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基于CAN的遠(yuǎn)程下載技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2010-12-07 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中,關(guān)鍵之處是目標(biāo)端 Bootloader 自舉程序的開(kāi)發(fā)。結(jié)合到VRV 空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用,整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該至少具有以下功能:

(1)多種下載方式的提供。VRV 空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中,可能需要根據(jù)實(shí)際情況采用不同的方式來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程下載。因而需要實(shí)現(xiàn)對(duì)單點(diǎn)、多點(diǎn)及廣播等通訊方式的支持。

(2)軟件復(fù)位功能。即便是目標(biāo)端設(shè)備已經(jīng)具備利用Bootloader 自舉程序來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程下載的能力,但由于Bootloader 機(jī)制需要目標(biāo)端先復(fù)位,才能重新再執(zhí)行Bootloader 自舉程序。

然而現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境往往不能實(shí)施掉電或其他硬件方式復(fù)位目標(biāo)端設(shè)備,這便需要有軟件實(shí)現(xiàn)復(fù)位的手段。在此,將軟件復(fù)位作為自定義的通訊協(xié)議中一個(gè)命令,由主機(jī)端發(fā)送給目標(biāo)端,目標(biāo)端的用戶應(yīng)用程序內(nèi)接收到這一命令,經(jīng)過(guò)解析、確認(rèn)后進(jìn)行復(fù)位。

(3)加/解密功能。鑒于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的商用價(jià)值,Bootloader 程序應(yīng)當(dāng)具備加密的功能,保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這可以通過(guò)主機(jī)端和目標(biāo)端之間采用一種密鑰或加、解密算法,融合到通訊數(shù)據(jù)中實(shí)現(xiàn)。

(4)異常處理功能。在通訊過(guò)程中,很有可能出現(xiàn)如主機(jī)端出現(xiàn)故障,造成當(dāng)前的數(shù)據(jù)不能繼續(xù)成功發(fā)給目標(biāo)端。目標(biāo)端運(yùn)行自舉程序時(shí),只有等到主機(jī)端數(shù)據(jù)全部通訊完畢,才可以跳轉(zhuǎn)到用戶應(yīng)用程序,繼續(xù)執(zhí)行。此會(huì)造成目標(biāo)端一直處于等待狀態(tài),效率低下或者接收錯(cuò)誤數(shù)據(jù)并執(zhí)行,以致出現(xiàn)嚴(yán)重后果。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)需要預(yù)留一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)異常處理的命令以便主機(jī)端恢復(fù)后,將這個(gè)命令下發(fā),目標(biāo)段根據(jù)這個(gè)命令,重新接收正確的數(shù)據(jù)。

2 協(xié)議設(shè)計(jì)

要將系統(tǒng)的目標(biāo)端和主機(jī)端之間,設(shè)計(jì)成支持單點(diǎn)、多點(diǎn)以及廣播等多種遠(yuǎn)程下載方式,并且支持、軟件復(fù)位和異常處理、加解密等功能,可以充分利用 總線數(shù)據(jù)幀的29 位(遵循2.0B 協(xié)議)標(biāo)識(shí)符來(lái)實(shí)現(xiàn)。定制的通訊協(xié)議中 的幀格式如表1 所示,將CAN 的29 位標(biāo)示符分為五段:優(yōu)先級(jí)、控制域、通訊方式、節(jié)點(diǎn)編號(hào)、命令編號(hào)。

表 1 數(shù)據(jù)幀29 位標(biāo)識(shí)符分配表
數(shù)據(jù)幀29 位標(biāo)識(shí)符分配表
數(shù)據(jù)幀29 位標(biāo)識(shí)符分配表

優(yōu)先級(jí):00->01->10->11 優(yōu)先級(jí)別依次降低,默認(rèn)優(yōu)先級(jí)別為11,故障報(bào)警優(yōu)先級(jí)最高為00,數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)為01,命令下傳優(yōu)先級(jí)為10,應(yīng)答返回優(yōu)先級(jí)為11。

控制域:ID26/ID22,用以表示當(dāng)前的數(shù)據(jù)幀屬于哪一種類型:故障為00、數(shù)據(jù)為01、命令10、應(yīng)答11。

通訊方式:ID24/ID15,指定當(dāng)前的數(shù)據(jù)幀是廣播傳輸或者單點(diǎn)傳輸,全為0 是單點(diǎn)而全為1 是廣播。

節(jié)點(diǎn)編號(hào):ID14/ID8,共7 位,足夠標(biāo)識(shí)CAN 總線支持的多達(dá)112 個(gè)節(jié)點(diǎn)的最大負(fù)載。

