專利名稱：通過控制模塊主備用方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程下載的系統(tǒng)及方法，尤其涉及通過控制模塊主備用方 式實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的系統(tǒng)及其方法。 —
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的工業(yè)控制、醫(yī)療、
通訊、消費(fèi)等電子產(chǎn)品日趨智能化，以微處理器(MCU)為核心的嵌入式 系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，對這些智能化設(shè)備進(jìn)行管理也成為嵌入式應(yīng)用的一 個重點。用戶可以通過設(shè)備所提供的智能接口，如串口、并口、以太網(wǎng)口 等，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)INTERNET、調(diào)制解調(diào)器MODEM、通用分組無線業(yè)務(wù) GPRS、低壓電力線載波等傳輸通道，在網(wǎng)管中心實現(xiàn)"三遙(遙測、遙信、 遙控)"功能；對其進(jìn)行配置、管理和監(jiān)控?；赥CP/IP的以太網(wǎng)接口是 未來的發(fā)展方向。
一般來說，廠商售出嵌入式設(shè)備后，還要承擔(dān)相應(yīng)售后服務(wù)。經(jīng)常會有 如下情況隨著設(shè)備在各地的運(yùn)行，逐步會暴露出很多設(shè)計時沒有考慮到 的缺陷或故障；這時候需要廠家更改軟件，進(jìn)行升級；另外，不同的用戶 在使用時也會提出不同的需求和變更，也需要廠家進(jìn)行軟件的定制或升級。
通過出差到用戶處，對出售的嵌入式設(shè)備進(jìn)行軟件現(xiàn)場升級和維護(hù)，顯 然會增加廠商的維護(hù)成本，同時服務(wù)及時性較差。軟件在現(xiàn)場升級時，可 能需要用專業(yè)編程器、或者通過在應(yīng)用中編程(IAP, In Applicaton Programming)來實現(xiàn)。顯然，IAP實現(xiàn)要筒單、方便得多。目前，C8051F、 SST89C54、 uPSD32、 ATMEGA128等等眾多在市場上流行的8位微處理器MCU，都具備內(nèi)置FLASH功能，并且都支持在應(yīng)用中編程IAP,非常方便 軟件的現(xiàn)場升級。.
一般情況下，8位微處理器MCU程序空間很有限。如ATMEL公司的 ATMEGA128,具備128KB的程序空間；ATMEGA2561,具備256KB的程 序空間；但是，支持IAP的引導(dǎo)程序BOOT空間都只有8KB。由于引導(dǎo)程 序BOOT空間太小，無法容納TCP/IP、檔案傳輸協(xié)議ZMODEM等復(fù)雜的 協(xié)議棧，因此，只能支持簡單協(xié)議的現(xiàn)場下載，無法通過INTERNET、 MODEM等方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載。
因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)與發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供通過控制模塊主備用方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的系統(tǒng) 及其方法，減少系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用，提高軟件下載升級的及時性，快速方便地 實現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程下載。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種通過控制模塊熱備份實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括 控制模塊、仲裁模塊、用戶應(yīng)用電路；所述仲裁模塊分別與所述控制模塊、 所述用戶應(yīng)用電路通訊連才婁；
所述控制模塊又包括主控制模塊、從控制模塊；
所述仲裁模塊，用來通過檢測控制模塊運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生選通控制信號 對控制模塊進(jìn)行選通仲裁；
所述控制模塊，用來執(zhí)行下載數(shù)據(jù)信息的傳輸操作、或執(zhí)行遠(yuǎn)程下載 升雙操作；
