2．2 硬件系統(tǒng)
? ? STM32F103VC處理器具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn)。該處理器片上外設(shè)豐富，具有多個(gè)系統(tǒng)定時(shí)器、CAN通信接口、USART通信接口、DMA等豐富的資源，并且借助于ST公司提供的固件庫(kù)，可以很容易地對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行操作。該處理器集成了256 KB片上Flash和64KB片上SRAM，足以應(yīng)對(duì)大多數(shù)任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)CAN總線通信，只需要為STM32F103VC添加一片CAN驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
? ? 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

2．3 軟件系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)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(jí)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(jí)方式寫入相應(yīng)程序區(qū)。為實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。可以將Flash中的引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序作為兩個(gè)普通函數(shù)，這兩個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)就可以實(shí)現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)。

CAN總線采用多主競(jìng)爭(zhēng)工作方式和非破壞性總線仲裁技術(shù)，總線上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主次，各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)退出發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)較高的節(jié)點(diǎn)不受影響，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間，即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下，也不會(huì)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(shí)際應(yīng)用中必須根據(jù)實(shí)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(gè)應(yīng)用層命令，分別是升級(jí)相關(guān)命令和數(shù)據(jù)收發(fā)校驗(yàn)相關(guān)命令，限于篇幅在此就不一一詳述。

3 軟件升級(jí)過(guò)程

軟件升級(jí)包括升級(jí)控制模塊部分和待升級(jí)模塊部分。

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

待升級(jí)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(kāi)發(fā)的時(shí)候是作為兩個(gè)獨(dú)立的工程項(xiàng)目來(lái)完成的。

為確保在線升級(jí)的安全性，在Flash指定位置設(shè)置了一個(gè)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(gè)標(biāo)志即使只有一位也需占用一個(gè)Page的大小。本系統(tǒng)中將標(biāo)志設(shè)置在Flash最后一個(gè)Page。如果應(yīng)用程序區(qū)沒(méi)有空余的Page來(lái)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(chǔ)器。程序完好標(biāo)志在應(yīng)用程序進(jìn)入的時(shí)候?qū)懭?，在接收到升?jí)命令時(shí)擦除。若在引導(dǎo)程序中檢測(cè)該標(biāo)志不合法，就一直處于升級(jí)狀態(tài)，直到最后收到升級(jí)成功命令為止。

程序跳轉(zhuǎn)示例性跳轉(zhuǎn)代碼如下：

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

pFunc Jump_To_App； ／／定義一個(gè)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(cè)的異常。同時(shí)，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(yǔ)

通過(guò)CAN總線對(duì)分布式嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行在線升級(jí)非常具有代表性，隨著越來(lái)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(jí)也具有更多樣式，甚至可以通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng)、GPRS等)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)。