嵌入式系统的升级保持装置及其升级保持方法与流程

本发明涉及电子装置领域，具体涉及一种嵌入式系统的升级保持装置及其升级保持方法。

背景技术：

1、在嵌入式系统中，通常需要对其中的软件进行远程升级，其主要是采用具有bypass功能(指旁路功能)的网络终端设备通过网线连接嵌入式系统的网络口来实现的。

2、但是，在嵌入式系统的软件升级过程中，会存在以下问题：(1)嵌入式系统的程序会进行复位，网络终端设备的bypass功能启用，导致该设备与嵌入式系统的网络口之间的连接断开，升级过程被打断；(2)嵌入式系统通常会设置feed watchdog功能(指定期给嵌入式系统的看门狗watchdog发送喂狗信号，以保证系统的正常运行)，在升级时，该feedwatchdog功能不能正常工作，watchdog不会接收到喂狗信号，导致watchdog产生复位，导致升级过程不能完成。

3、然而，目前还没有一种技术，能在嵌入式系统的软件升级过程中，同时禁止bypass功能的启动和watchdog复位功能，并当软件升级结束后，再解除禁止bypass功能的启动和watchdog复位功能，使得网络终端设备和watchdog恢复正常工作。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种嵌入式系统的升级保持装置及其升级保持方法，以解决现有技术中无法对嵌入式系统进行升级保持，在嵌入式系统的软件升级过程中，同时保持bypass功能和watchdog复位功能的禁用，并当软件升级结束后，再恢复bypass功能和watchdog复位功能的问题。

2、本发明提供了一种嵌入式系统的升级保持装置，所述装置包括主控电路、网络电路、bypass控制电路、看门狗禁止复位电路、保持功能触发电路、保持功能解除电路和保持信号电路；

3、所述主控电路的网络信号输入端和网络信号输出端均通过所述网络电路与所述bypass控制电路的网络信号端电连接，所述主控电路的控制信号输出端与所述bypass控制电路的控制信号端、所述看门狗禁止复位电路的输入端、所述保持功能触发电路的输入端和所述保持功能解除电路的输入端均电连接，所述主控电路的控制信号输入端与所述bypass控制电路的控制信号端和所述看门狗禁止复位电路的输出端均电连接；所述保持功能触发电路的输出端和所述保持功能解除电路的输出端与所述保持信号电路的输入端均电连接，所述保持信号电路的输出端与所述bypass控制电路的控制信号端和所述看门狗禁止复位电路的输入端均电连接；

4、所述主控电路用于在所述嵌入式系统启动升级过程时，向所述保持功能触发电路发送保持功能触发信号；

5、所述保持功能触发电路用于接收所述保持功能触发信号，并根据所述保持功能触发信号，控制所述保持信号电路的输出通道开启；

6、所述保持信号电路用于在输出通道开启时，生成保持驱动信号，并将所述保持驱动信号分别发送至所述bypass控制电路和所述看门狗禁止复位电路；

7、所述bypass控制电路用于在接收所述保持驱动信号时，根据所述保持驱动信号控制所述嵌入式系统的旁路功能的禁用，使得所述网络电路与所述bypass控制电路的网络信号端之间的连接成功；

8、所述看门狗禁止复位电路用于在接收所述保持驱动信号时，根据所述保持驱动信号控制所述嵌入式系统的看门狗复位功能的禁用；

9、所述主控电路还用于在所述嵌入式系统完成升级过程时，向所述保持功能解除电路发送保持功能解除信号；

10、所述保持功能解除电路用于接收所述保持功能解除信号，并根据所述保持功能解除信号，控制所述保持信号电路的输出通道关闭；

11、所述bypass控制电路还用于在未接收所述保持驱动信号时，解除所述嵌入式系统的旁路功能的禁用，使得所述网络电路与所述bypass控制电路的网络信号端之间的连接断开；

