基于中间件对嵌入式设备远程升级的设计与实现
发布时间：2021-03-03 09:51
工业4.0时代,随着物联网技术的不断成熟,信息技术是促进产业变革的重要因素。嵌入式设备高度集成,功率较小,功能可裁剪,通信功能强大,便于与其它设备结合,因此在汽车电子,新型工业设备及智能家电上应用极广。传统使用烧录器对嵌入式设备进行现场下载程序的方式已远不能满足诸如家电,电动汽车控制器软件升级对高频次,便携性,稳定性以及安全性的要求,新近研究往往又把其重点放到终端设备本身,这给嵌入式设备本身增加了不稳定性,使其更繁冗,同时增加了生产成本,只适合价格昂贵,结构和功能复杂的嵌入式设备。本论文对借助“互联网+”中间件对单片机类嵌入式设备进行软件升级展开研究,构建远程访问FTP云服务器实现现场升级方案。用便携升级工具件作为媒介连接远程服务器获取新固件后对ARM系列单片机类嵌入式系统如电动汽车控制器,空调电机控制器等家电的电控软件进行更新。主要研究和工作有以下几个方面:第一,结合汽车电子和工业控制等嵌入式系统工作环境,查阅近年国内外文献并分析比较大量专利。在此之上,构建一种基于升级中间件访问云服务器（软件数据库）升级嵌入式设备的模式。第二,硬件平台搭建,选用STM32F446主控芯片构建升级中间...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
访问服
第2章整体设计和系统架构9连接服务器开始请求下载软件，接收校验信息获取动态IP，并访问服务器成功？对下载文件进行校验，和收到对比校验一致，文件正确？置位下载成功标志，写入FLASH以相应指示灯示意断开服务器结束NYY访问次数超过设定值？NYN图2.2访问服务器流程框图如图2.3是对待升级设备升级的操作流程。首先通过CAN总线或UART接入控制器，在升级工具未被接入网络的情况下，会自动向终端发送升级指令，并持续一段时间，这段时间内将控制器终端复位或重新上电。控制器重新上电或复位后会运行引导程序，如果收到控制器的确认信号则说明连接建立，可以进行备份和升级，如果未收到确认信号，则以指示灯报错，应该去排查嵌入式控制器的接口连接和上电情况。选择已经下载的升级固件，控制器先将原来的用户代码数据传给升级工具并发送特定位置存放的用户程序的校验信息（如果没有原程序会直接进入写数据阶段），确保备份正确。备份完成后，向控制器设备发送新的软件，并且在完成后再要求终端回传收到的程序数据，由升级工具对其进行再次校验并对比两个校验结果。若两者完全相同，则说明数据包的传输正确完整。然后置位升级成功标志并以相应指示灯或数码管显示。如果不一致则重新进入选择步骤，可以选择使用备份程序回退或者使用EEPROM内的软件再次升级。
第2章整体设计和系统架构10上电开始向设备传送数据并再回环接收并备份原代码初始化时钟，通信，存储等外设接入网络服务器成功YN向设备发起升级请求收到确认？远程连接获取更新固件校验通过？以指示灯报错按键选择要升级的程序或退出NYN写入FLASH,以指示灯指示并发送指令退出升级模式Y完成升级，绿色指示灯闪烁图2.3升级工具对设备升级流程2.5总结本章强调总体的功能和系统结构，充分考虑到大量嵌入式设备不具备网络接入或囿于其自身成本或硬件配置的因素无法满足一体化远程升级，突出了将远程数据包的获取与现场对设备的升级分离实现的优点。且本方案采用模块化结构和方便裁剪更替的设计，既可以选择工厂内网或其它稳定的有线网络实现，也可以替换成无线模块以降低对数据远程访问场所的限制。此外，通过备份原有用户程序保证升级不破坏既有功能，这样即使升级失败还可以选择先前版本程序进行版本恢复从而避免因新版本程序有错误而造成终端产品无法继续运行的情况。
【参考文献】：
期刊论文
[1]智慧矿山与5G和WiFi6[J]. 孙继平,陈晖升. 工矿自动化. 2019(10)
[2]基于ISP的矿用传感器在线升级技术[J]. 黄友胜. 煤矿安全. 2019(01)
[3]嵌入式设备远程升级方案设计[J]. 杭万里,张荣. 电子设计工程. 2018(14)
[4]一种低成本高性能的低速电动汽车控制系统[J]. 李浩,黄文新,邱鑫,卜飞飞. 微特电机. 2018(01)
[5]基于多次加载方案的嵌入式飞控软件在线升级方法[J]. 黄彦勃,鲁兴举,郭鸿武. 无线电工程. 2016(12)
[6]基于GPRS通信的MCU固件远程更新技术的实现[J]. 唐洪富,王肖楠. 微型机与应用. 2016(14)
[7]单片机IAP在应用软件升级的方法探究[J]. 周振齐. 数码世界. 2016(05)
[8]ZigBee网络中基于概率CSMA的WiFi干扰避免方法[J]. 唐伟华,石高涛. 计算机工程. 2016(04)
[9]基于PIC单片机的FTP客户端设计[J]. 聂振华. 煤炭技术. 2014(03)
[10]CAN总线分布式系统程序的以太网在线更新[J]. 戈润栋,马旭东. 工业控制计算机. 2013(11)
硕士论文
[1]车载终端系统远程升级安全机制的研究与实现[D]. 施勇.河北科技大学 2016
[2]FTP客户端及服务器系统的设计与实现[D]. 顾彤辰.南京邮电大学 2016
[3]基于CAN总线的Bootloader研究与实现[D]. 王琦.南京邮电大学 2016
