[发明专利]一种基于无外扩存储器单片机的外设设备程序升级方法

说明书

技术领域

本发明涉及单片机系统领域，尤其涉及一种基于自身不带外扩存储器的单片机外设设备程序远程升级的方法。

背景技术

对于电子产品而言，单片机系统的应用之广泛，可谓家喻户晓。目前，随着芯片性能和应用技术的不断提升，特别是ARM Cortex-M系列32位单片机的切入，单片机系统已经不仅仅满足于低成本、低功耗、简单易用等传统特点，越来越多的高级需求逐渐被提上议程，包括智能化的人机操作界面、全方位的远程升级功能等等，特别是后者，通过它能够在不收回产品的情况下实现固件程序的在线更新，为产品的升级以及功能的完善提供强有力的技术支持。

众所周知，在大多数主从设备的应用场合下，从设备（以下称外设设备）经常由单片机系统构成，成本低廉、系统简单、性能稳定。在这种情况下，作为主机设备的一个附属设备，外设设备内置的存储空间都是很有限的，仅够存放本身的程序，无法留出足够的空间来存放备份程序以实现固件远程升级之用。而如果通过添置额外的存储器来满足使用要求，势必将增加硬件配置的成本费用，也不可取。在这种情况下，唯一可以加以利用的，就是控制该外设设备的主机设备及其双方之间的通讯通道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于无外扩存储器单片机的外设设备程序升级机制。借助主机设备的存储空间，利用外设设备与主机设备之间的通讯通道，双方根据事先约定的协议进行通信，由主机设备进行识别并加以控制，实现外设设备程序的远程升级。其优点是无需对主机设备硬件和外设设备硬件做任何改动，整个机制全部通过软件和协议上的交互来完成，通用性好，可扩展性强。

本发明采用的解决方案是，一种基于无外扩存储器单片机的外设设备程序升级机制，包括一个主机设备和多个外设设备，其中主机设备与各个外设设备之间通过物理总线建立稳定的通讯连接，并且外设设备的程序设计均是采取BootLoader程序引导主程序启动的方式，该BootLoader程序通过端口向物理总线输出告知信号来指示系统的运行状态，并等待应答信号的输入来判断是否需要升级主程序，其步骤包括：

步骤1：主机设备通过有效方式获取到某个外设设备的最新程序文件；

步骤2：主机设备对该最新程序文件的有效性进行判定，若该最新程序文件有效，则执行步骤3；否则，返回执行步骤1；

步骤3：主机设备将该程序文件存储至该主机设备的本机存储器内，然后通过总线控制或者通知该外设设备重启；

步骤4：外设设备重启后，首先运行BootLoader程序，并发送指定协议的告知信号告知主机设备其BootLoader程序已启动；

步骤5：主机设备收到该外设设备的告知信号后，判断是否需要对其程序进行升级，如果需要，则通过总线向外设设备的BootLoader程序发出相应的应答信号；如果不需要，不予应答；

步骤6：外设设备如果在规定时间内收到主机设备的应答信号，则转入程序升级流程；否则，外设设备如果在规定时间内没有收到主机设备的应答信号，完成主程序加载过程，转入主程序开始正常运行； 

步骤7：外设设备程序升级流程中，主机设备按照约定的流控方式，通过物理总线将该外设设备的程序文件传输给该外设设备，该外设设备接收后将其写入该外设设备的本地存储器，覆盖原程序，实现程序文件的远程升级；

步骤8：外设设备程序升级完毕之后，系统重新启动，外设设备再次首先运行BootLoader程序，发送指定协议的告知信号告知主机设备；

步骤9：主机设备收到该外设设备的告知信号后，判断当前是否仍处于外设设备程序升级的过程中，若是，则不予应答，执行步骤10；否则，结束本次升级流程，返回步骤3；

步骤10：外设设备的BootLoader程序在规定时间内没有收到主机设备的应答信号，自动转入主程序开始正常运行，并向主机设备发送连接注册请求，执行步骤11；

步骤11：主机设备在规定时间内收到外设设备的连接注册请求，则判定外设设备的程序已经成功升级完毕并正常运行，结束本次升级流程；否则，判定外设设备的程序升级失败，返回步骤3。

进一步的，所述的物理总线包括：RS-232、RS-486、CAN总线。采用常用、普遍的方式获取某个外设设备的最新程序文件，简单实用，效率高，速度快。

进一步的，所述步骤1中主机设备获取外设设备最新程序文件的有效方式包括：U盘读取、局域网传输、GPRS网络下载。采用常用、普遍的方式获取某个外设设备的最新程序文件，简单实用，效率高，速度快。