基于CAN總線的分布式嵌入式系統(tǒng)升級方案

　　2.3　軟件系統(tǒng)

　　為實現(xiàn)在線升級功能，首先需要編寫引導(dǎo)程序，然后將它燒入Flash引導(dǎo)區(qū)中。為防止應(yīng)用程序升級失敗，在引導(dǎo)程序中需判斷Flash指定位置是否有程序完好標(biāo)志，該標(biāo)志由完整的應(yīng)用程序在每次上電后寫入。應(yīng)用程序可采用燒寫方式和升級方式寫入相應(yīng)程序區(qū)。為實現(xiàn)引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序之間的相互跳轉(zhuǎn)，采取指向函數(shù)指針的方式來實現(xiàn)?？梢詫lash中的引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序作為兩個普通函數(shù)，這兩個函數(shù)的進(jìn)入位置分別為0x08000000和 0x08004000，然后在引導(dǎo)程序中設(shè)置一個指向函數(shù)的指針，其指針值為0x08004000；同理，在應(yīng)用程序中設(shè)置一個函數(shù)指針，其值為 0x08000000。這樣在相應(yīng)的程序中調(diào)用函數(shù)指針時就可以實現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)。

　　CAN總線采用多主競爭工作方式和非破壞性總線仲裁技術(shù)，總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息而不分主次，各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信。當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動退出發(fā)送，而優(yōu)先級較高的節(jié)點不受影響，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間，即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下，也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況。因此，適用于分布式監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。由于CAN總線協(xié)議規(guī)范只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，所以在實際應(yīng)用中必須根據(jù)實際系統(tǒng)制定合適的應(yīng)用層協(xié)議。本系統(tǒng)中根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸要求自定義了幾個應(yīng)用層命令，分別是升級相關(guān)命令和數(shù)據(jù)收發(fā)校驗相關(guān)命令，限于篇幅在此就不一一詳述。

　　3　軟件升級過程

　　軟件升級包括升級控制模塊部分和待升級模塊部分。

　　升級控制模塊部分的工作過程為：向待升級模塊發(fā)送升級命令，待接收到模塊返回的確認(rèn)標(biāo)志后，再通過CAN應(yīng)用層協(xié)議向待升級模塊發(fā)送升級數(shù)據(jù)，升級完成后向待升級模塊發(fā)送完成命令。

　　待升級模塊工作流程如圖4所示。分為引導(dǎo)程序部分和應(yīng)用程序部分，這兩部分內(nèi)容在開發(fā)的時候是作為兩個獨立的工程項目來完成的。

　　圖4　待升級模塊工作流程

　　為確保在線升級的安全性，在Flash指定位置設(shè)置了一個程序完好標(biāo)志。由于Flash的擦寫是按照Page進(jìn)行的，所以這個標(biāo)志即使只有一位也需占用一個Page的大小。本系統(tǒng)中將標(biāo)志設(shè)置在Flash最后一個Page。如果應(yīng)用程序區(qū)沒有空余的Page來寫入該標(biāo)志，就要考慮換用更大Flash容量的產(chǎn)品或者外擴(kuò)存儲器。程序完好標(biāo)志在應(yīng)用程序進(jìn)入的時候?qū)懭?，在接收到升級命令時擦除。若在引導(dǎo)程序中檢測該標(biāo)志不合法，就一直處于升級狀態(tài)，直到最后收到升級成功命令為止。

　　程序跳轉(zhuǎn)示例性跳轉(zhuǎn)代碼如下：

　　typedef void （*pFunc）（void）;//自定義函數(shù)指針數(shù)據(jù)類型

　　pFunc Jump_To_App；//定義一個指向應(yīng)用程序的指針

　　Jump_To_App=（pFunc）0x08004000；

　　Jump_To_App（）;

　　需要注意的是，在程序執(zhí)行跳轉(zhuǎn)代碼前，需要關(guān)閉中斷響應(yīng)，以避免發(fā)生不可預(yù)測的異常。同時，當(dāng)程序跳轉(zhuǎn)前，需要將堆棧指針設(shè)置到相應(yīng)的程序區(qū)域。

　　結(jié)語

　　通過CAN總線對分布式嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行在線升級非常具有代表性，隨著越來越多的芯片集成了豐富多樣的片上通信外設(shè)（如以太端口、I2C總線等），使得嵌入式系統(tǒng)的升級也具有更多樣式，甚至可以通過公用網(wǎng)絡(luò)（如因特網(wǎng)、GPRS等）進(jìn)行遠(yuǎn)程升級。