一种智能仪表固件升级装置及智能仪表的制作方法

1.本实用新型涉及智能仪表电路技术领域，具体涉及一种智能仪表固件升级装置及智能仪表。


背景技术：

2.随着智能水表、智能燃气表等智能仪表的广泛应用，智能仪表的功能越来越多，需求不断变化，而此类智能仪表的的使用年限又比较长，通常使用寿命长达6～10年。在实际应用中，已安装多年的智能仪表经常会出现功能不足或与现有的政策不符的现象，而该仪表使用年限又未到，如更换新的仪表将增加很大的成本，如不更换仪表，使用中又带来很大的不便。
3.如果智能仪表带有固件升级功能，便可以方便实现智能仪表功能的修改和功能扩展，使应用中的智能仪表不更换的前提下满足最新的功能需求或功能变化，最大降低成本投入，发挥产品的最大价值。正常固件升级需要采用专用的编程接口实现，需要拆机和使用专用升级工具，实现难度较大。


技术实现要素：

4.本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种智能仪表固件升级装置及智能仪表。
5.本实用新型不需要增加额外的通信接口，利用供电接口(电池或外部电源)实现智能仪表的固件升级功能。
6.本实用新型重新设计了智能仪表固件升级电路，使其具备供电和通信的双重功能，当智能仪表固件升级电路的供电接口接入电源(电池或外部电源)使用时，该电路为正常的供电功能，为智能仪表内部电路提供电源供应；当智能仪表的固件需要升级时，仪表供电接口断开电源(电池或外部电源)，接入智能仪表固件升级工具电路，此时智能仪表固件升级电路的供电接口为内部电路提供电源供应的同时提供固件升级的通信功能，从而实现智能仪表的固件升级。
7.本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种智能仪表固件升级装置，包括：
9.智能仪表固件升级电路，被配置为用于供电和通信，至少包括供电接口、供电电路和第一模拟开关，所述供电接口连接直流电源，所述供电电路通过所述第一模拟开关与智能仪表单片机连接，通过所述智能仪表单片机对所述第一模拟开关进行控制从而控制智能仪表的工作状态；
10.智能仪表固件升级工具电路，被配置为用于对智能仪表的固件进行升级，至少包括升级接口和两个模拟开关，两个模拟开关与固件升级工具单片机连接；当智能仪表的固件需要升级时，所述智能仪表固件升级工具电路通过升级接口与智能仪表固件升级电路的供电接口连接，通过所述固件升级工具单片机对两个模拟开关进行控制从而控制智能仪表
固件升级工具电路的工作状态。
11.进一步地，所述供电接口为j1用于供外部电源接入，所述供电电路包括低压降二极管d1和电容c1，所述第一模拟开关为u1，第一模拟开关u1包括引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5和引脚6共6个引脚，所述智能仪表固件升级电路还包括限流电阻r2；低压降二极管d1的正极、供电接口j1的正极和限流电阻r2的一端均与外部电源连接，低压降二极管d1的负极与电容c1的正极连接且低压降二极管d1的负极和电容c1的正极均与直流电源vcc连接，限流电阻r2的另一端与第一模拟开关u1的引脚4连接，第一模拟开关u1的引脚6与智能仪表单片机的发送/接收控制io口连接，第一模拟开关u1的引脚1与智能仪表单片机的发送接口连接，第一模拟开关u1的引脚3与智能仪表单片机的接收接口连接，第一模拟开关u1的引脚5与直流电源vcc连接，供电接口j1的负极、电容c1的负极和第一模拟开关u1的引脚2均接地。
12.更进一步地，所述智能仪表固件升级电路还包括上拉电阻r1和上拉电阻r3，上拉电阻r1连接于直流电源vcc与限流电阻r2之间，上拉电阻r3连接于第一模拟开关u1的引脚3与第一模拟开关u1的引脚5之间。
13.进一步地，所述升级接口为j11，两个模拟开关分别为第二模拟开关u11和第三模拟开关u12，第二模拟开关u11和第三模拟开关u12分别包括引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5和引脚6共6个引脚，第二模拟开关u11的引脚4和第三模拟开关u12的引脚4均与升级接口j11的正极连接，第二模拟开关u11的引脚6和第三模拟开关u12的引脚6均与固件升级工具单片机的io口连接，第二模拟开关u11的引脚1与固件升级工具单片机的发送接口连接，第二模拟开关u11的引脚3与固件升级工具单片机的接收接口连接，第二模拟开关u11的引脚5以及第三模拟开关u12的引脚3和引脚5均与直流电源vcc连接，升级接口j11的负极、第二模拟开关u11的引脚2和第三模拟开关u12的引脚2均接地。
