基于CAN總線的在線更新機制的設(shè)計與實現(xiàn)
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0 引言
分散型控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場終端一般由控制器和各檢測模塊構(gòu)成，它們之間通過一定的通信網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)的交換鏈路。這種系統(tǒng)具有高可靠、開放性、靈活性、協(xié)調(diào)性、易維護等優(yōu)點。然而，該分散型系統(tǒng)也具有終端數(shù)量多、分布范圍廣的特點。一旦終端系統(tǒng)軟件存在缺陷或用戶提出新的功能和指標要求時，其升級、維護的工作量和成本都非常大。本文針對上述情況，設(shè)計了一種方便、靈活、快速及穩(wěn)定地對MCU節(jié)點進行在線更新的機制。基于LPC11C24微控制器組成的CAN網(wǎng)絡(luò)，采用IAP 編程技術(shù)（In Application Programming），實現(xiàn)了對目標節(jié)點MCU的軟件更新功能。
1 LPC11C24 單片機和CAN總線
恩智浦半導(dǎo)體（NXP）推出業(yè)界首款內(nèi)嵌易用型片上CANopen 驅(qū)動，集成高速CAN 物理層收發(fā)器的微控制器LPC11C22 和LPC11C24.作為一種獨特的系統(tǒng)級封裝解決方案，LPC11C22和LPC11C24集成了TJF1051CAN 收發(fā)器，在低成本LQFP48 封裝中實現(xiàn)了完整的CAN功能。
控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network,CAN）是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)了的，并最終成為國際標準（ISO11898）。它是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應(yīng)用于汽車計算機控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業(yè)環(huán)境。
2 在線更新機制架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)主要由2 部分組成：由各個MCU 組成的CAN 網(wǎng)絡(luò)；安裝在PC 機上的USB-CAN 通信卡，可以使PC機連上CAN網(wǎng)絡(luò)，進行數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。軟件也包括2部分：運行在PC機的上位機軟件，提供用戶操作界面，將應(yīng)用程序代碼通過CAN 總線發(fā)送給節(jié)點；運行在節(jié)點的啟動程序，主要是響應(yīng)下載命令，接受代碼，把代碼寫入FLASH,引導(dǎo)應(yīng)用程序。 
3 在線更新機制的設(shè)計
3.1 IAP編程技術(shù)
IAP是應(yīng)用在FLASH程序存儲器的一種編程模式，即在某段程序的控制下完成對FLASH的讀/寫操作，可以控制對某段、某頁、甚至某個字節(jié)的讀寫操作。
LPC11C24單片機支持并提供9條IAP命令：
①準備寫操作的扇區(qū)；
?、趯AM內(nèi)容復(fù)制到FLASH;
?、鄄脸葏^(qū)；
?、苌葏^(qū)查空；
?、葑x器件ID;
?、拮xBoot代碼版本；
?、弑容^；
?、嘀匦抡{(diào)用ISP;
?、嶙xUID.
3.2 FLASH空間分配
LPC11C24 有32 KB 的FLASH 空間，共分為8 個扇區(qū)，每個扇區(qū)的大小為4 KB.為了使程序更新和應(yīng)用程序更加獨立，本文將FLASH空間分為3個區(qū)，分別為啟動程序區(qū)，應(yīng)用程序區(qū)，用戶數(shù)據(jù)區(qū)。
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