馮士良+唐熠群+陳岳軍

摘要：照明終端現(xiàn)場(chǎng)逐個(gè)更換程序芯片或固化編程的傳統(tǒng)升級(jí)方法需花費(fèi)大量物力、人力及財(cái)力。針對(duì)照明終端芯片程序升級(jí)中存在的問題，提出一種無線遠(yuǎn)程升級(jí)方法?；贕PRS網(wǎng)絡(luò)socket通信，將升級(jí)程序分包傳輸，然后照明終端通過校驗(yàn)數(shù)據(jù)和自身更新程序，同時(shí)考慮通訊故障和終端斷電的異常處理措施，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝砸约敖K端升級(jí)程序正確性。應(yīng)用實(shí)踐表明，所提出的方法具有升級(jí)效率高、升級(jí)速度快和安全高等特點(diǎn)，非常適用于照明終端設(shè)備多、環(huán)境復(fù)雜的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程升級(jí)；芯片程序；照明終端；數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號(hào)： TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)： 16727800（2017）004017103

0引言 由于軟件設(shè)計(jì)考慮不全面或程序功能不夠完善，在軟件發(fā)布后，往往通過對(duì)程序bug進(jìn)行修改或加入新功能的方式完成升級(jí)。終端設(shè)備的軟件升級(jí)已經(jīng)在電信、電力、電視和微電子等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。郭喆[1]分析了EPON系統(tǒng)中OLT對(duì)其下屬全部在線ONU實(shí)現(xiàn)軟件升級(jí)功能，并在此基礎(chǔ)上提出了ONU側(cè)軟件升級(jí)方法。王偉紅和周淦林[2]提出了基于GPRS通信的電力終端軟件升級(jí)方法。陳迅山[3]在雙向有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電視接收終端軟件遠(yuǎn)程升級(jí)系統(tǒng)，并能兼容單向有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)。林國(guó)漢和石自輝[4]針對(duì)電力監(jiān)控終端設(shè)備軟件升級(jí)需要，討論了電力終端軟件升級(jí)方法，提出了基于ARM芯片的GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線遠(yuǎn)程IAP系統(tǒng)。林志雄等[5]提出了一種基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的軟件在線升級(jí)方法。目前，照明終端芯片程序升級(jí)的傳統(tǒng)方法是維修人員到達(dá)安裝現(xiàn)場(chǎng)，用隨身攜帶的移動(dòng)設(shè)備對(duì)監(jiān)控終端進(jìn)行程序升級(jí)或更換程序芯片，當(dāng)終端數(shù)量較多并且安裝地點(diǎn)分布廣泛時(shí)，存在升級(jí)過程復(fù)雜、人力成本高、時(shí)間長(zhǎng)等問題。為解決現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)面臨的各種問題，本文基于C/S架構(gòu)的軟件升級(jí)[6]模式，提出一種新的照明終端芯片程序無線遠(yuǎn)程升級(jí)方法，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝砸约敖K端升級(jí)程序的準(zhǔn)確性，提高了客戶滿意，提升了資源利用率。1無線升級(jí)相關(guān)技術(shù)1.1升級(jí)方式 為了保證下載升級(jí)程序的完整性，可分為增量升級(jí)和完全升級(jí)2種方式。增量升級(jí)方式即將比較新、舊版本終端程序，將不同部分形成升級(jí)文件，并將該升級(jí)文件通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)下載到照明終端；完全升級(jí)方式即將新版軟件通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)完全下載到照明終端。完全升級(jí)方式不用考慮現(xiàn)場(chǎng)終端升級(jí)程序的版本問題，其優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)多個(gè)終端同時(shí)升級(jí)，此方式的缺點(diǎn)是升級(jí)耗時(shí)較長(zhǎng)。若新舊版本照明終端程序差異較小，推薦使用增量升級(jí)方式，這樣升級(jí)快，但此方式不能對(duì)不同程序版本終端進(jìn)行同時(shí)升級(jí)。1.2校驗(yàn)機(jī)制 升級(jí)程序文件一般為.HEX或.BIN文件格式，它可以是完整的照明終端程序文件，也可以是比較后生成的增量文件。無論是何種方式，升級(jí)程序文件如果超過100KB，則需要將升級(jí)文件分包下載到終端。因此，照明終端不但要校驗(yàn)每幀數(shù)據(jù)的有效性，而且還要保證升級(jí)后數(shù)據(jù)的正確性。2照明終端芯片程序無線遠(yuǎn)程升級(jí)方法2.1升級(jí)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框架 本文采用OSI模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)功能，通過Web服務(wù)的方式為各種公共應(yīng)用提供接口。系統(tǒng)可劃分為3個(gè)部分：應(yīng)用層、通信層和照明終端物理層，如圖1所示。系統(tǒng)應(yīng)用層主要為設(shè)備管理、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理和報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能模塊；通信層負(fù)責(zé)為前臺(tái)機(jī)和系統(tǒng)提供通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括協(xié)議轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?；照明終端設(shè)備層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、軟件升級(jí)處理和升級(jí)結(jié)果上報(bào)。