12、所述看门狗禁止复位电路还用于在未接收所述保持驱动信号时，解除所述嵌入式系统的看门狗复位功能的禁用。

13、可选地，所述保持信号电路包括三极管q10、三极管q11、电阻r8、电阻r78、电阻r80、电阻r81和电阻r93；

14、所述三极管q10的发射极与电路供电端电连接，所述三极管q10的基极通过所述电阻r81与所述保持功能触发电路的输出端和所述保持功能解除电路的输出端均电连接，所述三极管q10的基极还依次通过所述电阻r81和所述电阻r93与所述三极管q11的基极电连接，所述三极管q10的集电极与bypass控制电路的控制信号端和所述看门狗禁止复位电路的输入端均电连接，所述电阻r78的第一端连接在所述三极管q10的发射极与所述电路供电端之间的公共连接端上，所述电阻r78的第二端连接在所述三极管q10的基极与所述电阻r81之间的公共连接端上；

15、所述三极管q11的发射极与所述电路供电端电连接，所述电阻r80的第一端连接在所述三极管q11的发射极与所述电路供电端之间的公共连接端上，所述电阻r80的第二端连接在所述三极管q11的基极与所述电阻r93之间的公共连接端上；所述三极管q11的集电极通过所述电阻r8与所述保持功能解除电路的输出端电连接。

16、可选地，所述保持功能触发电路包括运放器u2、二极管d2、三极管q12、电阻r7、电阻r9、电阻r11、电阻r12、电阻r15、电阻r85、电阻r90、电容c3、电容c4和电容c53；

17、所述运放器u2的电源引脚与所述电路供电端电连接，所述运放器u2的接地引脚接地；所述运放器u2的正相输入引脚依次通过所述电阻r12和所述电容c3与所述主控电路的控制信号输出端电连接，所述电阻r15的第一端和所述电容c4的第一端均连接在所述运放器u2的正相输入引脚与所述电阻r12之间的公共连接端上，所述电阻r15的第二端和所述电容c4的第二端均接地，所述二极管d2的第一端连接在所述电阻r12与所述电容c3之间的公共连接端上，所述二极管d2的第二端接地；所述运放器u2的反相输入引脚通过所述电阻r7与所述电路供电端电连接，所述电阻r9的第一端连接在所述运放器u2的反相输入引脚与所述电阻r7之间的公共连接端上，所述电阻r9的第二端接地；所述运放器u2的输出引脚通过所述电阻r85与所述三极管q12的基极电连接，所述运放器u2的输出引脚还通过所述电阻r11与所述电路供电端电连接；所述电阻r90的第一端和所述电容c53的第一端均连接在所述电阻r85与所述三极管q12的基极之间的公共连接端上，所述电阻r90的第二端和所述电容c53的第二端均接地；所述三极管q12的集电极连接在所述电阻r81与所述电阻r93之间的公共连接端上，所述三极管q12的发射极接地。

18、可选地，所述保持功能解除电路包括运放器u3、二极管d3、三极管q5、三极管q16、电阻r10、电阻r13、电阻r14、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r89、电阻r94、电容c5、电容c6和电容c52；

19、所述运放器u3的电源引脚与所述电路供电端电连接，所述运放器u3的接地引脚接地；所述运放器u3的正相输入引脚依次通过所述电阻r17和所述电容c5与所述主控电路的控制信号输出端电连接，所述电阻r18的第一端和所述电容c6的第一端均连接在所述运放器u3的正相输入引脚与所述电阻r17之间的公共连接端上，所述电阻r18的第二端和所述电容c6的第二端均接地，所述二极管d3的第一端连接在所述电阻r17与所述电容c5之间的公共连接端上，所述二极管d3的第二端接地；所述运放器u3的反相输入引脚通过所述电阻r10与所述电路供电端电连接，所述电阻r13的第一端连接在所述运放器u3的反相输入引脚与所述电阻r10之间的公共连接端上，所述电阻r13的第二端接地；所述运放器u3的输出引脚与所述三极管q5的基极电连接，所述运放器u3的输出引脚还通过所述电阻r14与所述电路供电端电连接；所述电阻r16的第一端连接在所述运放器u3的输出引脚与所述三极管q5的基极之间的公共连接端上，所述电阻r16的第二端接地；所述三极管q5的发射极接地，所述三极管q5的集电极通过所述电阻r94与所述三极管q16的基极电连接，所述保持信号电路中的所述电阻r8连接在所述三极管q5的集电极与所述电阻r94之间的公共连接端上；所述电阻r89的第一端和所述电容c52的第一端均连接在所述电阻r94与所述三极管q16的基极之间的公共连接端上，所述电阻r89的第二端和所述电容c52的第二端均接地；所述三极管q16的发射极接地，所述三极管q16的集电极连接在所述电阻r81与所述电阻r93之间的公共连接端上。

