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基于CAN总线的在线更新机制的设计与实现

发布时间:2020-07-21 18:36:10 阅读: 来源:香炉厂家

0 引言

分散型控制系统中的现场终端一般由控制器和各检测模块构成,它们之间通过一定的通信网络建立数据的交换链路。这种系统具有高可靠、开放性、灵活性、协调性、易维护等优点。然而,该分散型系统也具有终端数量多、分布范围广的特点。一旦终端系统软件存在缺陷或用户提出新的功能和指标要求时,其升级、维护的工作量和成本都非常大。本文针对上述情况,设计了一种方便、灵活、快速及稳定地对MCU节点进行在线更新的机制。基于LPC11C24微控制器组成的CAN网络,采用IAP 编程技术(In Application Programming),实现了对目标节点MCU的软件更新功能。

1 LPC11C24 单片机和CAN总线

恩智浦半导体(NXP)推出业界首款内嵌易用型片上CANopen 驱动,集成高速CAN 物理层收发器的微控制器LPC11C22 和LPC11C24.作为一种独特的系统级封装解决方案,LPC11C22和LPC11C24集成了TJF1051CAN 收发器,在低成本LQFP48 封装中实现了完整的CAN功能。

控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)是由研发和生产汽车电子产品着称的德国BOSCH公司开发了的,并最终成为国际标准(ISO11898)。它是国际上应用最广泛的现场总线之一。近年来,其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视,被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。

2 在线更新机制架构

系统架构主要由2 部分组成:由各个MCU 组成的CAN 网络;安装在PC 机上的USB-CAN 通信卡,可以使PC机连上CAN网络,进行数据通信,系统构架如图1所示。软件也包括2部分:运行在PC机的上位机软件,提供用户操作界面,将应用程序代码通过CAN 总线发送给节点;运行在节点的启动程序,主要是响应下载命令,接受代码,把代码写入FLASH,引导应用程序。

3 在线更新机制的设计

3.1 IAP编程技术

IAP是应用在FLASH程序存储器的一种编程模式,即在某段程序的控制下完成对FLASH的读/写操作,可以控制对某段、某页、甚至某个字节的读写操作。

LPC11C24单片机支持并提供9条IAP命令:

①准备写操作的扇区;

②将RAM内容复制到FLASH;

③擦除扇区;

④扇区查空;

⑤读器件ID;

⑥读Boot代码版本;

⑦比较;

⑧重新调用ISP;

⑨读UID.

3.2 FLASH空间分配

LPC11C24 有32 KB 的FLASH 空间,共分为8 个扇区,每个扇区的大小为4 KB.为了使程序更新和应用程序更加独立,本文将FLASH空间分为3个区,分别为启动程序区,应用程序区,用户数据区。

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