所述用戶應(yīng)用電路，為系統(tǒng)提供相應(yīng)的接口電路。
所述的系統(tǒng)，其中，所述控制模塊為微處理器。
所述的系統(tǒng)，其中，所述仲裁模塊包括雙口隨機(jī)存儲器，所述雙口隨機(jī)存儲器又分為三個信息區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)、主控制模塊信息區(qū)、從控制模 塊信息區(qū)；
所述系統(tǒng)信息區(qū)，用來存儲當(dāng)前系統(tǒng)信息； 所述主控制才莫塊，用來存儲主控制模塊信息； 所述從控制才莫塊，用來存儲從控制模塊信息。
所述的系統(tǒng)，其中，所述仲裁模塊還包括兩個電池及其供電電路，所 述電池與外電源并聯(lián)，形成三路取電方式。
所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶應(yīng)用電路包括遠(yuǎn)程下載接口電路。 一種通過控制模塊熱備份實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的方法，其步驟如下
A、 檢測主控制模塊運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生故障，給出故障信號，并通知從控制 模塊
B、 檢測從控制模塊運(yùn)行狀態(tài)正常，向仲裁模塊、以及主控制模塊發(fā)送 運(yùn)行正常信號，并申請系統(tǒng)控制權(quán)
C、 向從控制^t塊發(fā)送選通控制信號，從控制;f莫塊根據(jù)選通控制信號獲 得系統(tǒng)控制權(quán)，運(yùn)行于應(yīng)用程序區(qū)，執(zhí)行遠(yuǎn)程下載后臺與主控制模塊間下 載數(shù)據(jù)信息的解析和轉(zhuǎn)發(fā)操作；
D、 主控制模塊運(yùn)行于引導(dǎo)程序區(qū)，根據(jù)所述下載數(shù)據(jù)信息，更新自身 應(yīng)用程序，實現(xiàn)下載升級。
所述的方法，其中，所述D步驟之后還包括主控制模塊申請系統(tǒng)控 制權(quán)，并獲得系統(tǒng)控制權(quán)，轉(zhuǎn)入應(yīng)用程序區(qū)，執(zhí)行遠(yuǎn)程下載后臺與從控制 模塊間下載數(shù)據(jù)信息的解析和轉(zhuǎn)發(fā)操作。
所述的方法，其中，所述D步驟之后還包括所述從控制模塊放棄系 統(tǒng)控制權(quán)，轉(zhuǎn)入引導(dǎo)程序區(qū)，根據(jù)遠(yuǎn)程下載后臺與從控制模塊間的下載數(shù) 據(jù)信息，更新自身應(yīng)用程序，實現(xiàn)下載升級。
本發(fā)明提供的一種通過控制模塊主備用方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的系統(tǒng)及其 方法，其方法，由于采用了從控制模塊根據(jù)選通控制信號獲得系統(tǒng)控制權(quán)，運(yùn)行于應(yīng)用程序區(qū)，執(zhí)行遠(yuǎn)程下載后臺與主控制模塊間下載數(shù)據(jù)信息的傳
輸操作；主控制;f莫塊運(yùn)行于引導(dǎo)程序區(qū)，根據(jù)所述下載數(shù)據(jù)信息，更新自 身應(yīng)用程序，實現(xiàn)下栽升級的方式,克服了現(xiàn)有技術(shù)由于引導(dǎo)程序BOOT空 間不足，無法實現(xiàn)復(fù)雜的遠(yuǎn)程下載的問題，同時降低軟件下載升級的費(fèi)用、 提高響應(yīng)的及時性，保障了下栽程序期間，系統(tǒng)可以正常工作，提高了系 統(tǒng)可靠性。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的雙口 RAM存貯區(qū)分配圖3為本發(fā)明的仲裁模塊方案示意圖4為本發(fā)明的主從控制模塊MCU實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載運(yùn)行示意圖；圖5為本發(fā)明的仲裁器方案示意圖6為本發(fā)明的雙口 RAM、電池供電電路圖7為本發(fā)明的仲裁器電路圖8為本發(fā)明的控制模塊MCU軟件程序流程圖9為本發(fā)明的控制模塊下載程序流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的各較佳實施例進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。 