20、可选地，所述看门狗禁止复位电路包括看门狗芯片u1、三极管q1、三极管q2、二极管d1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电容c1和电容c2；

21、所述看门狗芯片u1的电源引脚vdd与电路供电端电连接，所述电容c1的第一端连接在所述看门狗芯片u1的电源引脚vdd与所述电路供电端之间的公共连接端上，所述电容c1的第二端接地；所述看门狗芯片u1的喂狗信号输入引脚wdi与所述主控电路的控制信号输出端电连接，所述电阻r6的第一端连接在所述看门狗芯片u1的喂狗信号输入引脚wdi与所述主控电路的控制信号输出端之间的公共连接端上，所述电阻r6的第二端接地；所述看门狗芯片u1的接地引脚gnd接地，所述看门狗芯片u1的手动复位引脚mr#悬空，所述看门狗芯片u1的硬件复位引脚reset#通过所述电阻r3与所述三极管q1的集电极电连接，所述二极管d1的正极与所述主控电路的控制信号输入端电连接，所述二极管d1的负极连接在所述电阻r3与所述三极管q1的集电极之间的公共连接端上；

22、所述三极管q1的基极通过所述电阻r2与所述三极管q2的集电极电连接，所述三极管q1的发射极与所述电路供电端电连接，所述电阻r1的第一端连接在所述三极管q1的基极与所述电阻r2之间的公共连接端上，所述电阻r1的第二端连接在所述三极管q1的发射极与所述电路供电端之间的公共连接端上；所述三极管q2的基极通过所述电阻r4与所述保持信号电路的输出端电连接，所述电阻r5的第一端和所述电容c2的第一端均连接在所述三极管q2的基极与所述电阻r4之间的公共连接端上，所述电阻r5的第二端、所述电容c2的第二端和所述三极管q2的发射极均接地。

23、可选地，所述bypass控制电路包括bypass驱动子电路和bypass继电器子电路；

24、所述bypass驱动子电路的输入端分别与所述主控电路的控制信号输出端和所述保持信号电路的输出端电连接，所述bypass驱动子电路的输出端分别与所述bypass继电器子电路的输入端和所述主控电路的控制信号输入端电连接；所述bypass继电器子电路还与所述网络电路电连接。

25、可选地，所述bypass驱动子电路包括三极管q3、三极管q4、二极管d8、电阻r52、电阻r53、电阻r54、电阻r55、电阻r56和电容c42；

26、所述二极管d8的负极与所述主控电路的控制信号输出端电连接，所述二极管d8的正极通过所述电阻r53与所述三极管q3的基极电连接，所述三极管q3的发射极与电路供电端电连接，所述三极管q3的集电极分别与所述bypass继电器子电路的输入端和所述主控电路的控制信号输入端电连接；所述电阻r52的第一端和所述电阻r54的第一端均连接在所述电阻r53与所述三极管q3的基极之间的公共连接端上，所述电阻r52的第二端连接在所述三极管q3的发射极与所述电路供电端之间的公共连接端上，所述电阻r54的第二端与所述三极管q4的集电极电连接；

27、所述三极管q4的基极通过所述电阻r55与所述保持信号电路的输出端电连接，所述电阻r56的第一端和所述电容c42的第一端均连接在所述三极管q4的基极与所述电阻r55之间的公共连接端上，所述电阻r56的第二端、所述电容c42的第二端和所述三极管q4的发射极均接地。

28、可选地，所述bypass继电器子电路包括继电器k1、继电器k2、继电器k3、继电器k4、三极管q6、三极管q7、三极管q8、三极管q9、二极管d9、二极管d10、二极管d11、二极管d12、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r62、电阻r64、电阻r65、电阻r66、电阻r67、电容c45、电容c46、电容c47和电容c48；其中，所述继电器k1、所述继电器k2、所述继电器k3和所述继电器k4均为两组切换的双刀双掷继电器；