[4]基于CAN总线的具有Flash BootLoader功能的强制限速系统[D]. 李庆文.重庆大学 2016
[5]基于ISP/IAP和CAN总线的远程升级系统研制[D]. 张萌.中国海洋大学 2013
[6]基于ZigBee的边境地区监控系统组网技术研究[D]. 吕海超.南京理工大学 2013
[7]汽车电子测试平台CAN总线通信实时性与可靠性研究[D]. 宫夏.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：3061061
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
访问服
第2章整体设计和系统架构9连接服务器开始请求下载软件，接收校验信息获取动态IP，并访问服务器成功？对下载文件进行校验，和收到对比校验一致，文件正确？置位下载成功标志，写入FLASH以相应指示灯示意断开服务器结束NYY访问次数超过设定值？NYN图2.2访问服务器流程框图如图2.3是对待升级设备升级的操作流程。首先通过CAN总线或UART接入控制器，在升级工具未被接入网络的情况下，会自动向终端发送升级指令，并持续一段时间，这段时间内将控制器终端复位或重新上电。控制器重新上电或复位后会运行引导程序，如果收到控制器的确认信号则说明连接建立，可以进行备份和升级，如果未收到确认信号，则以指示灯报错，应该去排查嵌入式控制器的接口连接和上电情况。选择已经下载的升级固件，控制器先将原来的用户代码数据传给升级工具并发送特定位置存放的用户程序的校验信息（如果没有原程序会直接进入写数据阶段），确保备份正确。备份完成后，向控制器设备发送新的软件，并且在完成后再要求终端回传收到的程序数据，由升级工具对其进行再次校验并对比两个校验结果。若两者完全相同，则说明数据包的传输正确完整。然后置位升级成功标志并以相应指示灯或数码管显示。如果不一致则重新进入选择步骤，可以选择使用备份程序回退或者使用EEPROM内的软件再次升级。
第2章整体设计和系统架构10上电开始向设备传送数据并再回环接收并备份原代码初始化时钟，通信，存储等外设接入网络服务器成功YN向设备发起升级请求收到确认？远程连接获取更新固件校验通过？以指示灯报错按键选择要升级的程序或退出NYN写入FLASH,以指示灯指示并发送指令退出升级模式Y完成升级，绿色指示灯闪烁图2.3升级工具对设备升级流程2.5总结本章强调总体的功能和系统结构，充分考虑到大量嵌入式设备不具备网络接入或囿于其自身成本或硬件配置的因素无法满足一体化远程升级，突出了将远程数据包的获取与现场对设备的升级分离实现的优点。且本方案采用模块化结构和方便裁剪更替的设计，既可以选择工厂内网或其它稳定的有线网络实现，也可以替换成无线模块以降低对数据远程访问场所的限制。此外，通过备份原有用户程序保证升级不破坏既有功能，这样即使升级失败还可以选择先前版本程序进行版本恢复从而避免因新版本程序有错误而造成终端产品无法继续运行的情况。
【参考文献】：
期刊论文
[1]智慧矿山与5G和WiFi6[J]. 孙继平,陈晖升. 工矿自动化. 2019(10)
[2]基于ISP的矿用传感器在线升级技术[J]. 黄友胜. 煤矿安全. 2019(01)
[3]嵌入式设备远程升级方案设计[J]. 杭万里,张荣. 电子设计工程. 2018(14)
[4]一种低成本高性能的低速电动汽车控制系统[J]. 李浩,黄文新,邱鑫,卜飞飞. 微特电机. 2018(01)
[5]基于多次加载方案的嵌入式飞控软件在线升级方法[J]. 黄彦勃,鲁兴举,郭鸿武. 无线电工程. 2016(12)
[6]基于GPRS通信的MCU固件远程更新技术的实现[J]. 唐洪富,王肖楠. 微型机与应用. 2016(14)
[7]单片机IAP在应用软件升级的方法探究[J]. 周振齐. 数码世界. 2016(05)
[8]ZigBee网络中基于概率CSMA的WiFi干扰避免方法[J]. 唐伟华,石高涛. 计算机工程. 2016(04)
[9]基于PIC单片机的FTP客户端设计[J]. 聂振华. 煤炭技术. 2014(03)
[10]CAN总线分布式系统程序的以太网在线更新[J]. 戈润栋,马旭东. 工业控制计算机. 2013(11)
硕士论文
[1]车载终端系统远程升级安全机制的研究与实现[D]. 施勇.河北科技大学 2016
[2]FTP客户端及服务器系统的设计与实现[D]. 顾彤辰.南京邮电大学 2016
[3]基于CAN总线的Bootloader研究与实现[D]. 王琦.南京邮电大学 2016
[4]基于CAN总线的具有Flash BootLoader功能的强制限速系统[D]. 李庆文.重庆大学 2016
[5]基于ISP/IAP和CAN总线的远程升级系统研制[D]. 张萌.中国海洋大学 2013
[6]基于ZigBee的边境地区监控系统组网技术研究[D]. 吕海超.南京理工大学 2013
[7]汽车电子测试平台CAN总线通信实时性与可靠性研究[D]. 宫夏.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：3061061
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