专利名称：在线软件升级及复位控制电路及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗产品领域，尤其涉及具有多CPU系统的呼吸机和麻醉机的在线软
件升级及复位控制电路。本发明还涉及一种在线软件升级和复位控制系统。
背景技术：
医疗电子产品例如呼吸机，是重病患者的重要抢救工具，在临床应用越来越普遍， 成为ICU (intensive care unit,重病房)、呼吸科、急诊科、麻醉恢复室等科室必备的设备， 用于麻醉、各种原因所致的呼吸衰竭及大手术后的呼吸支持治疗。呼吸机主要由气路结构 和电气控制两大部分组成，气路结构提供病人呼吸气流回路；电气控制部分提供阀、传感器 等器部件的控制和数据处理等，从而实现对气流量的调控和报警显示，以达到给病人提供 适度气流量的目的。目前，一般的呼吸机都采用多CPU (central processing unit,中央处 理器)系统，通过一个上位机系统(或者主CPU系统)对其它下位机系统(或者次级CPU 系统)进行升级，即在线软件升级，通过在线升级完成整个呼吸机的软件更新，从而避免打 开机壳的麻烦。同时，呼吸机硬件系统还需要可靠的复位保护能力，使得其在遇到异常情况 时能够立即进行复位保护。
发明内容
为了解决现有技术开关的上述技术问题，有必要提供一种具有在线软件更新和复
位保护功能的在线软件升级和复位控制电路。 还有必要提供一种在线软件升级和复位控制系统。 —种在线软件升级及复位控制电路，包括与外部的下位机连接用于控制所述下位 机软件下载升级的升级控制电路和与所述下位机连接用于控制所述下位机复位的复位控 制电路，当所述升级控制电路的控制信号为下载使能时，所述复位控制电路的控制信号为 复位不能。 本发明在线软件升级及复位控制电路中，所述复位控制电路包括第一上拉电阻、 第二上拉电阻、喂狗信号跳线、第一端接电阻、第二端接电阻、看门狗芯片和第一开关单元， 所述看门狗芯片包括喂狗信号端、手动复位端和看门狗复位端，所述下位机依次通过喂狗 信号跳线和第一端接电阻连接到看门狗芯片的喂狗信号输入端，外部电压源依次经由第一 上拉电阻、喂狗信号跳线和第一端接电阻连接喂狗信号端，所述手动复位端经由第二上拉 电阻连接到外部电压源，所述看门狗复位端依次经由第二端接电阻、第一开关单元的源极、 漏极连接到下位机，所述第一开关单元的栅极连接到软件升级控制端。 本发明在线软件升级及复位控制电路中，所述复位控制电路还包括手动复位开 关，所述手动复位端还经由所述手动复位开关接地。 本发明在线软件升级及复位控制电路中，所述升级控制电路包括第三上拉电阻、 第四上拉电阻、第一下拉电阻、手动升级开关、第二开关单元和第三开关单元，第三上拉电 阻连接在软件升级控制端和外部电压源之间，外部电压源通过第三上拉电阻连接到第一开关单元的栅极，手动升级开关一端连接到第一开关单元的栅极，另一端接地，引导模式接脚
还依次通过第二开关单元的漏极、源极基地，第二开关单元的栅极经由第一下拉电阻接地
且经由第三开关单元的漏极、源极接地，第三开关单元的漏极还通过第四上拉电阻连接到
电压源，第三开关单元的栅极连接到上位机系统，用于接收上位机系统的控制信号。 本发明在线软件升级及复位控制电路中，所述第一开关单元、第二开关单元和第
三开关单元是N型金属氧化物场效应管。 本发明在线软件升级及复位控制电路中，所述第一开关单元、第二开关单元和第 三开关单元是与门或者反相器。 本发明在线软件升级及复位控制电路中，升级控制电路包括第三上拉电阻、匹配 电阻和手动升级开关，所述第三上拉电阻连接在软件升级控制端和外部电压源之间，所述 手动升级开关一端连接到第一开关单元的栅极，另一端接地，所述引导模式接脚还经由匹 配电阻连接到上位机系统。 本发明在线软件升级和复位控制电路中，所述下载调试接口采用JTAG接口 。
