专利名称：一种嵌入式远程智能升级装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种嵌入式升级装置，特别涉及一种采用网络控制芯片 RTL8019AS芯片作为沟通单片机与hternet间的桥梁，设计实现嵌入式系统与hternet间的可靠通信任务的用于嵌入式系统软件网络升级的嵌入式远程智能升级装置。
背景技术：
现在的各种电子设备，如标准控制器、仪器仪表、家电等，其中都设有相应的应用程序以对其进行控制操作等，但如果要对应用程序进行升级的话，则必须更换相应的程序存储器芯片，不仅操作繁杂、浪费人力物力，且往往需要将设备返回生产厂家进行处理，造成了很多麻烦及不便。而随着信息技术、计算机网络技术的迅猛发展和广泛普及，人们对hternet的需求也越来越大，Internet所带来的好处也越来越得到体现，使许多的信息家电、智能仪表等设备接入到互联网成为可能，从而实现网络化、智能化的集中管理，带给人们更精彩、更方便的生活方式。以太网(Ethernet)协议已经非常广泛地应用于各种计算机网络，如办公局域网、 工业控制网络、因特网等场合，并且不断地在发展。单片机或微控制器(MCU)，也称为嵌入式系统，已经在各个领域得到了广泛的应用。若将以太网接口嵌入各种被控对象设备中，如标准控制器、仪器仪表、家电等，嵌入式系统能够连接到hternet，进行实时传输、处理、升级、 监控。实现产品远程软件的自动更新升级的目的，从而为将来进行网络化、智能化电子产品开发提供了一种良好的技术平台。
实用新型内容为了解决现有非PC智能设备产品要进行应用软件的更新升级，必须更换相应的程序存储器芯片，操作繁杂、浪费人力物力，且往往需要将设备返回生产厂家进行处理的缺点，本实用新型提供一种真正实现了将8位单片机系统直接与因特网相连。可以使用PC机通过因特网远程访问单片机系统；也可以使用单片机系统将有用的信息通过因特网发送到远端的PC或其它终端上。同时，由于该单片机采用软件来实现各种协议处理，在不改变硬件的情况下，通过以太网下载版本最新、功能更强的用户程序，达到远程软件的自动更新升级目的，满足了用户更高的需求的嵌入式远程智能升级装置。为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是，一种嵌入式远程智能升级装置，包括单片机、网络接口、通信接口和存储器，所述的单片机分别与网络接口、通信接口和存储器通信连接。所述的一种嵌入式远程智能升级装置，还包括人机接口，所述的人机接口包括IXD 显示屏和输入键盘，所述的LCD显示屏和输入键盘分别与单片机通信连接。所述的一种嵌入式远程智能升级装置，所述的单片机为C8051F020单片机。所述的一种嵌入式远程智能升级装置，所述的网络接口采用RTL8019以太网芯片作为控制芯片。 所述的一种嵌入式远程智能升级装置，所述的存储器为64M的SRAM。 所述的一种嵌入式远程智能升级装置，所述的通信接口为RS-232通信接口。本实用新型的技术效果在于，本实用新型可通过网络接口连接Interner，并连接远程服务器以达到使用PC机通过因特网远程访问单片机系统；也可以使用单片机系统将有用的信息通过因特网发送到远端的PC或其它终端上。同时，在不改变硬件的情况下，通过以太网下载版本最新、功能更强的用户程序，达到远程软件的自动更新升级目的，且本实用新型体积小、功耗低、功能强、操作简单，克服了传统的升级带来的不便，节省了成本，提高了效率，满足了用户更高的需求。该方法可以提高系统供应商的产品竞争力和服务效率， 从而为今后开发相对完善的产品积累经验，具有较好的经济效益和社会效益。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型网络连接示意图；图3为本实用新型的存储器接口电路；图4为本实用新型的网络接口电路；图5为本实用新型的通信程序框图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型包括单片机、网络接口、通信接口和存储器，单片机分别与网络接口、通信接口和存储器通信连接。还包括人机接口，人机接口包括IXD显示屏和输入键盘，IXD显示屏和输入键盘分别与单片机通信连接。单片机为C8051F020单片机。网络接口采用RTL8019以太网芯片作为控制芯片。存储器为64M的SRAM。通信接口为RS-232 通信接口。本实用新型通过网络接口连接hternet网络，并且提供一个RS-232通信接口给用户使用。系统可以将从hternet上过来的IP数据报解包后送给通信接口，也可将从通信接口过来的数据封装为IP包送到以太网。本系统的主控部分是由Cygnal公司生产的MCU(C8051F020)。主要控制网络接口的数据交互，监视系统软件版本及检索网络上最新的软件，自动对系统进行升级。网络接口部分包括网络控制器的RTL8019AS、隔离变压器20F001N和RJ45组成。网络控制器RTL8019AS是网络接口的关键，RTL8019AS完成数据链路层及网络层的协议转换、数据的发送与接收等任务。外部数据存储器采用的是 HM628U8(U8KB)，主要用于网络上传、下载数据缓冲，速度等级为80ns的器件，与IOM以太网匹配。外部ROM采用51 (的FLASH SST39LV040，具有在线擦写功能，且擦写速度快，速度等级为70ns，低电压(VCC及I/O 口均为3. 3V)，能直接与C8051F020的I/O电平兼容，主要用于掉电保护，也可以将IP地址、网卡物理地址和其他参数保存，同时支持在系统数据更新。参见图2，本实用新型进行软件的升级过程是由本实用新型发出升级指示，经过 Interner到PC主机，PC主机接受指示后确认，然后开始传送数据，数据经hternet到本实用新型，本实用新型检索PC主机所传输过来的软件版本，并和对象系统的软件版本对比，如果低于PC主机上的版本，本实用新型便下载PC主机上的软件，并更新对象系统的数据， 从而实现对对象系统的升级。