29、所述三极管q6的基极通过所述电阻r59与所述bypass驱动子电路的输出端电连接，所述电阻r64的第一端和所述电容c45的第一端均连接在所述三极管q6的基极与所述电阻r59之间的公共连接端上，所述电阻r64的第二端、所述电容c45的第二端和所述三极管q6的发射极均接地；所述三极管q6的集电极通过所述二极管d9与+5v供电端电连接；

30、所述继电器k1的线圈的第一端连接在所述三极管q6的集电极与所述二极管d9之间的公共连接端上，所述继电器k1的线圈的第二端连接在所述二极管d9与所述+5v供电端之间的公共连接端上；所述继电器k1的第一动触点、第二动触点、第一常开静触点和第二常开静触点均与所述网络电路电连接，所述继电器k1的第一常闭静触点与所述继电器k3的第一常闭静触点电连接，所述继电器k1的第二常闭静触点与所述继电器k3的第二常闭静触点电连接；

31、所述三极管q7的基极通过所述电阻r60与所述bypass驱动子电路的输出端电连接，所述电阻r65的第一端和所述电容c46的第一端均连接在所述三极管q7的基极与所述电阻r60之间的公共连接端上，所述电阻r65的第二端、所述电容c46的第二端和所述三极管q7的发射极均接地；所述三极管q7的集电极通过所述二极管d10与所述+5v供电端电连接；

32、所述继电器k2的线圈的第一端连接在所述三极管q7的集电极与所述二极管d10之间的公共连接端上，所述继电器k2的线圈的第二端连接在所述二极管d10与所述+5v供电端之间的公共连接端上；所述继电器k2的第一动触点、第二动触点、第一常开静触点和第二常开静触点均与所述网络电路电连接，所述继电器k2的第一常闭静触点与所述继电器k4的第一常闭静触点电连接，所述继电器k2的第二常闭静触点与所述继电器k4的第二常闭静触点电连接；

33、所述三极管q8的基极通过所述电阻r61与所述bypass驱动子电路的输出端电连接，所述电阻r66的第一端和所述电容c47的第一端均连接在所述三极管q8的基极与所述电阻r61之间的公共连接端上，所述电阻r66的第二端、所述电容c47的第二端和所述三极管q8的发射极均接地；所述三极管q8的集电极通过所述二极管d11与所述+5v供电端电连接；所述继电器k3的线圈的第一端连接在所述三极管q8的集电极与所述二极管d11之间的公共连接端上，所述继电器k3的线圈的第二端连接在所述二极管d11与所述+5v供电端之间的公共连接端上；所述继电器k3的第一动触点、第二动触点、第一常开静触点和第二常开静触点均与所述网络电路电连接；

34、所述三极管q9的基极通过所述电阻r62与所述bypass驱动子电路的输出端电连接，所述电阻r67的第一端和所述电容c48的第一端均连接在所述三极管q9的基极与所述电阻r62之间的公共连接端上，所述电阻r67的第二端、所述电容c48的第二端和所述三极管q9的发射极均接地；所述三极管q9的集电极通过所述二极管d12与所述+5v供电端电连接；所述继电器k4的线圈的第一端连接在所述三极管q9的集电极与所述二极管d12之间的公共连接端上，所述继电器k4的线圈的第二端连接在所述二极管d12与所述+5v供电端之间的公共连接端上；所述继电器k4的第一动触点、第二动触点、第一常开静触点和第二常开静触点均与所述网络电路电连接。

35、可选地，所述网络电路包括以太网交换芯片、网络变压器芯片u5、网络变压器芯片u4、以太网连接器j2a、以太网连接器j2b、共模电感l4、共模电感l5、共模电感l6、共模电感l7、电阻r31、电阻r36、电阻r37、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电阻r43、电容c29、电容c30、电容c31、电容c32、电容c33、电容c34、电容c35、电容c36和电容c37；其中，所述以太网连接器j2a和所述以太网连接器j2b均为具有8个引脚和1个端口的以太网连接器；