—种在线软件升级及复位控制系统，包括上位机系统，下位机系统、复位控制电 路、升级控制电路和下载调试接口 ，下位机系统包括下位机中央处理器，所述上位机系统通 过串行接口连接所述下位机中央处理机，所述复位控制电路连接所述下位机中央处理器， 所述升级控制电路连接所述下位机中央处理器和所述上位机系统，所述下载调试接口连接 所述下位机中央处理器，所述复位控制电路用于为所述下位机中央处理器复位，所述升级 控制电路用于对所述下位机中央处理器进行手动升级或根据上位机系统的控制信号进行 在线升级，所述下载调试接口用于对下位机中央处理器进行调试。 本发明在线软件升级及复位控制系统中，所述下位机中央处理器包括软件升级控 制端和复位控制端，所述升级控制电路连接到所述软件升级控制端，所述复位控制电路连 接到所述复位控制端 相较于现有技术，本发明在线软件升级和复位控制电路的有益效果是包括升级控 制电路和复位控制电路，具有在线软件下载和复位功能，并且能有效协调下位机复位与在 线软件升级。 相较于现有技术，本发明在线软件升级和复位控制电路进一步的有益效果是当在
线下载模式有效时，复位功能无效；当复位功能有效时，在线下载模式无效。 相较于现有技术，本发明在线软件升级和复位控制电路进一步的有益效果是包括
第一开关单元，通过在线下载模式有效时看门狗复位功能被第一开关单元失效来解决在线 下载与复位的矛盾问题，同时JTAG模式下复位功能禁用，能有效协调看门狗复位、在线软 件升级以及JTAG在线调试等功能，方便产品在线升级和调试。 相较于现有技术，本发明在线软件升级和复位控制系统的有益效果是包括升级控 制电路和复位控制电路，能够根据上位机的控制信号实现对下位机在线软件升级和看门狗 复位的功能，方便产品在线升级和测试。
图1是本发明在线软件升级和复位控制电路一种实施方式的方框结构示意图。
图2是本发明在线软件升级和复位控制系统第一实施方式的电路结构示意图。
图3是本发明在线软件升级和复位控制系统第二实施方式的电路结构示意图。
图4是本发明在线软件升级和复位控制系统第三实施方式的电路结构示意图。
具体实施例方式
下面结合说明书附图对本发明实施方式作进一步说明。 请参阅图l，是本发明在线软件升级及复位控制电路一种实施方式的方框结构示 意图。该在线软件及复位控制系统10包括与升级控制电路11和复位控制电路11。所述升 级控制电路11与下位机13连接，用于控制所述下位机软件下载升级。所述复位控制电路 与所述下位机13连接，用于控制所述下位机13复位。所述升级控制电路11对下位机13 的控制信号为下载使能时，所述复位控制电路12对下位机13的控制信号为复位不能。因 此，该在线软件升级及复位控电路10具有在线软件下载和复位功能，并且能有效协调下位 机复位与在线软件升级，解决在线下载与复位的矛盾问题。 请参阅图2，是本发明在线软件升级和复位控制系统第一实施方式的电路结构示 意图。该在线升级及复位控制系统20包括上位机系统21、下位机系统201、复位控制电路 23、升级控制电路24、下载调试接口 25。其中，当所述软件升级控制电路24的控制信号为 下载使能时，所述复位控制电路23的控制信号为复位不能。 上位机系统21包括主处理器，其与升级控制电路24连接，可对升级控制电路24 提供控制信号。上位机系统21通过RS232串行接口连接到下位机。下位机系统201包括 下位机中央处理器22和外围电路(图未示)。下位机中央处理器22包括软件升级控制端 P1、复位端P2、通用输入输出端P3和异步串行端口 UART。所述下位机中央处理器22可以 采用ARM处理器ADuC7026，但不限于ADuC7026，只要具有在线下载模式及复位的功能的处 理器均可应用于该在线升级及复位控制系统20。当下位机中央处理器22采用ADuC7026作 为处理器时，软件升级控制端Pl即BM引脚，复位端P2即/RST引脚，通用输入输出端P3即 GPIO引脚。上位机系统21通过RS232连接到异步串行端口 UART。复位控制电路23包括 第一上拉电阻R1和第二上拉电阻R2、喂狗指示灯D1、喂狗信号跳线J1、第一端接电阻R3和 第二端接电阻R4、手动复位开关K1、看门狗芯片(Watch dog IC)231和第一开关单元Q1。 看门狗芯片231包括喂狗信号端WDI，手动复位端MR和看门狗复位端RESET。
