利用WiFi通信方式的车载终端远程软件升级设计详解.doc
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1、利用WiFi通信方式的车载终端远程软件升级设计详解引言随着对系统功能、性能要求的不断提高,或为了消除缺陷,用户常常需要对嵌入式终端设备软件进行升级。目前嵌入式终端软件升级方法有专用工具烧写、在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)等。前两种方式需要专门的人员到达现场、甚至拆卸设备才能进行软件升级。IAP方式可由开发人员根据实际应用进行灵活设计,例如使用串口升级、USB升级等。由于车载终端具有移动性、分布广泛、无法集中召回等特点,传统软件升级方案显得束手无策。远程软件升级方案能够为系统维护提供极大的方便,目前主流使用基于GPRS的IAP方式,但通常需要支付给运营商一定的费用。根据某单位车辆管理
2、系统的实际情况,本文设计出一种基于WiFi的远程软件升级方法。具有简单、便捷、可靠、成本低等优点。1 系统原理系统结构如图1所示。该单位有若干分部,每个分部独立管辖所属的车辆,每个车辆装载一套终端,用于记录车辆行驶信息。当车辆外出执行任务及返回经过车场门口时,与车场门口的数据采集设备通过WiFi进行数据交互。各分部数据采集设备连接至互联网与总部进行数据交互。终端设备MCU采用STM32F107芯片,该芯片是意法半导体公司基于ARM CortexM3的32位嵌入式处理器,主频达72 MHz、90DMIPS。它具有256 KB闪存程序存储器、20KB的数据存储器及64 KB RAM。外围接口丰富,
3、价格仅与8位单片机相当,性价比极高。WiFi模块采用RedPine公司的RS9110-N-11-02模块,该模块通过SPI接口与MCU通信。RS9110-N11-02模块为IEEE 802.11b/g/n WLAN设备,集成MAC、基带处理器、幅值可调RF收发器、频率参考和天线等。硬件模块嵌入了网络协议栈、WLAN协议和配置功能,构成一个完整的802.11n WLAN解决方案。系统软件升级工作过程如下:通过以太网把编译好的新软件传输到各分部数据采集设备上;车辆外出或返回时途经车场门口数据采集设备WiFi网络覆盖区域;车辆终端设备通过WiFi网络连接到数据采集设备,如需要则进行新软件下载;车辆终
4、端执行新软件。2 软件升级方法及流程STM32F107内部FLASH存储器地址以0x08000000开始,共256K。为了在线升级,将该FLASH存储器如图2所示划分为BOOT区、应用程序区、临时区、参数存储区。其中BOOT区用于存放系统自举程序,应用程序区用于存放用户应用软件,临时区用于临时存储正在下载的软件,参数存储区用于存储程序升级时所使用的标志及其他系统参数。软件升级标志定义如下:正常模式、升级模式及拷贝模式。正常模式标志着无需进行软件升级,直接跳转到应用程序区执行;升级模式标志着终端需要下载新的应用程序;拷贝模式用于在软件下载完毕后拷贝到应用程序区,将该部分功能独立出来是为了在软件下
5、载完毕后拷贝到应用程序区时出现突然断电等故障时进行故障恢复。终端处于WiFi信号范围时,接入WiFi网络与数据采集设备进行信息交互。如图3所示,软件升级流程如下:接收到版本号查询指令,回复本终端软件版本号给数据采集设备;若版本号为最新,流程结束,否则会接收到数据采集设备发来的软件升级指令;修改参数存储区存储的软件升级标志为升级模式,复位MCU;MCU从BOOT区启动;读取软件升级标志,如是正常模式,判断应用程序区是否有应用程序,若有则跳转到应用程序区执行,若无则置软件升级标志为升级模式,复位MCU,跳转到步骤;若软件升级标志是拷贝模式,拷贝临时区软件到应用程序区,修改软件升级标志为正常模式,复
6、位MCU,跳转到步骤;若软件升级标志是升级模式,则扫描并接入WiFi网络;使用TFTP协议下载新软件到临时区;校验新软件是否正确,若不正确则跳转到步骤,若正确则执行下一步;修改软件升级标志为拷贝模式,复位MCU,跳转到步骤。3 软件实现升级软件主要由版本号比较、软件复位、软件下载及校验、拷贝软件到应用程序区、软件跳转到应用程序区几部分组成。(1)版本号比较每个版本的软件需要有不同的版本号,按照一定规则递增,如数据采集设备上有2.0版本软件比本终端1.0版本高,则据此进行软件升级。(2)软件复位根据本设计,软件需要复位进入BOOT区进行一系列操作。通过使STM32内部中断应用和复位控制寄存器中的
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