14.更进一步地，所述智能仪表固件升级工具电路还包括上拉电阻r42，上拉电阻r42连接于第二模拟开关u11的引脚3与直流电源vcc之间。
15.本实用新型还公开了一种智能仪表，包括智能仪表本体，还包括如上述所述的智能仪表固件升级装置，所述智能仪表固件升级装置设置于智能仪表本体内。
16.本实用新型的有益效果是：
17.1、本实用新型中，智能仪表在不增加外部电路接口的情况下实现固件升级功能，可对智能仪表的功能进行新增和修改，或对程序bug进行修复，提高智能仪表的实用性和可维护性。
18.2、智能仪表固件升级电路的供电接口实现了内部电路供电功能和通信功能，供电的同时可以实现与智能仪表固件升级工具电路进行双向通信功能，实现相互间的数据交互，智能仪表可通过供电接口载入最新的固件文件，并对固件进行升级。
19.3、智能仪表内部电路只需要增加少量电路，即可实现通过智能仪表固件升级电路的供电接口升级固件的功能，其成本低，稳定可靠。
20.4、使用电源(电池或外部电源)供电时，所增加的电路不影响智能仪表的正常工作，使用智能仪表固件升级工具电路时，在给智能仪表供电的同时可将新版本固件下载至智能仪表，实现固件升级功能。
21.5、使用电源线实现单线半双工数据通信功能，确保通信的稳定可靠。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例所述的智能仪表固件升级电路的电路图。
23.图2为本实用新型实施例所述的智能仪表固件升级工具电路的电路图。
具体实施方式
24.为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。
25.本实施例所述的一种智能仪表固件升级装置，如图1和图2所示，包括智能仪表固件升级电路和用于辅助智能仪表固件升级电路的智能仪表固件升级工具电路。
26.所述智能仪表固件升级电路被配置为用于供电和通信，至少包括供电接口、供电电路和第一模拟开关，所述供电接口连接直流电源，所述供电电路通过所述第一模拟开关与智能仪表单片机连接，通过所述智能仪表单片机对所述第一模拟开关进行控制从而控制智能仪表的工作状态。
27.具体地，所述供电接口为j1用于供外部电源接入，所述供电电路包括低压降二极管d1和电容c1，所述第一模拟开关为u1，第一模拟开关u1包括引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5和引脚6共6个引脚，所述智能仪表固件升级电路还包括限流电阻r2。低压降二极管d1的正极、供电接口j1的正极和限流电阻r2的一端均与外部电源连接，低压降二极管d1的负极与电容c1的正极连接且低压降二极管d1的负极和电容c1的正极均与直流电源vcc连接，限流电阻r2的另一端与第一模拟开关u1的引脚4连接，第一模拟开关u1的引脚6与智能仪表单片机的发送/接收控制io口连接，第一模拟开关u1的引脚1与智能仪表单片机的发送接口连接，第一模拟开关u1的引脚3与智能仪表单片机的接收接口连接，第一模拟开关u1的引脚5与直流电源vcc连接，供电接口j1的负极、电容c1的负极和第一模拟开关u1的引脚2均接地。作为本实施例优选的，所述智能仪表固件升级电路还包括上拉电阻r1和上拉电阻r3，上拉电阻r1连接于直流电源vcc与限流电阻r2之间，上拉电阻r3连接于第一模拟开关u1的引脚3与第一模拟开关u1的引脚5之间，上拉电阻r1和上拉电阻r3为通信端口稳定端口的初始状态。
28.所述的智能仪表固件升级电路中，外部电源从供电接口j1接口接入，供电电源采用直流电源，供电接口j1的引脚1为正极、引脚2为负极。低压降二极管d1和电容c1组成所述智能仪表固件升级电路的供电电路，电源正极经过低压降二极管d1后给电容c1充电，同时给智能仪表内部电路供电。电源正极经限流电阻r2和第一模拟开关u1后接入智能仪表单片机的通信接口，当第一模拟开关u1的引脚6(sel_mcu)为低电平时，第一模拟开关u1的引脚4(sdio)与第一模拟开关u1的引脚3连接，即与智能仪表单片机的接收接口rxd_mcu连接，这时智能仪表处于数据接收状态；当第一模拟开关u1的引脚6(sel_mcu)为高电平时，第一模拟开关u1的引脚4(sdio)与第一模拟开关u1的引脚1连接，即与智能仪表单片机的发送接口txd_mcu连接，这时智能仪表处于数据发送状态，从而实现单线半双工通信；数据发送完成后切换为接收状态。