本發(fā)明的核心思想是借用MCU的應(yīng)用程序空間遠(yuǎn)比引導(dǎo)程序BOOT 區(qū)間大，能夠勝任遠(yuǎn)程下載復(fù)雜應(yīng)用的特點，通過雙MCU主備用方式，借 用一塊MCU的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程下載復(fù)雜協(xié)議和近端IAP簡單協(xié)議的轉(zhuǎn) 發(fā)，另一塊MCU執(zhí)行的下載操作。通過仲裁模塊上雙路電池供電的雙口 RAM,實現(xiàn)主控制模塊、從控制模塊的高速數(shù)據(jù)保存和交換；通過一個簡單可靠的仲裁器模塊，實現(xiàn)控制模塊的選通；軟件上，兩塊主從控制模塊 同時工作，交換lt據(jù)，比較判斷，分析偵查故障點，保障正常無故障的控 制模塊擁有系統(tǒng)的控制權(quán)。擁有系統(tǒng)控制權(quán)的控制模塊，運(yùn)行于應(yīng)用程序 區(qū)，有足夠的程序空間，通過遠(yuǎn)程下載接口電路，接收下載數(shù)據(jù)，通過I2C、 同步串行外設(shè)接口 SPI、通用異步接收/發(fā)送裝置UART等內(nèi)部總線和簡 單協(xié)議，傳遞到另一個控制模塊的引導(dǎo)程序BOOT;在另一個控制模塊的 引導(dǎo)程序BOOT程序內(nèi)部，通過IAP方式，更新自身的應(yīng)用程序。反之亦 然。通過兩塊控制模塊主備用方式的方式，實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載。
本發(fā)明的遠(yuǎn)程下載裝置，如圖l所示，其包括主控模塊、從控模塊、 仲裁模塊、用戶應(yīng)用電路，所述仲裁模塊分別與所述主控模塊、從控模塊 通訊連接，所述仲裁器模塊還與所述用戶應(yīng)用電路通訊連接；
所述仲裁模塊，用來通過檢測兩控制模塊的狀態(tài)，產(chǎn)生片選信號仲裁 其中一正?？刂颇K獲得控制權(quán)、選通，使其形成選通控制模塊，則另一 控制模塊為未選通控制模塊；
所述用戶應(yīng)用電i 各包括遠(yuǎn)程下載接口電路，所述遠(yuǎn)程下載接口電路 可以為以太網(wǎng)接口電路或MODEM接口電路等等，其可以根據(jù)需要直接放 置到用戶應(yīng)用電路中，也可以不在用戶應(yīng)用電路中。
所述仲裁模塊又包括有仲裁器電路、雙口 RAM、電池、供電電路； 所述用戶應(yīng)用電路還包括緩存電路、三態(tài)隔離電路；
所述緩存電路，為所有輸入到控制模塊的信號提供信號通道；
所述三態(tài)隔離電路分別與兩控制模塊相連，同時還與所述仲裁模塊相 連。由所述仲裁模塊產(chǎn)生片選信號來確定所述三態(tài)隔離電路與哪一控制模 塊通訊相通；
所有控制模塊的輸入信號通過緩存電路，同時進(jìn)入兩控制模塊；而其 他輸出、雙向傳輸信號，通過三態(tài)隔離電路，與兩塊控制模塊相連；三態(tài) 隔離電路，由仲裁器產(chǎn)生的片選信號來選通；所述控制模塊，用來檢測輸入的信息量，并且根據(jù)檢測信息和雙口
RAM的信息；輸出必要的控制量，而這些控制量是否能夠有效輸出，則由 仲裁模塊的選通信號決定；
所述仲裁模塊，用來檢測兩個控制模塊的狀態(tài)，并根據(jù)他們的狀態(tài)產(chǎn) 生片選信號，決定哪一控制模塊獲得控制權(quán)；獲得控制權(quán)的控制模塊，稱 為選通控制模塊，能夠?qū)⑵渌行盘柧€與用戶應(yīng)用電路連通，同時驅(qū)動輸 出鎖存器；另外一控制模塊則為未選通控制模塊，其不具備控制輸出的功 能，但仍然可以;險測輸入信號；隨時做好接收控制權(quán)，成為選通控制模塊 的準(zhǔn)備；
所述雙口 RAM存貯空間分為三部分如圖2所示。第一部分為系統(tǒng)區(qū)， 存貯著當(dāng)前系統(tǒng)的配置、參數(shù)、控制等信息；第二部分為主控制模塊信息 存貝i區(qū)、第三部分為從控制模塊信息存貯區(qū)；分別存貯著主控制模塊、從 控制模塊的輸入釆集信息、狀態(tài)、告警、以及控制輸出信息等。兩塊控制 模塊都能夠訪問雙口 RAM的全部地址空間；實現(xiàn)信息交換。兩塊控制模塊 還能夠?qū)崿F(xiàn)配置、控制信息的同步更新；同時，各控制模塊復(fù)位后，能夠 第一時間讀取系統(tǒng)區(qū)信息，自動更新自身的配置和參數(shù)信息。第二、三部 分信息存貯區(qū)，都能夠;陂兩塊控制模塊訪問；這樣，這兩個控制模塊能夠 彼此互通，獲悉自己和對方的所有信息，可以方便判斷自身和對方是否存 在故障，以及故障存在的可能位置；并以此判斷決定，應(yīng)該由哪一個控制 模塊投入運(yùn)行；輸出正確的信號給仲裁模塊；由仲裁模塊產(chǎn)生最終的片選 信號。
控制輸出信號具有鎖存功能。這樣，即使兩個控制模塊都出現(xiàn)故障，控 制輸出信號依舊可以維持以前的正確狀況，不會產(chǎn)生紊亂，不會對系統(tǒng)造成 影響；
