基于CAN总线的矿用传感器远程在线升级功能设计

发布时间：2021-10-21 22:45

　　针对目前煤矿井下矿用传感器现场程序升级困难问题,设计了一种基于CAN总线和IAP功能的程序远程更新方法,摆脱了嵌入式软件升级对编程器的依赖。通过对STM32F103微处理器的Flash编程方法和程序启动引导方式进行设计,实现了煤矿井下矿用传感器的在线升级。介绍了整体实现框架、升级程序结构以及流程,详细阐述了IAP程序更新原理。通过现场应用验证可实现矿用总线传感器程序在线更新。 

【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(08)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

系统组成结构图

矿用传感器主要由STM32F103Rx[7]处理器、稳压电源电路、晶振电路、复位电路、CAN总线通信电路、ADC转换外围电路、红外遥控电路及LEC显示电路组成。矿用传感器结构如图2,STM32F103为Cortex-M3[8]内核，具有成本低、功耗低、高性能、实时性好等特点。片上资源比较丰富，包括1路CAN通信接口，5个USART接口、JTAG调试口，4个16位定时器、3路ADC通道等;片内具有256KB的Flash和48KB的SRAM。3 在线升级技术

STM32F103RCT6的片内Flash写保护以扇区为单位，每扇区4 KB，根据Flash容量不同，页大小分为1 KB和2 KB，本文用处理器页大小为2 KB。也就是对FLASH的编程写入以2 KB为单位，本设计传输协议制定也以此为单位进行数据传输。处理器片内256 K的Flash划分为3个区域：第1区域用来存储Bootloader程序，包括Flash操作相关程序、中断向量，硬件驱动、通信协议驱动等；第2区域用来存储正常运行的固件程序；第3区域存储固件升级程序，片上FLASH存储器分区如图3。根据矿用传感器固件大小进行容量划分，矿用传感器固件为28 KB，相对于256 K的Flash有很大的预留空间，每一区域中间可以预留一定的空白区域，防止区域程序重叠。通过修改STM32F103的Bootloader程序或工程的链接脚本可以修改程序存储的起始地址。矿用传感器在出厂时是将Bootloader配置程序烧写到Flash的第1部分，并对该区域进行读写保护，防止升级过程中的误操作把Bootloader程序擦除。第1区域引导程序只能通过下载器编程；第2区域的固件应用程序通过在线方式编程或下载器编程；第3区域升级更新程序通过IAP在线方式编程。当矿用传感器需要进行固件升级时，用户固件程序跳转到Bootloader程序，Bootloader程序不需要对旧版本的用户固件程序进行擦除，直接将新版本的用户固件程序通过CAN总线接口下载到第3区域的Flash中，通过将中断向量表从新映射，使Bootloader程序跳转到第3区域进行运行，从而完成固件程序的更新。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的高可靠IAP在线烧写设计[J]. 李光学,郭燕红,李超,岳宗帅,宋茜.  电子测量技术. 2018(17)
[2]基于STM32系列电子产品的IAP研究[J]. 康燕萍,程小辉,黄鹏.  现代电子技术. 2017(22)
[3]基于CAN总线节点的远程在线升级系统设计[J]. 王建斌,江冰.  单片机与嵌入式系统应用. 2015(07)
[4]基于Cortex-M3的引导程序分析与设计[J]. 朱传宏,沈严,颜云松,徐军.  计算机与数字工程. 2012(10)
[5]STM32用户基于IAP的程序更新技术[J]. 李兴鹤,蔡亮,宋吉波,王鹏,金辛海,时迎亮.  单片机与嵌入式系统应用. 2012(01)
[6]CAN总线应用层协议的研究与实现[J]. 王邦继,刘庆想,李相强,张健穹.  计算机工程与应用. 2011(20)
[7]基于STM32单片机的RS485总线分布式数据采集系统设计[J]. 彭刚,徐庆江,张崇金,王中南.  伺服控制. 2011(02)
[8]基于CAN总线的煤矿安全监测监控系统的设计[J]. 张涛,薛鹏骞,蒋静坪.  煤炭科学技术. 2007(06)



本文编号：3449862