[发明专利]一种系统远程无线升级方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统远程无线升级方法，属于远程升级控制技术领域。

背景技术

市场的机遇和应用技术的成熟常常是一对矛盾，通常不得不一边开拓市场一边完善技术。然而实践是检验真理的唯一标准。系统交接使用之后，用户反馈一些改善功能的意见，另外，长时间使用之后，终端程序隐藏的“bug”也可能会随之浮出水面。这就需要对数据传输终端的程序进行升级，但是设想一下，假如程序需要更新，工作人员得把每个产品的程序更新一遍，不但浪费大量的人力物力，而且直接贻误了开辟市场的时机，对企业造成不可估量的后果。

对单片机的程序烧录传统上是采用并行烧录器。使用这种方法对直插封装的单片机谨慎升级时需要反复插拔，而贴片封装的单片机进行升级需要反复焊接和拆卸，不但操作麻烦，而且容易损坏单片机。在系统中编程(ISP)烧录方式较好地解决了上述问题，这里的”系统”指的是电路系统。是Lattice半导体公司首先提出来的一种让我们能在产品设计、制造过程中的每个环节，甚至在产品卖给最终用户以后，具有对其器件、电路板或整个电子系统的逻辑和功能随时进行重组或重新编程的技术。也就是说给芯片编程的时候不必将芯片移出其运行的电路系统。无论在单片机上，还是在CPLD/FPGA上都得到了广泛的应用。JTAG，即Joint Test Action Group，是联合测试行为组提出的一种边界扫描链的结构。是一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1兼容)，JTAG主要用于边界扫描测试芯片内部信号，但通过某种方式也可以实现编程，采用JTAG编程的方式其实芯片也不需要离开电路系统。JTAG用来对芯片进行测试的基本原理是在器件内部定义一个TAP(Test Access Port：测试访问口)通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。TMS：测试模式选择，用来实现TAP控制器各个状态之间的切换；TCK：测试时钟输入，JTAG操作是与TCK同步的；TDI：测试数据输入，数据通过TDI输入JTAG口；TDO：测试数据输出，数据通过TDO从JTAG口输出；TRST：可选引脚，测试复位，输入引脚，低电平有效，如果JTAG电路不用，可以将其连接到GND。

ISP一般指的是通过SPI接口进行在系统中编程(ISP)；JTAG则是通过JTAG接口进行在系统中编程。ISP：只能进行程序的下载，程序下载速度慢。是一种通用的程序下载方式，所以AVR单片机均支持ISP程序下载(并口ISP下载线、串口ISP下载线)。JTAG：可以进行程序的下载和在线仿真调试，程序下载速度快，现在多数的高级器件都支持JTAG，如CPU、DSP、CPLD、FPGA等)。ISP和JTAG都能把程序从电脑下载到单片机中，都能对芯片的熔丝位和锁定位进行编程。

ISP和JTAG都提供了一个烧录接口，不必取下芯片就可进行烧录，非常方便，尤其是对于贴片封装的芯片。但ISP烧录方式也有其不足之处，每次烧录都必须和计算机或专用烧录设备联机才行。在某些场合需要通过某种远程通信方式进行无人值守的远程升级时，ISP无法满足要求，在应用中编程(IAP)则很好的解决了这个问题。

mega系列的ATMEL单片机都具备引导加载支持的用户程序自编程功能(In-Sysytem Programming by On-chip Boot Program)，它提供了一个真正的由MCU本身自动下载和更新(采用读/写同时"Read-While-Write"进行的方式)程序代码的系统程序自编程更新的机制。利用AVR的这个功能，可以实现在应用编程(IAP)以及实现系统程序的远程自动更新的应用。

IAP的本质就是，MCU可以灵活地运行一个常驻Flash的引导加载程序(Boot Loader Program)，实现对用户应用程序的在线自编程更新。引导加载程序的设计可以使用任何的可用的数据接口和相关的协议读取代码，或者从程序存储器中读取代码，然后将代码写入(编程)到Flash存储器中。引导加载程序有能力读写整个Flash存储器，包括引导加载程序所在的引导加载区本身。引导加载程序还可以对自身进行更新修改，甚至可以将自身删除，使系统的自编程能力消失。引导加载程序区的大小可以由芯片的熔丝位设置，该段程序区还提供两组锁定位，以便用户选择对该段程序区的不同级别的保护。

一般的IAP的方式是采用有线升级方式，配合Windows中的超级终端程序，采用Xmodem传输协议，通过RS232接口下载更新用户的应用程序。