仲裁模塊為了保存數(shù)據(jù)，增加電池和供電電路，采用兩個電池、以及 外電源并聯(lián)，形成三路取電方式，確保雙口 RAM和輸出控制鎖存器的供電穩(wěn)定。同時，為了確保雙口 RAM的正常訪問，即確保電源波動或者異常的 情況下，雙口 RAM中數(shù)據(jù)的穩(wěn)定；所述仲裁模塊還增加了非易失性隨機(jī) 訪問存儲器NVRAM控制器，斷電后仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)，如圖3所示。
本發(fā)明的通過控制模塊主備用方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的方法，兩個控制模 塊程序相同，除完成必要的業(yè)務(wù)操作，還包括以下步驟
51、 啟動控制模塊，并進(jìn)行初始化和自檢操作； 判斷控制模塊否存在故障；如有故障，向仲裁模塊和另一控制模塊發(fā)
出故障信號；
52、 初始化和自沖企通過后，首先從雙口 RAM系統(tǒng)信息區(qū)取出系統(tǒng)配置 和參數(shù)信息，進(jìn)行必要的校驗，判斷所述系統(tǒng)配置和參數(shù)信息是否正確； S3、當(dāng)所述系統(tǒng)配置和參數(shù)信息正確，則將其更新到控制模塊內(nèi)；
當(dāng)所述系統(tǒng)配置和參數(shù)信息錯誤，則在控制才莫塊內(nèi)部存貯器中，讀取 自身保存的信息；經(jīng)過相同的校驗后，對雙口 RAM系統(tǒng)區(qū)信息進(jìn)行更新。 對于多數(shù)嵌入式應(yīng)用而言，控制模塊具有內(nèi)部存貯器，避免掉電丟失重要 信息；
54、 必要時，取出雙口 RAM中主控制模塊、從控制模塊信息存貯區(qū)信 息，確保獲取連續(xù)的正確信息，不因控制模塊的切換造成信息波動；
55、 檢測當(dāng)前控制模塊狀態(tài)，若當(dāng)前控制模塊為主控制模塊，則所述 當(dāng)前控制模塊向仲裁模塊和另 一控制模塊即從控模塊送出系統(tǒng)正常信號 "MAST一OK"，并且定時送出運(yùn)行信號"MAST一RUN"，表明軟件運(yùn)行正常；
56、 主控制模塊，定期讀取雙口 RAM系統(tǒng)區(qū)信息，根據(jù)讀取的配置和 參數(shù)信息，對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制；并把監(jiān)測和控制的信息保存到主控制 模塊信息存貯區(qū)。同時定期讀取從控制模塊信息存貯區(qū)內(nèi)容；并將主控制 模塊、從控制模塊信息存貯區(qū)信息進(jìn)行對比，若主控制模塊故障，就發(fā)出 系統(tǒng)故障信號"MAST一ERROR",通知從控制沖莫塊。
57、 從控制模塊，定期讀取雙口 RAM系統(tǒng)區(qū)信息，根據(jù)讀取到的配置和參數(shù)信息，對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制；并把監(jiān)測和控制信息保存到從控制 模塊信息存貯區(qū)。定期讀取主控制模塊信息存貯區(qū)信息；并且對比主控制 模塊、從控制模塊信息存貯區(qū)信息，若從控制模塊系統(tǒng)故障，則發(fā)出系統(tǒng) 故障信號"SLAVE-ERROR，，；否則，發(fā)出系統(tǒng)正常信號"SLAVE—OK，，；
58、 當(dāng)所述從控制模塊發(fā)現(xiàn)本從控制模塊運(yùn)行正常，且檢測到主控制 模塊發(fā)出的"MAST—ERROR"信號；則向仲裁模塊和主控制模塊定時送出運(yùn) 行信號"SLAVE—RUN",表明軟件正常運(yùn)行，并且申請獲得控制權(quán)，接管系 統(tǒng)；
59、 仲裁模塊檢測到從控制模塊的在位運(yùn)行信號"SLAVE—EXT"、系統(tǒng) 正常信號"SLAVE —OK"和系統(tǒng)運(yùn)行信號"SLAVE _10^，，后，發(fā)出選通控制 信號，通知整個系統(tǒng)，則從控制模塊獲得控制權(quán)，成為選通控制模塊；
510、 只有獲得控制;f又的選通控制模塊，才可以對雙口 RAM系統(tǒng)信息 存貯區(qū)進(jìn)行寫操作。^a無論是否是選通控制才莫塊，都可以對全部雙口 RAM 空間進(jìn)行讀操作。
511、 獲得控制權(quán)的選通控制模塊，才能夠控制輸出；但無論是否選通， 控制模塊都可以接收輸入信號；
以下步驟為主從控制it塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的過程，如圖4所示。
