专利名称：一种基于单片机的网络化仪器仪表系统无线升级技术及相应装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及仪器仪表的信息与信号处理技术，特别是一种基于单片机的仪器仪表信息与信号处理系统远程无线升级技术及相应装置。
背景技术：
自单片机诞生以来，因其具有体积小、功能强大、价格低廉以及开发方便等优点而得到了广泛应用。基于单片机的仪器仪表系统易于实现自测与自检、自动化操作、初步的数据处理、良好的人机界面以及远程通讯等功能。随着电子信息技术的发展和市场竞争的加剧，此类仪器仪表系统面临以下4个主要问题1、产品生命周期更短，对产品进行设计复用的要求更强。
2、多种业界标准并存，要求产品及时升级，以保持与业界标准的变化同步。
3、提高同一系列不同产品的设计灵活性。
4、可现场在线升级扩展系统性能。
市场的需求推动着8位单片机的蓬勃发展，进入新世纪后，许多公司如Philips、Microchip、Atmel等公司纷纷推出了各有特色的单片微处理器，主要特点有高速、Flash ROM化、JTAG接口、ISP/IAP(In-System Program/In-ApplicationProgram)以及网络化接入技术等，其中ISP/IAP更是得到了广泛应用。ISP编程模式是利用单片机的串行接口，在用户设计的目标系统或印刷电路板上对器件进行编程(或反复编程)，从而对器件或电路甚至整个系统进行现场升级或功能重构。ISP的优点是可避免频繁插拔芯片的麻烦，降低现场升级的困难，方便了系统的升级和维护；具有无线通讯或Internet接入功能的系统，还可通过远程进行升级维护，更能大大降低后期服务费用。
目前，现有的单片机系统在进行ISP编程过程中，如果受到外界干扰如电源波动、通讯错误或突然掉电等影响，导致升级失败，从而影响整个设备系统的正常运行甚至完全失败。
发明内容
针对现有的ISP编程技术容易受干扰的缺点，本发明的目的就是提供一种单片机远程无线升级技术及相应装置，具备远程在线升级能力，可克服这个缺点，保障系统可靠升级；在系统升级失败时，还可以恢复系统原有功能。
为实现本发明的目的，采用的技术方案如下本发明由GPRS/GSM模块、单片机、模拟开关、和片外大容量存储器和目标系统中的目标单片机组成。大容量储存器分成二部分，一部分用于保存仪器系统中目标单片机的原始程序代码，另一部分保存目标单片机的升级代码；本发明单片机串行接口通过模拟开关，和无线GPRS Modem的串口以及目标单片机的串口连接。正常工作情况下，本发明单片机串口主要接收来自GPRS网络的数据，并进行数据分析和处理，在收到远端网络计算机系统的升级指令和代码时，首先把接收到的升级代码保存在片外大容量存储器的指定区域地址中，在通讯完成和校验正确后，控制模拟开关，切换目标单片机的串口和本发明单片机的串口资源相连接(即两个单片机串口相连接，暂时断开GPRS网络通讯)，再从片外大容量存储器指定区域读取升级代码，通过串口发送给目标单片机以完成ISP升级编程，升级完成后，通过控制模拟开关，切换目标单片机的串行接口和GPRS Modem相联，恢复目标系统的无线网络通讯功能。目标单片机和本发明单片机之间还有一根握手信号线相连，目标单片机正常工作时，会不断地发送握手信号通知本发明单片机。在ISP升级失败时，由于目标单片机的程序代码受到破坏，系统无法正常运行，即无法产生正确的握手信号时序，本发明的单片机将再次控制切换模拟开关，对目标系统进行ISP编程，直到成功。
储存器可以是EEPROM，也可以是FLASH。
采用本发明技术方案后，基于单片机的远程网络化仪表系统，无须维护人员奔赴现场即可进行无线升级维护，方便快捷，而且升级可靠。
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的一个应用实例电路图。
图1中，GPRS Modem(1)分别与模拟开关(3)、目标单片机(5)相连接，模拟开关(3)和单片机(2)相连接，单片机(2)分别与存储器(4)、目标单片机(5)相连接。