2.2升級(jí)程序數(shù)據(jù)包格式 為了保證升級(jí)過程快速高效，首先對(duì)原始的升級(jí)程序源碼（HEX文件或BIN文件）進(jìn)行分包，并加入相應(yīng)的地址符、控制符、數(shù)據(jù)包號(hào)、校驗(yàn)碼等組成應(yīng)用層數(shù)據(jù)幀。具體數(shù)據(jù)包格式如表1所示。

SOI：幀，幀頭里面包含標(biāo)示、起始字符、幀長(zhǎng)、控制域、地址域。 SEQ：幀序列域，用于描述幀與幀之間傳輸序列的變化規(guī)則。 INFO：數(shù)據(jù)內(nèi)容，系統(tǒng)向照明終端設(shè)備下發(fā)的具體數(shù)據(jù)。 CRC：幀檢驗(yàn)碼，通過CRC校驗(yàn)來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和完整性，其中每個(gè)數(shù)據(jù)包都有一個(gè)CRC校驗(yàn)。此外，整個(gè)升級(jí)程序數(shù)據(jù)還有一個(gè)總CRC校驗(yàn)。3系統(tǒng)流程及應(yīng)用3.1程序升級(jí)流程 程序升級(jí)流程如圖2所示。

（1）建立升級(jí)會(huì)話：通過socket通信，客戶端軟件對(duì)需要升級(jí)的照明終端設(shè)備發(fā)送升級(jí)會(huì)話請(qǐng)求，收到照明終端設(shè)備應(yīng)答，表明升級(jí)會(huì)話建立成功。 （2）請(qǐng)求路燈終端設(shè)備升級(jí)信息：升級(jí)會(huì)話建立成功，客戶端軟件請(qǐng)求終端設(shè)備的升級(jí)版本信息。 （3）設(shè)置分割包屬性：客戶端軟件根據(jù)設(shè)備返回的版本信息設(shè)置分割包的屬性，并按數(shù)據(jù)包格式對(duì)相應(yīng)的升級(jí)程序進(jìn)行分包。 （4）發(fā)送升級(jí)程序數(shù)據(jù)：完成步驟（1）～（3）后，客戶端軟件將升級(jí)程序數(shù)據(jù)分包逐一發(fā)給照明終端設(shè)備，在客戶端軟件下發(fā)升級(jí)數(shù)據(jù)包過程中，照明終端只需要單向接受、驗(yàn)證數(shù)據(jù)包及包號(hào)，并保存有效數(shù)據(jù)包和無效數(shù)據(jù)包的塊信息，而不需要向客戶端返回其它信息。 （5）請(qǐng)求升級(jí)分割包信息：當(dāng)系統(tǒng)客戶端軟件下發(fā)最后一個(gè)數(shù)據(jù)包后，客戶端軟件向照明終端請(qǐng)求升級(jí)包信息，照明終端設(shè)備向客戶端軟件返回校驗(yàn)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包以及未收到的數(shù)據(jù)包號(hào)等信息，客戶端軟件會(huì)根據(jù)這些校驗(yàn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)包補(bǔ)發(fā)。 （6）當(dāng)客戶端軟件確定照明終端設(shè)備已經(jīng)收到完整、正確的升級(jí)程序數(shù)據(jù)后，客戶端軟件會(huì)請(qǐng)求關(guān)閉升級(jí)會(huì)話。尋找終端設(shè)備對(duì)升級(jí)程序數(shù)據(jù)包進(jìn)行還原，并在照明終端空閑時(shí)自行執(zhí)行軟件升級(jí)并保留原設(shè)置參數(shù)。若軟件更新成功，照明終端設(shè)備會(huì)自動(dòng)重啟新版本軟件；若軟件升級(jí)失敗，終端會(huì)恢復(fù)上次正常運(yùn)行版本。3.2無線遠(yuǎn)程升級(jí)方法在照明終端芯片程序中的應(yīng)用 本文方法已在盛同公司W(wǎng)J3006終端產(chǎn)品的無線遠(yuǎn)程升級(jí)測(cè)試中得到了應(yīng)用，效果良好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