512、 成為選通控制模塊的從控制模塊運(yùn)行在應(yīng)用程序區(qū)，完成正常的 業(yè)務(wù)功能。同時通過下載接口和協(xié)議棧(如TCP/IP)，接收遠(yuǎn)程下載的數(shù)據(jù)；
513、 所述從控制模塊根據(jù)判斷遠(yuǎn)程后臺請求下載命令，觸發(fā)成為未選 通控制模塊的主控制模塊轉(zhuǎn)入到引導(dǎo)程序BOOT空間進(jìn)行運(yùn)行，執(zhí)行下載 升級操作；
514、 所述從控制才莫塊完成遠(yuǎn)程下載后臺和所述主控制才莫塊間的通訊轉(zhuǎn) 發(fā)功能；比如完成復(fù)雜的TCP/IP、 ZMODEM協(xié)議和內(nèi)部簡單的SPI、 I2C 協(xié)議之間的轉(zhuǎn)發(fā)；
515、 所述主控制模塊運(yùn)行于引導(dǎo)程序BOOT區(qū)，把下裁接收的數(shù)據(jù)，通過IAP，對自身的應(yīng)用程序區(qū)進(jìn)行編程，即執(zhí)行遠(yuǎn)程下載升級；
516、 所述主控制纟莫塊完成遠(yuǎn)程下載升級后，通知所述從控制模塊和遠(yuǎn) 程下載后臺結(jié)束下載操作；同時所述主模塊跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序區(qū),正常運(yùn)行業(yè) 務(wù)代碼；
517、 如果所述主控制模塊下載升級成功，還可以通知從控制模塊和遠(yuǎn) 程下載后臺，是否也對當(dāng)前從控制模塊進(jìn)行下載升級。如果需要，則主控 制模塊申請控制權(quán)，被選通，形成選通控制模塊，而從控制模塊放棄控制 權(quán)，形成未選通控制^t塊；
518、 所述主控制才莫塊申請控制權(quán)成功后，接管系統(tǒng)；同時觸發(fā)從控制 模塊轉(zhuǎn)入到引導(dǎo)程序BOOT空間進(jìn)行運(yùn)行，執(zhí)行下載升級操作；
519、 重復(fù)步驟S12至S16，即完成另一個控制模塊的下載升級操作。 采用本發(fā)明所述方法和裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，完全實現(xiàn)了 MCU的遠(yuǎn)
程下載功能；并且通過MCU主備用方式的方式；達(dá)到了下載過程中不影響 正常業(yè)務(wù)的運(yùn)行效果；即使下載錯誤或者中止，還能以原先的版本正常運(yùn) 行；具備很好的實用性和可靠性
本實施例以通信電源上的監(jiān)控單元為作為控制模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載為例 進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。監(jiān)控單元使用以ATMEL公司8位(8根數(shù)據(jù)線，8 位指令)微處理器ATMEGA128為核心，構(gòu)建成監(jiān)測和控制通信電源系統(tǒng)的 嵌入式應(yīng)用。其中，ATMEGA128具備128KB的片上FLASH,另外有4KB 的片上RAM、 4KB的電可擦寫可編程只讀存儲器EEPROM。 128KB的片 上FLASH為程序空間，分配120KB作為應(yīng)用程序(APPLICATION)區(qū)， 8KB作為引導(dǎo)程序BOOT區(qū)；引導(dǎo)程序BOOT區(qū)間可以對APPLICATION 區(qū)進(jìn)行自編程，即IAP。使用兩片ATMEGA128構(gòu)成主從控制模塊?？刂?模塊和用戶應(yīng)用電路間信號都通過三態(tài)緩沖器74LS245/74LS244實現(xiàn)緩沖 和隔離。用戶應(yīng)用電路中，通過RTL8019構(gòu)成以太網(wǎng)接口，實現(xiàn)TCP/IP 通訊和遠(yuǎn)程下載。仲裁模塊一個重要的部分就是仲裁器。仲裁器通過檢測主從控制模塊 的運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生片選信號，以此來決定哪一個控制模塊獲得控制權(quán)。這 是一個非常重要和關(guān)鍵的部分。因此，仲裁器的設(shè)計必須極其可靠。元器
件最少、電路最簡單、無軟件參與，可以保障極高的可靠性。本實施例選
用了一個74HC123單穩(wěn)觸發(fā)器、 一個74HC02邏輯門和幾個電阻電容即完 成了仲裁，如圖5所示。本仲裁器具備主控制模塊優(yōu)先級原則。只有當(dāng)從 控制模塊在位(信號"SLAVE—EXT"有效)、從控制模塊運(yùn)行正常(信號 "SLAVE 一OK，，有效)和從控制模塊軟件周期性的運(yùn)行正常(信號"SLAVE _111^，，有效)，三者同時滿足后，從控制模塊才能獲得控制權(quán)。這三個信號 都是從控制模塊發(fā)出的信號。換言之，如果主控制模塊產(chǎn)生故障且從控制 模塊正常，則從控制4莫塊獲得控制權(quán)；否則主控制一莫塊獲得控制權(quán)。