下位机中央处理器22的通用输入输出端P3依次通过喂狗信号跳线Jl和第一端 接电阻R3连接到看门狗芯片231的喂狗信号输入端WDI。外部电压源VDD依次经由第一上 拉电阻Rl、喂狗指示灯Dl、喂狗信号跳线Jl和第一端接电阻R3连接喂狗信号端WDI。手动 复位端MR经由手动复位开关Kl接地且经由第二上拉电阻R2连接到外部电压源VDD。看 门狗复位端RESET依次经由第二端接电阻R4、第一开关单元Ql的源极、漏极连接到复位端 P2。第一开关单元Q1的栅极连接到软件升级控制端P1。 升级控制电路24包括第三上拉电阻R5和第四上拉电阻R7、第一下拉电阻R6、手 动升级开关K2、第二开关单元Q2和第三开关单元Q3。第三上拉电阻R5连接在软件升级控 制端Pl和外部电压源VDD之间，也即电压源VDD通过第三上拉电阻R5连接到第一开关单 元Q1的栅极。手动升级开关K2—端连接到第一开关单元Q1的栅极，另一端接地。引导模 式接脚Pl还依次通过第二开关单元Q2的漏极、源极基地。第二开关单元Q2的栅极经由第 一下拉电阻R6接地且经由第三开关单元Q3的漏极、源极接地。第三开关单元Q3的漏极还
6通过第四上拉电阻R7连接到电压源VDD。第三开关单元Q3的栅极连接到上位机系统21， 用于接收上位机系统21的控制信号。 下载调试接口 25连接下位机中央处理器22，用于为下位机中央处理器22提供调 试接口，其中，该下载调试接口 25采用JTAG(JointTest Action Group)接口 ，通过上拉电 阻保证JTAG接口工作可靠性。外部PC机可以通过下载调试接口 25对下位机系统201进 行调试。 上述第一、第二和第三开关单元Q1、Q2、Q3为N型金属氧化物半导体场效应管。其 中，第三开关单元Q3起缓冲作用。复位控制电路3可以实现手动复位和看门狗自动复位。 升级控制电路4可实现在线升级和手动升级。 该在线升级及复位控制系统20具有复位模式、在线下载模式和JTAG模式等工作 模式，其具体工作原理叙述如下 (1)复位模式看门狗信号跳线Jl接通时，电压源VDD通过第三上拉电阻R5施加 高电平到第一开关单元Ql的栅极，第一开关单元Ql导通，喂狗指示灯Dl点亮。此时，在线 软件升级和复位控制电路20工作在复位模式。按下手动复位开关Kl便可实现对下位机系 统201的手动复位，或者复位控制电路20在设定的较长时间未收到喂狗信号时，通过看门 狗复位端口 RESET进行看门狗自动复位。下位机中央处理器22的复位端P2保持低电平， 其处于复位状态，与上位机系统21的通讯中断，且JTAG软件下载和在线软件升级均中断。
(2)在线下载模式手动升级开关K2被按下，或者上位机系统21输出到升级控制 电路24的控制信号为低电平时，在线软件升级和复位控制电路20工作在在线下载模式。此 时，下位机中央处理器22的软件升级控制端Pl接地，第一开关单元Ql栅极为低电平，第一 开关单元Q1关闭，由于Q1引起反向联动功能，复位端P2保持高电平。复位控制电路23停 止工作，复位功能禁止。在线下载模式启动后，允许上位机系统21通过串口升级或者更新 下位机系统201的软件程序。 (3) JTAG模式，拔掉看门狗信号跳线Jl，禁用复位功能，启动JTAG模式，下位机CPU 的软件升级控制端Pl与复位端P2均为高电平。 本发明在线软件升级控制电路20还可具有其他变更实施方式。