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嵌入式技術(shù)的迅速發(fā)展使得越來(lái)越多的嵌入式終端設備應用在人們的日常生活中，其中不乏應用在一些偏遠地方，甚至工作在無(wú)人看管的場(chǎng)合下。人口比較稀少的地方，由于基站分布比較分散，加之人口比較稀疏，基站維護等操作常難以執行，這就需要在某些地方放置網(wǎng)絡(luò )信號測試儀檢測該地區的通信信號質(zhì)量，并將該信息反饋到遠程服務(wù)器。同時(shí)，由于硬件系統程序設計固有的局限性，固件程序的升級在所難免。針對實(shí)際情況，本文開(kāi)發(fā)了網(wǎng)絡(luò )信號測試儀的單片機遠程升級系統。 1 系統硬件設計 整個(gè)系統以Silicon Labs公司推出的混合信號片上系統型單片機C8051F340作為核心控制單元，采用GSM／GPRS／EDGE無(wú)線(xiàn)模塊MC75作為與遠程服務(wù)器的通信模塊，采用上海麗浪電子有限公司推出的R36模塊作為GPS模塊，通過(guò)GPS衛星接收RMC格式的導航電文供終端設備定位用。C8051F340單片機包含兩個(gè)TTL電平的串行接口，分別與GPRS模塊和GPS模塊進(jìn)行通信。GPRS模塊可接收遠程控制臺發(fā)來(lái)的控制指令，并傳輸給單片機進(jìn)行處理。系統總體框圖如圖1所示。 1．1 C8051F340介紹 C8051F340具有片內上電復位、VDD監視器、電壓調整器、看門(mén)狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器等內部資源，是真正能獨立工作的片上系統。Flash存儲器還具有在系統重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許遠程更新8051固件程序。用戶(hù)軟件對所有外設具有完全的控制，可以關(guān)斷任何一個(gè)或所有外設以降低功耗。 C8051F340的主要特點(diǎn)： ◆高速、流水線(xiàn)結構并與8051兼容的微控制器內核 (可達48 MIPS)； ◆全速、非侵入式的在系統調試接口(片內)； ◆精確校準的12 MHz內部振蕩器和4倍時(shí)鐘乘法器； ◆64 KB的片內Flash存儲器，4532字節的片內RAM； ◆硬件實(shí)現的SMBUS接口，2個(gè)增強型UART(TTL電平)、1個(gè)增強型SPI串行接口； ◆4個(gè)通用的16位定時(shí)器； ◆5個(gè)捕獲／比較模塊和具有看門(mén)狗定時(shí)器功能的可編程計數器／定時(shí)器陣列(PCA)。 1．2 單片機與GPRS模塊通信電路設計 MC75模塊是Siemens公司推出的第三代GSM／GPRS／EDGE無(wú)線(xiàn)模塊。這種模塊能處理高數據密集型多媒體設施，可以應用于全球的GSM網(wǎng)絡(luò )。其主要特點(diǎn)為： ◆支持850 MHz、900 MHz、1 800 MHz、1 900 MHz四種頻段； ◆E-GPRS下行速率可達460 kbps； ◆EDGE(E-GPRS)multi-slot ClasslO： ◆GPRS移動(dòng)基站ClassB； ◆SMS及SMS蜂窩廣播； ◆板載SIM卡捅槽或外接SIM卡讀卡器，支持USB接口； ◆AT指令GSM07．05及GSM07．07； ◆輸入電壓為3．2～4．5 V，建議使用3．8 V±O．2 V。 C8051F340與MC75模塊的通信電路如圖2所示。 1．3 單片機與串行FIash接口設計 C8051F340內部有64 KB的Flash，而整個(gè)系統程序為40 KB左右，為了實(shí)現遠程升級功能，需將更新的程序存儲在外部擴展Flash中。