参见图3，由于MCU的数据存储器容量有限，对于大的数据保存时，需要扩展外部数据存储器。本系统中，外部SRAM采用的是HM6^128，用来完成对数据的保存。128K字节 8位高速CMOS的静态RAM HM628128,由于C8051F020器件I/O 口支持3. 3V和5V主要用于网络上传、下载数据缓冲，由于本项目主要用于设备智能升级，其数据量不大，如按每帧16K 字节计算，该器件一次可接收8帧数据，完全能满足一般设备程序容量的数据缓冲。采用 512K 的 FLASH SST39LV040 低电压(VCC 及 I/O 口均为 3. 3V)，能直接与 C8051F020 的 I/O 电平兼容、低功耗、高速FLASH，主要用于掉电保存设备相关参数，同时支持在系统数据更新。参见图4，本实用新型装置嵌入式远程智能升级系统网络接口电路。网络接口包括核心器件网络控制器的RTL8019AS、隔离变压器20F001N和RJ45。完成网络互联和远程升级，网络接口设计是关键。通过P4. 2、I/OW、I/OR来划分RTL8019AS和圓6沘128的地址空间。P4. 2接HM628U8的CE脚，低电平时选择圓6观128 ；采用10BASE-T布线标准通过双绞线进行以太网通讯，而RTL8019AS内置了 10BASE-T收发器，所以网络接口的电路比较简单。外接一个隔离LPF滤波器0132，TPIN士为接收线，TPOUT士为发送线，经隔离后分别与 RJ-45接口的RX士、TX士端相连。时钟电路通过T1、T2接口一个20MHz晶振以及2个电容， 实现全双工方式。参见图5，本实用新型装置的嵌入式系统的程序设计主要包括网络驱动程序、通信程序。网络驱动程序主要完成对网络芯片的驱动及通信控制。网络驱动程序包括RTL8019AS 芯片的初始化、发送、接收三部分。对RTL8029AS的初始化就是对其控制寄存器进行初始化设置，从而完成数据的正确发送和接收。本系统就是通过C8051F020来控制RTL8019AS的相关寄存器单元，来实现网络联接和数据通信，达到联网升级的目的。由于完整的TCP/IP等hternet协议将占用大量系统资源，因此在8位单片机上实现上将带来了困难，为了在8位单片机上实现TCP/IP协议，在本系统中，放弃完整的TCP 栈，仅利用TCP/IP协议中的UDP (用户数据报协议)、IP (网络报文协议)、ARP (地址解析协议)及简单的应用层协议成功地实现了单片机的网络互连，既提高了数据传输的速度，又保证了数据传输的正确性。通信程序首先初始化网络设备，网卡IP地址和物理地址存FLASHSST39LV040中，单片机复位后首先读取这些数据以初始化网络。当有数据从RJ45过来，单片机对数据报进行分析，如果是ARP (物理地址解析)数据包，则程序转入ARP处理程序(因为在网络上正是ARP协议将IP地址和物理地址相映射)。如果是IP数据包且传输层使用UDP协议，端口正确，则认为数据报正确，数据解包后，取出数据，再RS-232总线的通信协议重新组成帧，发送给用户产品进行升级。反之，如果单片机从串口收到数据，则将数据按照UDP协议格式打包，送入RTL8019AS， 由RTL8019AS将数据输出到以太网。单片机主要完成数据的解包打包，即主要处理协议的网络层和传输层，链路层部分由RTL8019AS完成。因单片机将数据接收后完整不变地通过串口输出，所以将应用层交付用户来处理，用户可以根据需求对收到的数据进行处理。在单片机的程序处理中，包含了完整的Ara地址解析协议。通过单片机正确设置网关、子网掩码等参数，实现通过以太网单片机与外部因特网上的终端设备的数据通信。
权利要求1.一种嵌入式远程智能升级装置，其特征在于，包括单片机、网络接口、通信接口和存储器，所述的单片机分别与网络接口、通信接口和存储器通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式远程智能升级装置，其特征在于，还包括人机接口，所述的人机接口包括LCD显示屏和输入键盘，所述的LCD显示屏和输入键盘分别与单片机通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式远程智能升级装置，其特征在于，所述的单片机为C8051F020单片机。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式远程智能升级装置，其特征在于，所述的网络接口采用RTL8019以太网芯片作为控制芯片。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式远程智能升级装置，其特征在于，所述的存储器为 64M 的 SRAM。
6.根据权利要求1所述的一种嵌入式远程智能升级装置，其特征在于，所述的通信接口为RS-232通信接口。
专利摘要本实用新型公开了一种嵌入式远程智能升级装置，包括单片机、网络接口、通信接口和存储器，单片机分别与网络接口、通信接口和存储器通信连接。还包括人机接口，人机接口包括LCD显示屏和输入键盘，LCD显示屏和输入键盘分别与单片机通信连接。本实用新型的技术效果在于，本实用新型可通过网络接口连接Interner，并连接远程服务器以达到使用PC机通过因特网远程访问单片机系统；也可以使用单片机系统将有用的信息通过因特网发送到远端的PC或其它终端上。同时，在不改变硬件的情况下，通过以太网下载版本最新、功能更强的用户程序，达到远程软件的自动更新升级目的。
文档编号H04L29/08GK202135171SQ201120248320
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者佘丹妮, 张宇驰, 李德尧, 谭耀辉, 邱丽芳 申请人:佘丹妮, 张宇驰, 李德尧, 谭耀辉, 邱丽芳