同時，仲裁模塊上還有雙口 RAM供兩塊控制模塊數(shù)據(jù)的保存和交換； 有電池和NVRAM控制器保障掉電不丟失數(shù)據(jù)。如圖6所示，這里選用了 IDT7006作為雙口 RAM,它提供了兩套總線供兩個MCU進(jìn)行訪問。L—AB、 L—DB表示左邊MCU (即主控模塊)的地址、數(shù)據(jù)總線；RD—L、 WR—L、 CS7006一L分別表示左邊MCU (即主控模塊)的讀、寫和片選信號。同理， WR一R、 CS7006—R分別表示右邊MCU (即從控模塊)的寫和片選信號。 選擇了 DS14287作為NVRAM控制器，這是為了保證IDT7006掉電數(shù)據(jù)不 丟失。由于IDT7006具備主、從控制模塊譯碼訪問使用的兩個片選信號； 因此，需要兩塊DS14287。另外，DS14287具有內(nèi)部的鋰電，因此，不需 要再外加電池。同時，兩塊鋰電并聯(lián)工作，可靠性更高。為了并聯(lián)鋰電， 采用兩個理想二極管LTC4411,理想二極管具備極低的正向壓降。另外， 又從外電源通過一個肖特基二極管并聯(lián)供電。這樣，通過三路取電，保障 了雙口RAM的可靠供電，如圖7所示。
兩塊控制模塊的輸出信號，通過選通控制信號，經(jīng)由隔離驅(qū)動器后并 聯(lián)，再由鎖存器輸出。這樣，可以保證兩個控制模塊同時故障時，控制輸出的信號都能維持不變。
主、從控制模塊可以同時完成一定的信號采集和控制、通訊等應(yīng)用。
所有的接口信號線，MCU的數(shù)據(jù)、地址、控制總線，進(jìn)入仲裁模塊供雙口 RAM使用；通過選通控制信號，從隔離驅(qū)動器連接到用戶應(yīng)用電路。
控制模塊接收來自仲裁模塊上的主從控制信號，從而獲知本控制模塊 是主控制模塊，還是從控制模塊?？刂颇K還接收來自仲裁模塊上的仲裁 信號，從而獲知本控制模塊是否選通，是否擁有控制權(quán)。兩塊控制模塊間 還有至少三個互相通訊的信號，即在位(EXT)、系統(tǒng)正常(OK)和運(yùn)行信號 (RUN)。每個控制模塊都把自身的這三個信號送給對方，同時檢測對方的這 三個信號。當(dāng)從控制模塊發(fā)現(xiàn)自身一切正常，而對方主控制模塊產(chǎn)生故障 時，則向仲裁器申請控制權(quán)。仲裁器檢測到從控制模塊這三個信號都正常 后，則選通從控制模塊；否則主控制模塊被選通。
兩塊控制模塊，軟件程序相同，其軟件程序流程如圖8所示，具體步 -腺J(口下
5801、 首先初始化控制才莫塊MCU以及外設(shè)；
5802、 對系統(tǒng)硬件進(jìn)行自檢，判斷控制模塊MCU是否故障；
5803、 若MCU發(fā)生故障，則送出故障信號；不進(jìn)行軟件程序運(yùn)行；
5804、 讀取雙口 RAM系統(tǒng)區(qū)的系統(tǒng)配置和參數(shù)信息；進(jìn)行信息校驗， 若校驗正確，則更新本控制模塊MCU上自己保存的系統(tǒng)配置和參數(shù)信息。 檢測仲裁器送來的選通控制信號，獲得控制權(quán)，成為選通控制模塊，同步 更新自己保存的系統(tǒng)信息和雙口 RAM系統(tǒng)區(qū)信息，即完成對系統(tǒng)區(qū)的寫操 作，否則只能對雙口 RAM系統(tǒng)區(qū)的讀操作；
5805、 讀寫雙口隨4^存儲器RAM的信息區(qū)，并且進(jìn)行校驗；
5806、 更新雙口隨機(jī)存儲器控制模塊信息區(qū)，主控制模塊讀寫第二數(shù) 據(jù)區(qū)；從控制模塊讀寫第三數(shù)據(jù)區(qū)；
5807、 運(yùn)行業(yè)務(wù)代碼，即進(jìn)行監(jiān)測和控制操作；5808、 讀取雙口RAM中第二、三數(shù)據(jù)區(qū)信息，并進(jìn)行分析，比較判斷 主從控制模塊是否正常；
本控制模塊如果正常，送出OK信號，否則，送出ERROR信號；
5809、 檢測本控制模塊是否為主控制模塊，若是，則送出周期運(yùn)行RUN 信號；
5810、 如果本控制模塊是從控制模塊，則檢測判斷主控制模塊是否正 常；如果產(chǎn)生故障，從控制模塊送出周期運(yùn)行RUN信號，向仲裁器申請控 制權(quán)；
以下步驟是控制模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的流程，如圖9所示。
L901、選通從控制模塊運(yùn)行于應(yīng)用程序區(qū)(運(yùn)行TCP/IP協(xié)議)，接收 來自遠(yuǎn)程下載后臺的數(shù)據(jù)；