在此選用了Atmel公司的串行Flash，型號為AT45DBl61D。其電壓工作范圍為2．7～3．6 V，快速串行接口工作頻率最高可達到66 MHz，空間大小為17 301 504位，由4096頁(yè)組成(每頁(yè)包含512字節或者528字節)。除了主存儲器外，它還包括2片512或528字節的靜態(tài)隨機存儲單元。在本系統設計中，AT45DB161D可存儲系統中所需的一些網(wǎng)絡(luò )信號參數，以便經(jīng)過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )傳遞給遠程主機；另外，還可以存儲遠程服務(wù)器發(fā)送的二進(jìn)制升級文件。其與C8051F340的接口電路如圖3所示。 2 系統軟件設計 該終端設備在工作期間，會(huì )收到遠程服務(wù)器發(fā)送來(lái)的一系列控制命令，如測試周?chē)浇木W(wǎng)絡(luò )信號指令，給某個(gè)手機撥打電話(huà)并記錄通話(huà)狀態(tài)下的信號指令等。這些操作都是由單片機通過(guò)串口發(fā)送給GRPS模塊的AT指令實(shí)現的。例如SEND String(”AT-SMONC＼r”)，單片機將“AT-SMONC”這條命令通過(guò)串口發(fā)送給GPRS模塊，該模塊可自動(dòng)測得主小區及相鄰小區的信號指令數據，并通過(guò)串口發(fā)送給單片機以供其處理。同樣，單片機可接收到遠程升級指令，從而啟動(dòng)遠程升級功能。 2．1 升級系統軟件設計 本系統軟件由兩部分組成：主程序和升級程序，分別對應于Main工程和Update工程。Main工程負責與遠端服務(wù)器進(jìn)行通信，接收服務(wù)器發(fā)送的指令并進(jìn)行相應操作；而Update工程編譯、鏈接時(shí)，在其編譯器鏈接選項中設置CODE(OxE000，PR?MAIN?UPDATE(0xE000))，可將Upd-ate工程編譯、鏈接后生成的hex文件燒寫(xiě)到單片機內部Flash以0xE000作為起始地址處，同時(shí)默認地將Main工程編譯、鏈接生成的二進(jìn)制文件燒寫(xiě)到內部Flash的起始地址處。單片機在執行主程序過(guò)程中，檢測到升級標志置1后，單片機跳轉到升級程序地址處執行固件升級程序；升級完畢后，復位單片機，程序又從內部Flash的零地址開(kāi)始執行更新的固件程序。圖4為主程序流程，圖5為相應的固件升級程序流程。主程序在運行過(guò)程中受遠程服務(wù)器的實(shí)時(shí)控制。當固件程序需要更新時(shí)，在服務(wù)器端將準備更新的固件編譯、鏈接后生成的hex或bin文件放入某一固定目錄內，啟用FTP服務(wù)器(如FtpMan)，通過(guò)TCP／IP協(xié)議發(fā)送遠程升級指令給測試終端；終端收到升級指令后啟動(dòng)相應的FTP接收功能，將遠端文件分解成多個(gè)數據包并逐個(gè)存儲在外部Flash中；存儲完畢后，主程序會(huì )對該接收文件進(jìn)行CRC校驗，若校驗無(wú)誤，則通過(guò)函數指針跳轉到升級程序功能區，啟動(dòng)升級程序，將二進(jìn)制文件從外部Flash中轉移到內部Flash對應的地址空間中去。單片機復位重啟后，就可以從內部Flash的起始地址處執行更新完畢的程序。 2．2 函數指針應用 當主程序檢測到升級標志后，主程序跳轉到升級程序地址處執行升級固件程序，此處使用了函數指針的功能。 結語(yǔ) 本文設計了基于GPRS網(wǎng)絡(luò )傳輸的終端固件升級系統，給出了合理的芯片選型，以及獨立的固件升級程序。該升級系統已應用到實(shí)際產(chǎn)品應用中，并取得了很好的效果。 |
