所述控制模块与所述存储模块连接，所述控制模块和所述外接存储设备接口模块连接，所述控制模块用于对所述存储模块和所述外接存储设备接口模块的功能进行控制；

所述存储模块包括用户存储单元和系统存储单元，其中，用户存储单元用于存储从外接存储设备获取的固件升级程序，所述系统存储单元用于存储外接存储设备接口配置程序，其中，所述外接存储设备接口配置程序用于对所述外接存储设备接口模块进行配置和启动，使所述外接存储设备接口模块与所述外接存储设备进行通信；

所述外接存储设备接口模块，用于通过所述外接存储设备接口模块与所述外接存储设备进行通信，进行数据的发送和接收。

2.根据权利要求1所述的微控制单元设备，其特征在于，所述外接存储设备接口模块包括：USB接口，和/或，SD卡接口，和/或，SPI接口。

3.根据权利要求2所述的微控制单元设备，其特征在于，在所述外接存储设备接口模块包括所述USB接口时，所述外接存储设备包括U盘，其中，所述U盘包括主控模块、USB接口模块、闪存模块和供电模块；

所述主控模块，与所述USB接口模块、闪存模块和供电模块分别连接，通过所述供电模块供电，用于控制所述USB接口模块和闪存模块的功能；

所述USB接口模块，用于与所述微控制单元设备连接；

所述闪存模块，用于存储所述微控制单元设备的固件升级程序文件；

所述供电模块，用于在所述U盘插入所述微控制单元设备后，从所述微控制单元设备中获取电能，并对所述主控模块、所述USB接口模块和所述闪存模块进行供电。

4.根据权利要求2所述的微控制单元设备，其特征在于，在所述外接存储设备接口模块包括所述USB接口时，所述系统存储单元存储U盘接口配置程序，用于对所述USB接口进行配置和启动，以使所述微控制单元设备通过USB接口与外接存储设备进行通信。

5.根据权利要求2所述的微控制单元设备，其特征在于，在所述外接存储设备接口模块包括所述USB接口时，所述控制模块还用于扫描USB总线的数据信号线的电平变化，以使当扫描到所述USB总线的数据信号线的电平发生变化时，确定有外接存储设备接入，并根据所述外接存储设备传输的设备描述符确定是否有U盘插入。

6.根据权利要求2所述的微控制单元设备，其特征在于，在所述外接存储设备接口模块包括所述SD卡接口，和/或，SPI接口时，所述外接存储设备包括SD卡。

7.根据权利要求6所述的微控制单元设备，其特征在于，在所述外接存储设备接口模块包括所述SD卡接口时，所述系统存储单元存储SD卡接口配置程序，用于对所述SD卡接口进行配置和启动，以使所述微控制单元设备通过所述SD卡接口与所述SD卡进行通信。

8.根据权利要求6所述的微控制单元设备，其特征在于，在所述外接存储设备接口模块包括所述SPI接口时，所述系统存储单元存储SPI接口配置程序，用于对所述SPI接口进行配置和启动，以使所述微控制单元设备通过所述SPI接口与所述SD卡进行通信。

9.根据权利要求1所述的微控制单元设备，其特征在于，还包括：启动模式控制模块，用于控制确定所述微控制单元设备复位后的启动区域。

10.根据权利要求9所述的微控制单元设备，其特征在于，还包括：启动模式选择按键，和/或，跳线，和/或，触摸显示屏，其中，在选择启动模式时，所述按键、所述跳线和所述触摸显示屏中的任意一种用于选择启动模式。

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