基于CAN总线的分布式嵌入式系统升级方案

嵌入式系统具有许多优势，例如，智能度高，体积小，可靠性高和实时性强。它们已越来越多地用于各种行业，例如消费电子，工业控制和汽车电子。
大型系统通常由许多小型嵌入式系统组成。他们进行沟通和合作以完成各种检测和控制任务，从而形成一个分布式嵌入式系统。
汽车电子系统中的车载GPS，倒车雷达，发动机控制，仪表板系统等，CNC机床中的键盘显示系统和电机控制系统，这些都是嵌入式系统的特定应用。许多嵌入式系统的应用也给软件升级带来了很多困难，主要有以下几个方面：①这些系统位于大型系统的各个位置，很难分别升级每个系统； ②有些系统是为了满足机密性。
除了可靠性要求之外，系统是永久密封的，并且仅保留通信和电源端口。单独升级它甚至是不可能的。
针对这些问题，本文提出了一种使用CAN总线的分布式嵌入式系统升级方案，该方案可实现多点，单点甚至系统范围的升级。其他类型的通信端口类似。
1系统结构框图如图1所示。图1系统结构框图整个系统由多个独立的嵌入式模块组成，这些模块完成某些功能，CAN总线和用于升级整个系统的控制模块。
其中，控制模块也可以是功能模块之一。每个功能模块上都安装了一个独立的引导程序，可以将其视为模块的Bootloader。
引导程序将在模块中永久固化，并且不会通过程序升级进行升级。引导程序中嵌入了CAN总线通信程序。
在正常工作条件下，每个功能模块可以单独工作，也可以通过CAN总线与其他模块协同工作。需要升级某个模块的软件时，请通过系统升级控制模块向该模块发送升级命令。
收到命令后，模块跳转到引导程序，等待系统升级模块发送升级数据，然后在升级完成后跳转。返回到应用程序。
2系统实现2.1 of在线升级的实现原理ST采用基于ARM公司的ST公司的Cortex-M3核心32位嵌入式处理器STM32F103VC，其片上Flash是主要的存储区域。应用程序代码存储在闪存（0x08000000〜0x0807FFFF）中，并且Flash由Page管理，因此Flash可以分为几个使用区域。
图2 Flash分区在此系统中，Flash分为两个区域，一个区域是上述引导程序区域，另一个区域是应用程序区域。 Flash分区如图2所示。
the接通电源后，STM32F103VC将自动跳转到地址0x08000000以执行以下程序。可以将项目的开始位置（即主功能的地址）专门映射到Flash存储器的地址。
在该系统的设计中，Flash中具有两个主要功能。引导程序用于升级应用程序，并在加电后跳转到应用程序，并且该应用程序完成相应的模块功能。
这两个区域可以通过特定的说明相互跳转，从而可以实现在线升级。 2.2硬件系统STM32F103VC处理器具有高性能，低成本，低功耗等特点。
该处理器具有丰富的片上外围设备，具有多个系统计时器，CAN通信接口，USART通信接口，DMA和其他丰富的资源，借助ST提供的固件库，它可以轻松地操作系统资源。该处理器集成了256 KB的片上Flash和64 KB的片上SRAM，足以完成大多数任务。
为了实现CAN总线通讯，只需要在STM32F103VC上增加一个CAN驱动器芯片就可以进行电平转换。系统硬件结构框图如图3所示。
图3系统硬件结构框图2.3系统软件系统为了实现在线升级功能，首先需要编写启动程序，然后将其刻录到Flash启动中区域。为了防止应用程序升级失败，有必要判断引导程序中Flash的指定位置是否存在程序完整标记。