升級(jí)程序包數(shù)：升級(jí)程序的總包數(shù)，使用128包作為測(cè)試數(shù)據(jù)，分別代表升級(jí)程序總大小為64K； 實(shí)際發(fā)送包數(shù)：因?yàn)榇嬖诎l(fā)送的包未被正常接收，而需要補(bǔ)包的情況，所以在升級(jí)成功的情況下，實(shí)際發(fā)送的包數(shù)要大于或等于升級(jí)程序包數(shù)； 失敗包數(shù)：未被正常接收、驗(yàn)證、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包數(shù)，升級(jí)成功情況下，該數(shù)據(jù)等于實(shí)際發(fā)送包數(shù)減去升級(jí)程序包數(shù)； 每幀發(fā)包數(shù)：每幀下發(fā)給終端的分割包數(shù)； 包成功率：最終被成功接收的包除以實(shí)際發(fā)送的包數(shù)，成功升級(jí)情況下，實(shí)際接收的包數(shù)等于升級(jí)程序包數(shù)； 發(fā)送間隔：以毫秒為單位，代表兩個(gè)下發(fā)升級(jí)程序包之間的間隔等待時(shí)間； 每臺(tái)用時(shí)：代表本次升級(jí)從下發(fā)升級(jí)準(zhǔn)備指令開始到查詢包全部接收成功用時(shí)。 綜上所述，就當(dāng)前設(shè)計(jì)而言，升級(jí)程序的最佳參數(shù)如表3所示，應(yīng)為發(fā)送間隔500″，每次發(fā)送一包，每包512字節(jié)。以64k大小程序?yàn)槔?，?shù)據(jù)分為128包，單個(gè)終端升級(jí)時(shí)間再1′10″左右，包成功率在98.5%以上，3組數(shù)據(jù)中最多丟包2包，都補(bǔ)包一次即完成升級(jí)。

4結(jié)語 與傳統(tǒng)路燈終端設(shè)備程序升級(jí)方法相比，本文提出的方法具有如下特點(diǎn)：①客戶端可以對(duì)多個(gè)照明設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，提高升級(jí)效率；②由于照明終端自行判斷升級(jí)結(jié)果，客戶端不需要對(duì)軟件升級(jí)結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控；③照明終端軟件升級(jí)靈活性強(qiáng)，照明終端可在閑時(shí)升級(jí)新程序，而在忙時(shí)暫緩軟件升級(jí)。本文所提方法采用無應(yīng)答機(jī)制、CRC校驗(yàn)和socket通信技術(shù)，通過公共GPRS通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈終端設(shè)備軟件程序進(jìn)行無線遠(yuǎn)程升級(jí)，解決了現(xiàn)有逐個(gè)更換程序芯片或現(xiàn)場(chǎng)固化編程的弊端。目前，該路燈終端設(shè)備已在嘉興、武進(jìn)路燈系統(tǒng)中試商用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的方法具有升級(jí)效率高、升級(jí)速度快和安全性高的特點(diǎn)，非常適用于照明終端設(shè)備多、所處環(huán)境復(fù)雜的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)。

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（責(zé)任編輯：陳福時(shí)）