36、所述主控电路的网络信号输入端和网络信号输出端均与所述以太网交换芯片电连接，所述网络变压器芯片u5的发送数据正极引脚td+、发送数据负极引脚td-、接收数据正极引脚rd+和接收数据负极引脚rd-均与所述以太网交换芯片电连接；所述网络变压器芯片u5的中性点引脚tct1通过所述电容c37接地，所述网络变压器芯片u5的反向点引脚rct1通过所述电容c36接地；

37、所述网络变压器芯片u5的正向差分信号发送引脚tx+与所述共模电感l4的初级线圈的同名端电连接，所述共模电感l4的初级线圈的非同名端与所述继电器k1的第一常开静触点电连接；所述网络变压器芯片u5的反向差分信号发送引脚tx-与所述共模电感l4的次级线圈的同名端电连接，所述共模电感l4的次级线圈的非同名端与所述继电器k1的第二常开静触点电连接；所述网络变压器芯片u5的正向差分信号接收引脚rx+与所述共模电感l6的初级线圈的非同名端电连接，所述共模电感l6的初级线圈的同名端与所述继电器k2的第一常开静触点电连接；所述网络变压器芯片u5的反向差分信号接收引脚rx-与所述共模电感l6的次级线圈的非同名端电连接，所述共模电感l6的次级线圈的同名端与所述继电器k2的第二常开静触点电连接；所述网络变压器芯片u5的时钟输出引脚cmt1依次通过所述电阻r41和所述电容c33接地，所述网络变压器芯片u5的时钟输入引脚cmt2通过所述电阻r43连接在所述电阻r41与所述电容c33之间的公共连接端上；

38、所述以太网连接器j2a的端口与所述以太网连接器j2b的端口连接在一起并接地，所述电阻r31的第一端和所述电容c29的第一端均连接在所述以太网连接器j2a的端口与所述以太网连接器j2b的端口之间的公共连接端上，所述电阻r31的第二端和所述电容c29的第二端均接地；所述以太网连接器j2a的1号引脚与所述继电器k1的第一动触点电连接，所述以太网连接器j2a的2号引脚与所述继电器k1的第二动触点电连接，所述以太网连接器j2a的3号引脚与所述继电器k2的第一动触点电连接，所述以太网连接器j2a的6号引脚与所述继电器k2的第二动触点电连接；所述以太网连接器j2a的4号引脚与5号引脚连接在一起，并依次通过所述电阻r39和电容c31接地；所述以太网连接器j2a的7号引脚与8号引脚连接在一起，并通过所述电阻r37连接在所述电阻r39与电容c31之间的公共连接端上；

39、所述网络变压器芯片u4的发送数据正极引脚td+、发送数据负极引脚td-、接收数据正极引脚rd+和接收数据负极引脚rd-均与所述以太网交换芯片电连接；所述网络变压器芯片u4的中性点引脚tct1通过所述电容c35接地，所述网络变压器芯片u4的反向点引脚rct1通过所述电容c34接地；

40、所述网络变压器芯片u4的正向差分信号发送引脚tx+与所述共模电感l5的初级线圈的同名端电连接，所述共模电感l5的初级线圈的非同名端与所述继电器k3的第一常开静触点电连接；所述网络变压器芯片u4的反向差分信号发送引脚tx-与所述共模电感l5的次级线圈的同名端电连接，所述共模电感l5的次级线圈的非同名端与所述继电器k3的第二常开静触点电连接；所述网络变压器芯片u4的正向差分信号接收引脚rx+与所述共模电感l7的初级线圈的非同名端电连接，所述共模电感l7的初级线圈的同名端与所述继电器k4的第一常开静触点电连接；所述网络变压器芯片u4的反向差分信号接收引脚rx-与所述共模电感l7的次级线圈的非同名端电连接，所述共模电感l7的次级线圈的同名端与所述继电器k4的第二常开静触点电连接；所述网络变压器芯片u4的时钟输出引脚cmt1依次通过所述电阻r40和所述电容c32接地，所述网络变压器芯片u4的时钟输入引脚cmt2通过所述电阻r42连接在所述电阻r40与所述电容c32之间的公共连接端上；

