CN103279371A - 一种分布式控制***多从机程序在线同步升级的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式控制***多从机程序在线同步升级的方法,传统的分布式控制***进行应用程序更新时都是单独对每个节点单元进行更新,每个单元在程序升级过程中都进行相同的操作,重复性大,导致对整个***的升级效率低。本发明同步升级方法的硬件装置为内部Flash可编程MCU单元(从机单元)、CAN总线和主机程序烧写器;其中多个内部Flash可编程MCU单元(从机单元)与一个主机程序烧写器通过CAN总线相连;本发明可同时对多个从机单元进行程序在线同步升级,最大数量可以到达100个从机单元,并且在总线挂接最大数量的从机单元情况下最高通信速率可达100kbps,提高了分布式控制***的程序升级效率。
Description
技术领域
本发明涉及的是分布式控制***领域,特指是一种分布式控制***多从机程序在线同步升级的方法。
背景技术
分布式控制***是当前控制***的重要发展方向,因为它能提供更强的性能,节约***的总体成本。在分布式控制***中,目前主流的总线网络有485网络、HART网络和FieldBus现场总线网络;其中FieldBus现场总线网络是当今自动化领域的热点技术,主流的FieldBus现场总线网络有CANBUS、PROFIBUS等;它是连接控制现场的仪表与控制室内的控制装置的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字化通信。但是FieldBus现场总线网络提供多节点的通信的同时,也带来的节点程序在线升级的问题:传统的分布式控制***进行应用程序更新时都是单独对每个节点单元进行更新,每个单元在程序升级过程中都进行相同的操作,重复性大,导致对整个***的升级效率低。
发明内容
本发明的目的在于,针对传统的程序更新方法,提出一种分布式控制***多从机程序在线同步升级的方法,旨在同时更新分布式控制***中每个单元的应用程序,以节省程序升级的时间,提高分布式控制***的程序升级效率。
一种分布式控制***多从机程序在线同步升级的方法依赖于以下硬件装置:内部Flash可编程MCU单元(从机单元)、CAN总线、主机程序烧写器;多个内部Flash可编程MCU单元(从机单元)与一个主机程序烧写器通过CAN总线相连;从机程序在线同步升级如下所述:
分布式控制***各从机单元同时上电,从机单元程序跳转到BOOT空间等待主机程序烧写器握手命令,主机程序烧写器开始对每一个编号为i的从机单元一一进行发送握手命令,1≤ i≤100,主机程序烧写器在对第一个从机单元发送完握手命令后,若在 ms内没有收到该从机单元回复握手命令,则将从机单元从总线上删除,然后访问下一从机单元;若在ms内收到该从机单元回复握手命令,则主机程序烧写器依次对下一个从机单元发送握手命令,直到完成对个从机单元握手;若从机单元在(n+w+x)ms内没有收到主机程序烧写器发送的握手命令,则从机单元程序跳转到应用程序空间运行;若从机单元在(n+w+x)ms内收到主机程序烧写器发送的握手命令,则从机单元回复主机程序烧写器握手命令;其中、n和w由下式表示:
:表示分布式控制***中从机单元的数量
:表示发送1bit数据所需的时间
在单帧长度最长的情况下n表示为:
(5)
(n+w+x)ms中x表示分布式控制***上电后主机程序烧写器需要在xms内向从机单元发送握手命令,否则会出现部分从机单元握手失败情况。