29.所述智能仪表固件升级工具电路被配置为用于对智能仪表的固件进行升级，至少包括升级接口和两个模拟开关，两个模拟开关与固件升级工具单片机连接；当智能仪表的固件需要升级时，所述智能仪表固件升级工具电路通过升级接口与智能仪表固件升级电路
的供电接口连接，通过所述固件升级工具单片机对两个模拟开关进行控制从而控制智能仪表固件升级工具电路的工作状态。
30.具体地，所述升级接口为j11，两个模拟开关分别为第二模拟开关u11和第三模拟开关u12，第二模拟开关u11和第三模拟开关u12分别包括引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5和引脚6共6个引脚。第二模拟开关u11的引脚4和第三模拟开关u12的引脚4均与升级接口j11的正极连接，第二模拟开关u11的引脚6和第三模拟开关u12的引脚6均与固件升级工具单片机的io口连接，第二模拟开关u11的引脚1与固件升级工具单片机的发送接口连接，第二模拟开关u11的引脚3与固件升级工具单片机的接收接口连接，第二模拟开关u11的引脚5以及第三模拟开关u12的引脚3和引脚5均与直流电源vcc连接，第三模拟开关u12的引脚1空置，升级接口j11的负极、第二模拟开关u11的引脚2和第三模拟开关u12的引脚2均接地。作为本实施例优选的，所述智能仪表固件升级工具电路还包括上拉电阻r42，上拉电阻r42连接于第二模拟开关u11的引脚3与直流电源vcc之间。
31.所述的智能仪表固件升级工具电路中，升级接口j11的引脚1为正极/通信数据线，引脚2为负极/地线，升级接口j11带有供电和数据通信两种功能，在给智能仪表供电的同时实现单线半双工数据通信。所述第三模拟开关u12由固件升级工具单片机的io口控制升级接口j11是否对外供电，当第三模拟开关u12的引脚6(sel1_mcu)为低电平时，升级接口j11与直流电源vcc连接，通过直流电源vcc直接与智能仪表供电；当与智能仪表通信时，第三模拟开关u12的引脚6(sel1_mcu)为高电平，切断升级接口j11的正极与直流电源vcc的连接。当第二模拟开关u11的引脚6(sel0_mcu)为低电平时，升级接口j11的正极通过第二模拟开关u11的引脚4(sdio)与第二模拟开关u11的引脚3连接，即与固件升级工具单片机的接收接口rxd_m连接，此时智能仪表固件升级工具电路为数据接收状态或供电状态；当第二模拟开关u11的引脚6(sel0_mcu)为高电平时，升级接口j11正极与第二模拟开关u11的引脚1连接，即与固件升级工具单片机的发送接口txd_m连接，此时智能仪表固件升级工具电路为数据发送状态。
32.当智能仪表固件升级工具电路与智能仪表进行数据通信时，固件升级工具单片机必须将第三模拟开关u12的引脚6(sel1_mcu)设置为高电平，断开第三模拟开关u12通信接口与电源的连接。当智能仪表固件升级工具电路进行数据通信时，数据发送0时，智能仪表固件升级电路的低压降二极管d1截止，智能仪表由电容c1维持供电；数据改发送1时，低压降二极管d1导通，为电容c1进行充电。
33.智能仪表固件升级工具电路的升级接口的正极接口的状态如表1所示，智能仪表固件升级电路的供电接口的正极接口的状态如表2所示。
34.表1
35.工作状态电气连接sel0_mcusel1_mcu供电状态vcc00发送数据txd_m11接收数据rxd_m01
36.表2
37.工作状态电气连接sel_mcu供电状态vcc0
发送数据txd_mcu1接收数据rxd_mcu0
38.本实施例还公开了一种智能仪表，包括智能仪表本体，还包括如上述所述的智能仪表固件升级装置，所述智能仪表固件升级装置设置于智能仪表本体内。
39.以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。