例如，所述第一开 关单元Ql、第二开关单元Q2和第三开关单元Q3可以是其他相应速度高的晶体管，还可以 是其他具有三端开关控制功能的元件，也还可以使用与门或者反相器等具有反向功能的器 件。 相较于现有技术，该在线软件升级和复位控制系统20当在线下载模式有效时，看 门狗复位功能被第一开关单元Q1失效，解决在线下载与复位的矛盾问题，同时JTAG模式下 复位功能禁用，能有效协调看门狗复位、在线软件升级、以及JTAG在线调试等功能，方便产 品在线升级和调试。 请参阅图3，是本发明在线软件升级和复位控制系统第二实施方式的电路结构示 意图。该在线升级及复位控制系统30包括上位机系统31、下位机系统(图未示)、复位控 制电路33、升级控制电路34、下载调试接口 35。上位机系统31包括主处理器，其与升级控 制电路34连接，可对升级控制电路34施加控制信号。上位机系统31通过RS232串行接口 连接到下位机。下位机系统包括下位机中央处理器32和外围电路(图未示)。下位机中央 处理器32包括软件升级控制端Pl、复位端P2、通用输入输出端P3和异步串行端口 UART。
7所述下位机中央处理器32可以采用ARM处理器ADuC7026，但不限于ADuC7026，只要具有在 线下载模式及复位的功能的处理器均可应用于该在线升级及复位控制系统30。上位机系统 31通过RS232连接到下位机中央处理器32的异步串行端口 UART。 复位控制电路33包括第一上拉电阻Rl和第二上拉电阻R2、喂狗指示灯Dl、喂狗 信号跳线J1、第一端接电阻R3和第二端接电阻R4、看门狗芯片(Watch dog IC)331和第一 开关单元Q1。看门狗芯片331包括喂狗信号端WDI，手动复位端MR和看门狗复位端RESET。
下位机中央处理器32的通用输入输出端P3依次通过喂狗信号跳线Jl和第一端 接电阻R3连接到看门狗芯片331的喂狗信号输入端WDI。外部电压源VDD依次经由第一上 拉电阻R1、喂狗指示灯D1、喂狗信号跳线J1和第一端接电阻R3连接喂狗信号端WDI。手动 复位端MR经由第二上拉电阻R2连接到外部电压源VDD。看门狗复位端RESET依次经由第 二端接电阻R4、第一开关单元Q1的源极、漏极连接到复位端P2。第一开关单元Q1的栅极 连接到软件升级控制端Pl。升级控制电路34包括第三上拉电阻R5和第四上拉电阻R7、第 一下拉电阻R6、手动升级开关K2、第二开关单元Q2和第三开关单元Q3。第三上拉电阻R5 连接在软件升级控制端Pl和外部电压源VDD之间，也即电压源VDD通过第三上拉电阻R5 连接到第一开关单元Q1的栅极。手动升级开关K2—端连接到第一开关单元Q1的栅极，另 一端接地。引导模式接脚P1还依次通过第二开关单元Q2的漏极、源极基地。第二开关单 元Q2的栅极经由第一下拉电阻R6接地且经由第三开关单元Q3的漏极、源极接地。第三开 关单元Q3的漏极还通过第四上拉电阻R7连接到电压源VDD。第三开关单元Q3的栅极连接 到上位机系统31，用于接收上位机系统31的控制信号。下载调试接口 35连接下位机中央 处理器32，用于为下位机中央处理器32提供下载调试接口，其中，该下载调试接口 35采用 JTAG(Joint Test Action Group)接口。 本发明第二实施方式在线软件升级和复位控制系统30和本发明第一实施方式在 线软件升级和复位控制系统20的结构和工作原理基本相同，其区别在于省略了手动复位 开关Kl及对应的手动复位功能，复位模式利用看门狗进行复位。 相较于现有技术，该在线软件升级和复位控制系统30当在线下载模式有效时，看 门狗复位功能被第一开关单元Q1失效，解决在线下载与复位的矛盾问题，同时JTAG模式下 复位功能禁用，能有效协调看门狗复位、在线软件升级、以及JTAG在线调试等功能，方便产 品在线升级和调试。 