如經(jīng)過裁減后的uIPTC/IP協(xié)議棧大概只需要IOKB左右的程序空間。 顯然，即使經(jīng)過裁減，協(xié)議?？臻g還是超過引導(dǎo)程序BOOT空間最大的 8KB。因此，必須采用這種方法，在應(yīng)用程序區(qū)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載；
L902、選通從控制模塊設(shè)置為客戶端(或者服務(wù)器)，解析遠(yuǎn)程下載后 臺 發(fā)來的數(shù)據(jù)信息
當(dāng)作為服務(wù)器時，選通從控制模塊監(jiān)聽某一個端口 (如1025 口 )；
當(dāng)作為客戶端時，選通從控制模塊正常工作后，自動連接遠(yuǎn)程的TCP 代理，選通從控制模塊解析遠(yuǎn)程下載后臺發(fā)來的數(shù)據(jù)；
L903、判斷發(fā)送的遠(yuǎn)程下載請求命令；
L904、選通從控制模塊通過UART接口，通知未選通主控制模塊轉(zhuǎn)入 引導(dǎo)程序BOOT區(qū)，啟動下載；
L905、未選通主控制模塊正確轉(zhuǎn)入到引導(dǎo)程序BOOT區(qū)后，選通從控 制模塊把來自以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)，通過UART接口，轉(zhuǎn)發(fā)給未選通主控制 模塊；同時，把未選通主控制模塊回傳的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)接口，發(fā)給遠(yuǎn)程 下載后臺，即選通從控制模塊轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)程下載后臺和未選通主控制模塊引導(dǎo)程序BOOT間的下載數(shù)據(jù)；
L906、未選通主控制才莫塊運(yùn)行于引導(dǎo)程序BOOT中，更新自身的應(yīng)用 程序，即完成下載升級"^喿作；
L卯7、未選從通控制沖莫塊完成了下載后，轉(zhuǎn)入應(yīng)用程序區(qū)，正常運(yùn)行；
L卯8、判斷選通從控制模塊是否需要下載；
L909、當(dāng)選通從控制模塊需要下載程序，同時檢測到升級后的未選通 主控制模塊運(yùn)行正常后；則未升級的選通從控制模塊放棄控制權(quán)，成為未 選通從控制模塊，并跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序BOOT區(qū)，執(zhí)行下載升級操作這時， 未選通主控制模塊獲得了控制權(quán)成為選通主控制模塊，否則退出；
重復(fù)步驟L906至L909,即完成另一控制模塊的程序下載；
返回步驟L903，無限循環(huán)運(yùn)行。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，在硬件上通過筒單可靠的仲裁器，結(jié)合軟件的 正常運(yùn)行，實現(xiàn)雙控制^f莫塊MCU的運(yùn)行切換；軟件上借用控制模塊MCU 的應(yīng)用程序空間遠(yuǎn)比引導(dǎo)程序BOOT區(qū)間大，能夠勝任遠(yuǎn)程下載復(fù)雜應(yīng)用 的特點，通過雙控制模塊MCU主備用方式的方式，借用 一塊控制模塊MCU 的應(yīng)用程序完成遠(yuǎn)程下載復(fù)雜協(xié)議解析和近端IAP簡單協(xié)議的轉(zhuǎn)發(fā)，來實 現(xiàn)另一塊控制模塊MCU的下載。反之亦然。通過兩塊控制模塊交叉升級的 方式，最終巧妙地實現(xiàn)了遠(yuǎn)程下載，同時，保障了下載程序期間，系統(tǒng)能 夠正常工作，提高了系統(tǒng)可靠性。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實施例的描述較為詳細(xì)，不能因此而理解為 對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種通過控制模塊熱備份實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括控制模塊、仲裁模塊、用戶應(yīng)用電路；所述仲裁模塊分別與所述控制模塊、所述用戶應(yīng)用電路通訊連接；所述控制模塊包括主控制模塊、從控制模塊；所述仲裁模塊，用來通過檢測控制模塊運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生選通控制信號對控制模塊進(jìn)行選通仲裁；所述控制模塊，用來執(zhí)行下載數(shù)據(jù)信息的傳輸操作、或執(zhí)行遠(yuǎn)程下載升級操作；所述用戶應(yīng)用電路，為系統(tǒng)提供相應(yīng)的接口電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊為微處理器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述仲裁模塊包括雙口 