41、所述以太网连接器j2b的1号引脚与所述继电器k3的第一动触点电连接，所述以太网连接器j2b的2号引脚与所述继电器k3的第二动触点电连接，所述以太网连接器j2b的3号引脚与所述继电器k4的第一动触点电连接，所述以太网连接器j2b的6号引脚与所述继电器k4的第二动触点电连接；所述以太网连接器j2b的4号引脚与5号引脚连接在一起，并依次通过所述电阻r38和电容c30接地；所述以太网连接器j2b的7号引脚与8号引脚连接在一起，并通过所述电阻r36连接在所述电阻r38与电容c30之间的公共连接端上。

42、此外，本发明还提供一种嵌入式系统的升级保持方法，采用前述的嵌入式系统的升级保持装置对嵌入式系统进行升级保持，所述方法包括：

43、在所述嵌入式系统启动升级过程时，利用主控电路，向保持功能触发电路发送保持功能触发信号；

44、利用所述保持功能触发电路，接收所述保持功能触发信号，并根据所述保持功能触发信号，控制保持信号电路的输出通道开启；

45、在所述保持信号电路的输出通道开启时，利用所述保持信号电路生成保持驱动信号，并将所述保持驱动信号分别发送至bypass控制电路和看门狗禁止复位电路；

46、利用所述bypass控制电路，在接收所述保持驱动信号时，根据所述保持驱动信号控制所述嵌入式系统的旁路功能的禁用，使得所述网络电路与所述bypass控制电路的网络信号端之间的连接成功；利用所述看门狗禁止复位电路，在接收所述保持驱动信号时，根据所述保持驱动信号控制所述嵌入式系统的看门狗复位功能的禁用；

47、在所述嵌入式系统完成升级过程时，利用所述主控电路，向保持功能解除电路发送保持功能解除信号；

48、利用所述保持功能解除电路，接收所述保持功能解除信号，并根据所述保持功能解除信号，控制所述保持信号电路的输出通道关闭；

49、利用所述bypass控制电路，在未接收所述保持驱动信号时，解除所述嵌入式系统的旁路功能的禁用，使得所述网络电路与所述bypass控制电路的网络信号端之间的连接断开；利用所述看门狗禁止复位电路，在未接收所述保持驱动信号时，解除所述嵌入式系统的看门狗复位功能的禁用。

50、本发明的有益效果：主控电路在启动升级过程时，发出保持功能触发信号，利用保持功能触发电路开启保持信号电路的输出通道，使得该保持信号电路分别向bypass控制电路和看门狗禁止复位电路输出保持驱动信号；基于该保持驱动信号，一方面bypass控制电路控制嵌入式系统的旁路功能禁用，使得网络电路与bypass控制电路的网络信号端之间的连接成功，避免网络电路按照旁路功能启动，导致网络终端设备与嵌入式系统之间的网络断开，打断升级过程；另一方面看门狗禁止复位电路控制嵌入式系统的看门狗复位功能的禁用，使其看门狗复位功能失效，避免因看门狗复位而导致升级过程不能完成；基于旁路功能的禁用和看门狗复位功能的失效，能有效保证嵌入式系统的软件升级过程不被打断，实现软件升级保持，确保嵌入式系统正常软件升级；

51、而当嵌入式系统完成升级过程时，主控电路发出保持功能解除信号，利用保持功能解除电路关闭保持信号电路的输出通道，使得该保持信号电路不分别向bypass控制电路和看门狗禁止复位电路输出保持驱动信号，进而bypass控制电路和看门狗禁止复位电路均未接收到保持驱动信号，此时bypass控制电路由于未接收到保持驱动信号，解除旁路功能的禁用，恢复旁路功能，使得网络电路与bypass控制电路的网络信号端之间的连接断开，进而断开网络终端设备与嵌入式系统之间的网络；同时看门狗禁止复位电路由于未接收到保持驱动信号，恢复看门狗复位功能；

52、本发明的嵌入式系统的升级保持装置及其升级保持方法，能在软件升级过程中，基于旁路功能的禁用和看门狗复位功能的失效，有效保证嵌入式系统的软件升级过程不被打断，实现软件升级保持，确保嵌入式系统正常软件升级；并在软件升级结束后，恢复旁路功能和看门狗复位功能。