请参阅图4，是本发明在线软件升级和复位控制系统的第三实施方式的电路结构 示意图。 该在线升级及复位控制系统40包括上位机系统41、下位机系统(图未示)、复位 控制电路43、升级控制电路44、下载调试接口 45。上位机系统41包括主处理器，其与升级 控制电路44连接，可对升级控制电路44施加控制信号。上位机系统41通过RS232串行接 口连接到下位机。下位机系统包括下位机中央处理器42和外围电路(图未示)。下位机中 央处理器42包括软件升级控制端P1 、复位端P2 、通用输入输出端P3和异步串行端口 UART 。 所述下位机中央处理器42可以采用ARM处理器ADuC7026，但不限于ADuC7026，只要具有在 线下载模式及复位的功能的处理器均可应用于该在线升级及复位控制电路40。上位机系统 41通过RS232连接到异步串行端口 UART。 复位控制电路43包括第一上拉电阻Rl和第二上拉电阻R2、喂狗指示灯Dl、喂狗信号跳线J1、第一端接电阻R3和第二端接电阻R4、看门狗芯片(Watch dog IC)431和第一 开关单元Q1。看门狗芯片431包括喂狗信号端WDI，手动复位端MR和看门狗复位端RESET。
下位机中央处理器42的通用输入输出端P3依次通过喂狗信号跳线Jl和第一端 接电阻R3连接到看门狗芯片331的喂狗信号输入端WDI。外部电压源VDD依次经由第一上 拉电阻Rl、喂狗指示灯Dl、喂狗信号跳线Jl和第一端接电阻R3连接喂狗信号端WDI。手动 复位端MR经由第二上拉电阻R2连接到外部电压源VDD。看门狗复位端RESET依次经由第 二端接电阻R4、第一开关单元Q1的源极、漏极连接到复位端P2。第一开关单元Q1的栅极 连接到软件升级控制端Pl。升级控制电路34包括第三上拉电阻R5、匹配电阻R6和手动升 级开关K2。第三上拉电阻R5连接在软件升级控制端Pl和外部电压源VDD之间，也即电压 源VDD通过第三上拉电阻R5连接到第一开关单元Ql的栅极。手动升级开关K2 —端连接 到第一开关单元Q1的栅极，另一端接地。引导模式接脚P1还经由匹配电阻R6连接到上位 机系统41，用于接收上位机系统41的控制信号。下载调试接口 45连接下位机中央处理器 42。下载调试接口 45采用JTAG(Joint TestAction Group)接口。 本发明第三实施方式在线软件升级和复位控制系统40与图3所示第二实施方式 的在线软件升级和复位控制系统30结构基本相同，其区别在于省略了起反向作用的第 二、第三开关单元Q2、 Q3，采用一个电阻R6来匹配上位机的控制信号。 相较于现有技术，该在线软件升级和复位控制系统40当在线下载模式有效时，看 门狗复位功能被第一开关单元Q1失效，解决在线下载与复位的矛盾问题，同时JTAG模式下 复位功能禁用，能有效协调看门狗复位、在线软件升级、以及JTAG在线调试等功能，方便产 品在线升级和调试。 综上所述，本发明在线软件升级和复位控制电路及其系统能够实现看门狗复位和 /或手动复位，以及实现在线软件下载更新。在JTAG模式软件下载时，只需拔掉跳线Jl即 断开喂狗信号，方便操作，能够有效协调看门狗复位、在线软件升级、以及JTAG在线调试等 功能，方便产品在线升级和调试。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种在线软件升级及复位控制电路，其特征在于包括与外部的下位机连接用于控制所述下位机软件下载升级的升级控制电路和与所述下位机连接用于控制所述下位机复位的复位控制电路，当所述升级控制电路的控制信号为下载使能时，所述复位控制电路的控制信号为复位不能。
