陳思羽　胡常鑫　楊慧超

摘 要：為解決高電壓大功率的直流儲(chǔ)能供電系統(tǒng)中BMS模塊中的控制程序升級(jí)過程過于繁瑣，升級(jí)時(shí)間過長(zhǎng)的問題，利用系統(tǒng)現(xiàn)有的CAN通訊總線，通過對(duì)現(xiàn)有的程序進(jìn)行小幅度修改，實(shí)現(xiàn)程序的自動(dòng)分發(fā)升級(jí)，并在操作過程中充分考慮程序的保密，并充分考慮重要模塊不可長(zhǎng)時(shí)間中斷運(yùn)行的問題，具有快速，便捷，穩(wěn)定，可靠，易于移植等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：在線升級(jí);CAN總線;批量;加密校驗(yàn)

引言

傳統(tǒng)的程序下載升級(jí)是由電腦使用程序燒錄軟件通過程序燒錄工具對(duì)單片機(jī)進(jìn)行下載和升級(jí)（重新下載）來實(shí)現(xiàn)的，這種方法操作起來過于繁瑣非常不利于產(chǎn)品的后續(xù)開發(fā)和測(cè)試。近年來有廠家推出了脫機(jī)燒錄工具，這種燒錄工具可以實(shí)現(xiàn)脫離電腦的程序燒寫，比如《具有電壓跌落補(bǔ)償?shù)匿囯姵貎?chǔ)能供電系統(tǒng)研究》一文所在的項(xiàng)目中使用的就是這種方法，對(duì)單體BMS設(shè)備引出下載線，并使用脫機(jī)燒錄工具對(duì)程序進(jìn)行升級(jí)，但是由于單體BMS設(shè)備數(shù)量眾多，每個(gè)儲(chǔ)能柜中的每個(gè)單體的程序代碼各不相同，這就造成了升級(jí)時(shí)間依然過長(zhǎng)。對(duì)于設(shè)備升級(jí)的問題，羅成娥[1]提出了基于CAN總線的STM32F103VET6的程序升級(jí)系統(tǒng)。李龍光[2]對(duì)改系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，簡(jiǎn)述了上位機(jī)和單片機(jī)的握手機(jī)制，但是由于CAN總線傳輸速度慢，造成了單片機(jī)升級(jí)時(shí)間過長(zhǎng)，使得單片機(jī)在升級(jí)過程中無法進(jìn)行正常工作，于此，本文對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種超短程序中斷時(shí)間的升級(jí)方法。

1 STM32程序運(yùn)行原理及軟件設(shè)計(jì)

1.1 IAP升級(jí)機(jī)理及設(shè)計(jì)

首先STM32f103系列可設(shè)置為從ROM啟動(dòng)或FLASH啟動(dòng)，并且在單片機(jī)運(yùn)行時(shí)可通過程序?qū)LASH中內(nèi)容進(jìn)行修改，我們應(yīng)用這一點(diǎn)，通過對(duì)意法半導(dǎo)體公司的STM32f103系列啟動(dòng)方式是由BOOT0和BOOT1引腳進(jìn)行啟動(dòng)的，我們將把BOOT0引腳設(shè)置為低電平即由FLASH啟動(dòng)，然后單片機(jī)將由boot引腳設(shè)置將中斷向量表定位于FLASH區(qū)即起始地址為0x8000000同時(shí)單片機(jī)將PC指針指向0x8000000處。Cortex-M3內(nèi)核規(guī)定[3]，起始地址必須存放堆頂指針，而第二個(gè)地址則必須存放復(fù)位中斷入口向量地址，這樣在Cortex-M3內(nèi)核復(fù)位后，會(huì)自動(dòng)從起始地址的下一個(gè)32位空間取出復(fù)位中斷入口向量，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行復(fù)位中斷服務(wù)程序。對(duì)比ARM7/ARM9內(nèi)核，Cortex-M3內(nèi)核則是固定了中斷向量表的位置而起始地址是可變化的。

1.2? FLASH存儲(chǔ)功能劃分及功能結(jié)構(gòu)

通過分析上述機(jī)制通過對(duì)單片機(jī)存儲(chǔ)劃分為BootLoader、標(biāo)志位、APP、Updata區(qū)。在啟動(dòng)時(shí)，首先由BootLoader引導(dǎo)啟動(dòng)，通過判斷標(biāo)志位決定是否進(jìn)行在線升級(jí)操作，并執(zhí)行相應(yīng)的功能，然后跳轉(zhuǎn)到APP區(qū)進(jìn)行正常的程序運(yùn)行，具體流程如下圖所示：

程序運(yùn)行時(shí)通過校驗(yàn)更新標(biāo)記位中的校驗(yàn)信息和升級(jí)信息來判斷是否需要升級(jí)和Updata區(qū)數(shù)據(jù)是否正常，如果正常將Updata區(qū)數(shù)據(jù)復(fù)制到APP區(qū)并跳轉(zhuǎn)到APP區(qū)運(yùn)行，如果升級(jí)過充中出錯(cuò)則視情況直接跳轉(zhuǎn)到APP區(qū)或重新開始升級(jí)。

2 電腦端CAN總線升級(jí)程序

由于單片機(jī)升級(jí)過程中升級(jí)包大小達(dá)到幾K-幾十K之間，并且升級(jí)過程中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分，封包，計(jì)算校驗(yàn)值，與單片機(jī)程序端在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)需要傳輸握手包，功能型指令包括清空FLASH、發(fā)送校驗(yàn)碼、發(fā)送大小等操作，所以必須一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的電腦程序和硬件與CAN總線進(jìn)行連接，測(cè)試過程中使用藍(lán)馬a1+型號(hào)usb轉(zhuǎn)CAN作為電腦和can總線的橋梁，其升級(jí)界面如圖2-1所示。

經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，本文所述升級(jí)程序升級(jí)過程可靠，對(duì)現(xiàn)有程序影響小所以易于對(duì)現(xiàn)有程序添加CAN升級(jí)功能，十分適合產(chǎn)品研發(fā)過程中CAN總線升級(jí)功能實(shí)現(xiàn)和對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品功能的升級(jí)。

3 結(jié)束語

本文運(yùn)用STM32系列單片機(jī)內(nèi)部的FLASH擦除功能，設(shè)計(jì)了一套基于CAN總線的在線升級(jí)方案，具有低程序中斷時(shí)間，升級(jí)過程穩(wěn)定可靠，不易丟失升級(jí)數(shù)據(jù)，幾乎不會(huì)造成因程序存儲(chǔ)過程出錯(cuò)或在升級(jí)過程中斷電造成單片機(jī)無法再次升級(jí)等情況，適合對(duì)在線升級(jí)可靠性要求比較高的場(chǎng)合使用，但是由于本系統(tǒng)所使用的USB轉(zhuǎn)CAN性能不足，造成數(shù)據(jù)傳輸比較慢的情況，有待后續(xù)的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]羅成娥，任海強(qiáng).基于CAN總線的在線升級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)字通信，2013（06）：32-36+40.

[2]李龍光，劉振威，喬海強(qiáng)，等.基于CAN總線的STM32F107程序在線升級(jí)[J].測(cè)控技術(shù)，2018，037（009）：156-158.

[3]季賽玲.一種利用可控硅實(shí)現(xiàn)STM32串口自動(dòng)下載代碼的方法設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2018，014（011）：245-246.

作者簡(jiǎn)介：

陳思羽（1993—），男，黑龍江省雞西市人，在讀碩士，學(xué)生，主要研究方向?yàn)槿斯ぶ悄芎惋L(fēng)電故障診斷。