主机程序烧写器在对所有的从机握手完成后,主机程序烧写器读取第一个扇区的hex数据,通过广播的方式发送该扇区hex数据的写入起始地址、长度、传输状态及校验,然后将该扇区的hex数据通过CAN总线广播给每一个从机单元;从机单元接收主机程序烧写器发送的hex数据的写入起始地址、长度、传输状态及校验,然后判断传输状态是否为hex数据传输结束帧;若为hex数据传输结束帧,则跳转到应用程序空间,运行应用程序;若不是hex数据传输结束帧,从机单元根据接收到的hex数据的长度值,开始接收主机程序烧写器广播的相同长度的hex数据;接收完成收后,从机单元开始校验接收到的hex数据;若校验正确,则将接收到的hex数据写入到应用程序空间;若校验错误,则跳过写入hex数据到应用程序空间的操作。然后从机单元等待主机程序烧写器写查询写入状态命令,若ms内没有收到主机程序烧写器的查询命令,则结束程序烧写。主机程序烧写器广播发送完成一个扇区的hex数据后,开始对每一个编号为i的从机单元一一进行询问写入扇区状态,i的取值范围在1到100,且编号为i的从机单元未被主机程序烧写器从CAN 总线上删除;主机程序烧写器向一个从机单元询问写入扇区状态后,若在10ms内没有收到该从机单元回复写入状态,则将从机单元从总线上删除;若在10ms内收到该从机单元回复写入状态,然后访问下一从机单元,若下一个从机单元已经从CAN 网络上删除,则跳过访问该从机单元,从机单元编号i自增1访问下一个从机单元,按此方法依次访问直到对个从机单元的写入扇区状态询问完成;若hex文件已经发送完成,则主机程序烧写器发送hex数据传送结束帧,从机单元收到hex数据传送结束帧后跳转到应用程序空间,运行应用程序。主机程序烧写器发送完hex数据传输结束帧后,统计各从机单元烧写状态。
本发明的有益效果是:可同时对多个从机单元进行程序在线同步升级,最大数量可以到达100个从机单元,并且在总线挂接最大数量的从机单元情况下最高通信速率可达100 kbps,提高了分布式控制***的程序升级效率。
附图说明
图1:***硬件连接框图;
图2:从机单元软件流程图;
图3:主机程序烧写器软件流程图。
具体实施方式
本具体实施方式中CAN总线上挂接的从机单元数量为100个,CAN总线通信采用标准数据帧格式,通信速率为100kbps,每帧的数据域中的字节数为8个,所以=100,=8,=33,=13,=3,=10us, =1,=12,=4;
本实施方式要求分布式控制***上电后主机烧写器需要在1000ms内向从机单元发送握手命令,所以x=1000ms;
结合图1说明本实施方式,本具体实施方式由:多个内部Flash可编程MCU单元(从机单元)与一个主机程序烧写器通过CAN总线相连;
结合图2说明本实施方式,本具体实施方式由:当分布式控制***上电后,从机单元***初始化后跳转到BOOT空间;然后等待主机程序烧写器握手命令,若在2260ms内未检测到主机程序烧写器发送的握手命令,则跳转到应用程序空间,若检测到主机程序烧写器发送的握手命令,则开始根据主机程序烧写器发送的数据更新应用程序,其中应用程序的烧写实现步骤为:
步骤1:接收主机程序烧写器发送的hex数据的写入起始地址、长度、传输状态及校验,然后判断传输状态是否为hex数据传输结束帧;若为hex数据传输结束帧,则跳转到应用程序空间,运行下载完成的应用程序;若不是hex数据传输结束帧,则执行步骤2;
步骤2:从机单元根据步骤1所接收到的hex数据的长度值,开始接收主机程序烧写器广播的相应长度的hex数据;接收完成收后,从机单元开始校验接收到的hex数据;若校验正确,则将接收到的hex数据写入到步骤1所接收到的起始地址为起点的地址空间;若校验错误,则跳过写入操作;
步骤3:从机单元等待主机程序烧写器的查询写入状态命令,从机单元收到该命令后,若写入成功,则应答写入成功;若未写入或写入失败,则应答写入失败。若从机单元在指定时间260ms内未接收到主机程序烧写器的查询命令,则从机单元结束应用程序升级过程。
结合图3说明本实施方式,本具体实施方式由:当分布式控制***上电后,主机程序烧写器通过轮询的方式给挂接在CAN总线上的多个从机单元发送的握手命令,若在指定时间11.3ms内收到被询问的从机单元的应答,则向下一个从机单元发送握手命令,若在指定时间11.3ms内未收到从机单元的应答握手信息,则将该从机单元从CAN网络中删除;主机程序烧写器对多个从机单元握手完成后,开始向握手成功的从机单元下载应用程序;主机程序烧写器发送的应用程序是以hex文件的形式传送,其中应用程序的烧写实现步骤为:
步骤1:主机程序烧写器读取一个扇区的hex数据,通过广播的方式发送该扇区hex数据的写入起始地址、长度、传输状态及校验,然后将该扇区的hex数据通过CAN总线广播给每一个从机单元;
步骤2:一个扇区的hex数据广播结束后,主机程序烧写器通过轮询的方式询问每个从机单元的写入状态,若所有在线节点都写入成功,则进入到步骤3;若主机程序烧写器询问到有从机单元写入失败,标记该从机单元在该扇区写入失败,则待所有从机单元询问结束后,再通过步骤1将该扇区的hex数据从新发送给所有的从机单元;若在寻问从机单元的写入状态过程中,有从机单元没有在指定的时间113ms内应答主机程序烧写器的询问,则视该从机单元脱离CAN总线,主机程序烧写器将该从机单元从CAN网络中删除;
步骤3:若hex文件未发送完成,则进入步骤1;若hex文件已经发送完成,则主机程序烧写器通过广播方式发送hex数据传输结束帧,并统计各从机单元的写入状态。
Claims (1)
1. 一种分布式控制***多从机程序在线同步升级的方法,其特征在于:分布式控制***各从机单元同时上电,从机单元程序跳转到BOOT空间等待主机程序烧写器握手命令,主机程序烧写器开始对每一个编号为i的从机单元一一进行发送握手命令,1≤ i≤100,主机程序烧写器在对第一个从机单元发送完握手命令后,若在 ms内没有收到该从机单元回复握手命令,则将从机单元从总线上删除,然后访问下一从机单元;若在ms内收到该从机单元回复握手命令,则主机程序烧写器依次对下一个从机单元发送握手命令,直到完成对个从机单元握手;若从机单元在(n+w+x)ms内没有收到主机程序烧写器发送的握手命令,则从机单元程序跳转到应用程序空间运行;若从机单元在(n+w+x)ms内收到主机程序烧写器发送的握手命令,则从机单元回复主机程序烧写器握手命令;其中、n和w由下式表示:
(1)
在单帧长度最长的情况下n表示为:
(n+w+x)ms中x表示分布式控制***上电后主机程序烧写器需要在xms内向从机单元发送握手命令,否则会出现部分从机单元握手失败情况;
主机程序烧写器在对所有的从机握手完成后,主机程序烧写器读取第一个扇区的hex数据,通过广播的方式发送该扇区hex数据的写入起始地址、长度、传输状态及校验,然后将该扇区的hex数据通过CAN总线广播给每一个从机单元;从机单元接收主机程序烧写器发送的hex数据的写入起始地址、长度、传输状态及校验,然后判断传输状态是否为hex数据传输结束帧;若为hex数据传输结束帧,则跳转到应用程序空间,运行应用程序;若不是hex数据传输结束帧,从机单元根据接收到的hex数据的长度值,开始接收主机程序烧写器广播的相同长度的hex数据;接收完成收后,从机单元开始校验接收到的hex数据;若校验正确,则将接收到的hex数据写入到应用程序空间;若校验错误,则跳过写入hex数据到应用程序空间的操作;然后从机单元等待主机程序烧写器写查询写入状态命令,若ms内没有收到主机程序烧写器的查询命令,则结束程序烧写;主机程序烧写器广播发送完成一个扇区的hex数据后,开始对每一个编号为i的从机单元一一进行询问写入扇区状态,i的取值范围在1到100,且编号为i的从机单元未被主机程序烧写器从CAN 总线上删除;主机程序烧写器向一个从机单元询问写入扇区状态后,若在10ms内没有收到该从机单元回复写入状态,则将从机单元从总线上删除;若在10ms内收到该从机单元回复写入状态,然后访问下一从机单元,若下一个从机单元已经从CAN 网络上删除,则跳过访问该从机单元,从机单元编号i自增1访问下一个从机单元,按此方法依次访问直到对个从机单元的写入扇区状态询问完成;若hex文件已经发送完成,则主机程序烧写器发送hex数据传送结束帧,从机单元收到hex数据传送结束帧后跳转到应用程序空间,运行应用程序;主机程序烧写器发送完hex数据传输结束帧后,统计各从机单元烧写状态。
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