图2中，U1的A0、A1、A2和VSS端同时连接到地，第5脚(SDA)、第6脚(6)分别连接到U2的第1脚(P10)、第2脚(P11)。U2的第18脚(X2)连接到地，第19脚(X1)连接到Y1(晶振)和电容C2一端，Y1(晶振)的另外一端通过连接电容C1到地，第4脚(P13)和U4的第4脚相连，第10脚(RXD)分别连接到模拟开关U5A和U5B，第11脚(TXD)连接到模拟开关U5C，第3脚(P12)分别连接到模拟开关U5B、U5C的控制端，以及非门U7A的输入端。U3的TX端通过串接电阻R1连接到模拟开关U6A，RX端通过串接电阻R2连接到模拟开关U5D。非门U7A的输出端分别连接到模拟开关U5A、U5D、U6A的控制端。U4的第10脚(RXD)分别连接到模拟开关U5A的一端、U5C的一端和U6A的一端，第11脚(TXD)分别连接到模拟开关U5B的一端、U5D的一端。
具体实施例方式
为了便于对本发明进一步理解，现结合图2所述的应用实例电路图，对基于单片机的网络化仪器仪表系统无线升级技术及相应装置做具体实施过程描述。实施过程包括以下步骤1、目标单片机通过GPRS Modem拨号上网，和系统管理中心(未列入本发明中，另案申请)进行数据通讯，本发明中的单片机接收GPRS最新的升级程序代码，在通讯完成和校验正确后，保存到片外储存器指定地址中。
2、单片机控制模拟开关，切断目标单片机串口和GPRS Modem的连接，转为和本机串口的通讯连接方式。
3、单片机通过串口把升级的程序代码发送到目标单片机串口，完成在线升级工作。
目标单片机升级后，会周期性地改变握手信号高低电平，提示本发明中的单片机工作正常，并通过单片机控制模拟开关，切断目标单片机和本机串口的连接，恢复目标单片机和GPRS Modem的连接。如果目标单片机在线编程升级失败，握手信号将不会输出规律信号，在一定时间内，本发明中的单片机就认为目标单片机升级失败，从而重复从步骤2到步骤4的操作，直到升级成功。
权利要求
1.一种基于单片机的网络化仪器仪表系统无线升级装置，其特征是装置由GPRS/GSM模块(1)、单片机(2)、模拟开关(3)、储存器(4)和目标系统中的单片机(5)组成。
2.按照权利要求1所述的基于单片机的网络化仪器仪表系统无线升级装置，其特征是所述的单片机由两个组成，其中一个单片机是本装置的控制核心，另一个是网络化仪器仪表的控制核心、需远程在线编程升级的目标单片机。
3.按照权利要求1所述的基于单片机的网络化仪器仪表系统可靠升级装置，其特征是装置中的单片机系统，其串口通过模拟开关和GPRS/GSM模块的串口、目标单片机串口相连接。
4.按照权利要求1所述的基于单片机的网络化仪器仪表系统可靠升级装置，其特征是有一根握手信号线连接装置中的单片机和目标单片机。
5.按照权利要求1所述的基于单片机的网络化仪器仪表系统无线升级装置，其特征是所述的储存器可以是EEPROM，也可以是FLASH。
6.按照权利要求5所述的基于单片机的网络化仪器仪表系统无线升级装置，其特征是所述的储存器是EEPROM分成二部分，第一部份保存目标单片机原始的程序代码，第二部分保存目标单片机升级的程序代码。
7.一种基于单片机的网络化仪器仪表系统在线升级技术，其特征是包括以下步骤A、在正常工作模式下，装置中的单片机接收最新的升级程序代码，保存到片外存储器中；B、单片机控制模拟开关，进入在线编程模式，通过串口把升级代码发送到目标单片机完成编程升级操作，然后再控制模拟开关，系统进入正常工作模式；C、如果升级目标单片机失败，则从存储器中读入原始目标单片机的程序代码，对目标单片机进行在线编程，恢复原有功能。
全文摘要
本发明涉及一种基于单片机的网络化仪器仪表系统无线升级技术及相应装置，由GPRS模块、单片机、模拟开关、储存器和目标系统中的单片机组成相应装置。正常工作模式下，装置中的单片机串口侦听接收远程GPRS无线网络传送来的目标单片机程序代码，保存到片外储存器指定地址。装置中的单片机通过控制模拟开关，进入在线编程模式，通过串口把升级代码发送到目标单片机完成编程升级操作，然后再控制模拟开关，系统进入正常工作模式；当两个单片机串口相连接时，系统进入编程模式，从而实现对目标单片机系统的在线升级功能。如果升级失败，则从存储器中读入原始目标单片机的程序代码，对目标单片机进行在线编程，恢复原有功能。
文档编号H04L29/00GK1811711SQ200610055170
公开日2006年8月2日 申请日期2006年2月22日 优先权日2006年2月22日
发明者吴允平, 蔡声镇, 苏伟达, 吴进营, 李汪彪 申请人:福建师范大学