2. 如权利要求1所述的在线软件升级及复位控制电路，其特征在于所述复位控制电 路包括第一上拉电阻、第二上拉电阻、喂狗信号跳线、第一端接电阻、第二端接电阻、看门狗 芯片和第一开关单元，所述看门狗芯片包括喂狗信号端、手动复位端和看门狗复位端，所述 下位机依次通过喂狗信号跳线和第一端接电阻连接到看门狗芯片的喂狗信号输入端，外部 电压源依次经由第一上拉电阻、喂狗信号跳线和第一端接电阻连接喂狗信号端，所述手动 复位端经由第二上拉电阻连接到外部电压源，所述看门狗复位端依次经由第二端接电阻、 第一开关单元的源极、漏极连接到下位机，所述第一开关单元的栅极连接到软件升级控制丄山顺。
3. 如权利要求2所述的在线软件升级及复位控制电路，其特征在于所述复位控制电 路还包括手动复位开关，所述手动复位端还经由所述手动复位开关接地。
4. 如权利要求2或3所述的在线软件升级及复位控制电路，其特征在于所述升级控制电路包括第三上拉电阻、第四上拉电阻、第一下拉电阻、手动升级开关、第二开关单元和 第三开关单元，第三上拉电阻连接在软件升级控制端和外部电压源之间，外部电压源通过 第三上拉电阻连接到第一开关单元的栅极，手动升级开关一端连接到第一开关单元的栅 极，另一端接地，引导模式接脚还依次通过第二开关单元的漏极、源极基地，第二开关单元 的栅极经由第一下拉电阻接地且经由第三开关单元的漏极、源极接地，第三开关单元的漏 极还通过第四上拉电阻连接到电压源，第三开关单元的栅极连接到上位机系统，用于接收 上位机系统的控制信号。
5. 如权利要求4所述的在线软件升级及复位控制电路，其特征在于所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元是N型金属氧化物场效应管。
6. 如权利要求4所述的在线软件升级及复位控制电路，其特征在于所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元是与门或者反相器。
7. 如权利要求2或3所述的在线软件升级及复位控制电路，其特征在于升级控制电路包括第三上拉电阻、匹配电阻和手动升级开关，所述第三上拉电阻连接在软件升级控制 端和外部电压源之间，所述手动升级开关一端连接到第一开关单元的栅极，另一端接地，所 述引导模式接脚还经由匹配电阻连接到上位机系统。
8. 如权利要求2或3所述的在线软件升级及复位控制电路，其特征在于所述下载调 试接口采用JTAG接口。
9. 一种在线软件升级及复位控制系统，其特征在于包括上位机系统，下位机系统、复位控制电路、升级控制电路和下载调试接口，下位机系统包括下位机中央处理器，所述上位 机系统通过串行接口连接所述下位机中央处理机，所述复位控制电路连接所述下位机中央 处理器，所述升级控制电路连接所述下位机中央处理器和所述上位机系统，所述下载调试 接口连接所述下位机中央处理器，所述复位控制电路用于为所述下位机中央处理器复位， 所述升级控制电路用于对所述下位机中央处理器进行手动升级或根据上位机系统的控制 信号进行在线升级，所述下载调试接口用于对下位机中央处理器进行调试。
10.如权利要求9所述的在线软件升级及复位控制系统，其特征在于所述下位机中 央处理器包括软件升级控制端和复位控制端，所述升级控制电路连接到所述软件升级控制 端，所述复位控制电路连接到所述复位控制端。
全文摘要
本发明提供一种在线软件升级及复位控制电路，其包括与外部的下位机连接用于控制所述下位机软件下载升级的升级控制电路和与所述下位机连接用于控制所述下位机复位的复位控制电路，当所述升级控制电路的控制信号为下载使能时，所述复位控制电路的控制信号为复位不能。本发明还提供一种采用上述在线软件升级及复位控制电路的系统。本发明在线软件及复位控制电路及其系统能够实现看门狗复位和/或手动复位，以及实现在线软件下载更新。
文档编号G06F1/24GK101751369SQ201010042829
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者赵天锋 申请人:深圳市普博科技有限公司