隨機(jī)存儲器，所述雙口隨機(jī)存儲器又分為三個信息區(qū)系統(tǒng)信息區(qū)、主控 制模塊信息區(qū)、從控制模塊信息區(qū)；所述系統(tǒng)信息區(qū)，用來存儲當(dāng)前系統(tǒng)信息； 所述主控制才莫塊，用來存儲主控制模塊信息； 所述從控制it塊，用來存儲從控制模塊信息。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述仲裁模塊還包括兩 個電池及其供電電路，并與外電源并聯(lián)，形成三路取電方式。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶應(yīng)用電路包括 遠(yuǎn)程下載接口電路。
6. 一種通過控制模塊熱備份實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的方法，其步驟如下A、 檢測主控制模塊運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生故障，給出故障信號，并通知從控制 模塊；B、 檢測從控制模塊運(yùn)行狀態(tài)正常，向仲裁模塊、以及主控制模塊發(fā)送 運(yùn)行正常信號，并申請系統(tǒng)控制權(quán)；C、 向從控制模塊發(fā)送選通控制信號，從控制模塊根據(jù)選通控制信號獲 得系統(tǒng)控制權(quán)，運(yùn)行于應(yīng)用程序區(qū)，執(zhí)行遠(yuǎn)程下載后臺與主控制模塊間下 載數(shù)據(jù)信息的解析和轉(zhuǎn)發(fā)操作；D、 主控制模塊運(yùn)行于引導(dǎo)程序區(qū)，根據(jù)所述下載數(shù)據(jù)信息，更新自身 應(yīng)用程序，實現(xiàn)下載升級。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述D步驟之后還包括 主控制模塊申請系統(tǒng)控制權(quán)，并獲得系統(tǒng)控制權(quán)，轉(zhuǎn)入應(yīng)用程序區(qū)，執(zhí)行 遠(yuǎn)程下載后臺與從控制才莫塊間下載數(shù)據(jù)信息的解析和轉(zhuǎn)發(fā)l喿作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述D步驟之后還包括 所述從控制模塊放棄系統(tǒng)控制權(quán)，轉(zhuǎn)入引導(dǎo)程序區(qū)，根據(jù)遠(yuǎn)程下載后臺與 從控制模塊間的下載數(shù)據(jù)信息，更新自身應(yīng)用程序，實現(xiàn)下載升級。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過控制模塊主備用方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的系統(tǒng)及其方法，方法如下檢測主控制模塊運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生故障，給出故障信號，并通知從控制模塊檢測從控制模塊運(yùn)行狀態(tài)正常，向仲裁模塊、主控制模塊發(fā)送正常信號，申請控制權(quán)發(fā)送選通控制信號，從控制模塊根據(jù)選通控制信號獲得系統(tǒng)控制權(quán)，運(yùn)行于應(yīng)用程序區(qū)，執(zhí)行下載信息解析和轉(zhuǎn)發(fā)操作；主控制模塊運(yùn)行于引導(dǎo)程序區(qū)，根據(jù)下載信息，更新自身應(yīng)用程序，實現(xiàn)下載升級。本發(fā)明的方法，由于采用一控制模塊運(yùn)行在應(yīng)用程序區(qū)，傳輸下載信息；另一控制模塊運(yùn)行于引導(dǎo)程序區(qū)完成下載升級的方式，克服了因引導(dǎo)程序空間不足，無法實現(xiàn)復(fù)雜的遠(yuǎn)程下載問題，降低了下載升級費(fèi)用、提高響應(yīng)的及時性。
文檔編號H04L1/22GK101409641SQ20081021751
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者勇 熊 申請人:中興通訊股份有限公司