命令編號(hào):這里存放的是根據(jù)實(shí)際需要定制的一些命令,如軟件復(fù)位命令、異常處理命令。主機(jī)端將定制的命令編號(hào)下發(fā),目標(biāo)端接收到命令后,解析后執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。仿照上表,配置各個(gè)目標(biāo)端的接收過(guò)濾碼和接收屏蔽碼,便可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、多點(diǎn)以及廣播通訊。另外,對(duì)于單點(diǎn)通訊方式下的遠(yuǎn)程下載,為保證主機(jī)端和目標(biāo)端的通訊數(shù)據(jù)的正確和可靠傳輸,采用應(yīng)答機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn),并定制了一套圖3 所示的通訊鏈路機(jī)制。

主機(jī)端和目標(biāo)端應(yīng)答鏈路機(jī)制圖
主機(jī)端和目標(biāo)端應(yīng)答鏈路機(jī)制圖
圖 3 主機(jī)端和目標(biāo)端應(yīng)答鏈路機(jī)制圖

遠(yuǎn)程下載的通訊只能由主機(jī)端開(kāi)啟。主機(jī)端先發(fā)送讀取器件型號(hào)命令,讀取目標(biāo)端器件芯片型號(hào),目標(biāo)端收到這個(gè)命令,回復(fù)本身的型號(hào)數(shù)據(jù)作為一個(gè)應(yīng)答,主機(jī)端根據(jù)這個(gè)型號(hào),再開(kāi)辟動(dòng)態(tài)內(nèi)存和組織要下傳的數(shù)據(jù)。主機(jī)端接著下發(fā)一個(gè)讀取器件PROM 命令,以獲取目標(biāo)端器件位于地址0x00 處的數(shù)據(jù),將和從主機(jī)端讀取并解析、組織后的HEX 文件一起下傳。主機(jī)端收到這一步的應(yīng)答后,開(kāi)始發(fā)送寫(xiě)PROM 命令和PROM 數(shù)據(jù),目標(biāo)端將接收到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入相應(yīng)的地址段,每完成一頁(yè)寫(xiě)操作,返回一個(gè)應(yīng)答,接著接收主機(jī)端下傳的下一頁(yè)數(shù)據(jù)。PROM 寫(xiě)數(shù)據(jù)發(fā)送完后,主機(jī)端接著發(fā)送寫(xiě)CM 數(shù)據(jù)命令和寫(xiě)CM 數(shù)據(jù),過(guò)程和寫(xiě)PROM 是一樣的。最后,主機(jī)端下發(fā)一個(gè)跳轉(zhuǎn)命令,目標(biāo)端收到這個(gè)命令后,跳轉(zhuǎn)到程序存儲(chǔ)器的0x00 地址處。然后,目標(biāo)端根據(jù)地址0x00 處存放的數(shù)據(jù),跳轉(zhuǎn)到用戶應(yīng)用程序。

而對(duì)于多點(diǎn)或廣播,通常都是對(duì)數(shù)百甚至上千目標(biāo)端進(jìn)行下載。如果目標(biāo)端都應(yīng)答,會(huì)造成總線上數(shù)據(jù)的堵塞,浪費(fèi)大量的總線時(shí)間。所以采用非應(yīng)答機(jī)制,直接燒寫(xiě)程序存儲(chǔ)器。

此時(shí)主機(jī)端數(shù)據(jù)的下傳,采用定時(shí)器觸發(fā)方式。每當(dāng)定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí),觸發(fā)一次數(shù)據(jù)的發(fā)送。

直至最后,發(fā)送一個(gè)跳轉(zhuǎn)命令。如果目標(biāo)端沒(méi)有執(zhí)行跳轉(zhuǎn),那么認(rèn)為當(dāng)前目標(biāo)端沒(méi)能正確接收主機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù),主機(jī)端重新對(duì)當(dāng)前目標(biāo)端進(jìn)行一次單點(diǎn)方式下的遠(yuǎn)程下載。

3 目標(biāo)端設(shè)計(jì)方案

目標(biāo)端Bootloader 自舉程序一般只是一個(gè)簡(jiǎn)單的通訊程序,負(fù)責(zé)接收和發(fā)送數(shù)據(jù),通常只需極少的存儲(chǔ)空間,可以位于程序存儲(chǔ)器特定的Boot Segment 區(qū)域。程序存儲(chǔ)器還有一段稱為General Segment 區(qū)域可用于存儲(chǔ)用戶應(yīng)用程序。的程序存儲(chǔ)器大多都是FLASH 閃存,數(shù)據(jù)是以一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的形式存儲(chǔ),必須先對(duì)當(dāng)前存儲(chǔ)頁(yè)擦除,然后才能寫(xiě)入數(shù)據(jù)。自舉程序還需使用dsPIC33 器件中斷向量表 (IVT) 中的復(fù)位向量實(shí)現(xiàn)程序的跳轉(zhuǎn)、以及器件上的CAN 通信模塊。單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器的地址映射如下圖4 所示。

dsPIC33F 程序存儲(chǔ)器地址映射圖
 dsPIC33F 程序存儲(chǔ)器地址映射圖
圖 4 dsPIC33F 程序存儲(chǔ)器地址映射圖


關(guān)鍵詞: 單片機(jī) CAN

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