CN107977212A - 支持多种通讯方式的高速烧录器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种支持多种通讯方式的高速烧录器，包括PCB板，所述PCB板上设有微处理器、内部存储芯片、电压转换模块、电源接口、SPI接口、CAN接口、外部信号触发按键，所述微处理器具有2组及2组以上的SPI信号线，所述内部存储芯片通过一组SPI信号线与微处理器相连，所述SPI接口通过其余的SPI信号线与微处理器相连，所述电压转换模块的输出端与微处理器以及内部存储芯片的电源端和地端相连，所述CAN接口与微处理器的CAN H/L端口相连，所述外部信号触发按键与微处理器的I/O口相连，所述电源接口连接电压转换模块的输入端。该高速烧录器轻便，易于携带和操作，适用于汽车组合仪表等ECU的离线升级和装车后的在线升级。
Description
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，尤其涉及一种用于汽车电子电路中的***存储器件及主控芯片烧录，具体地说是涉及一种用于整车ECU(electronic control unit)中主控制器及***存储芯片烧录的高速烧录器，它支持多种通讯协议的烧录方式。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，汽车组合仪表的功能越来越丰富，其后期升级和检测次数也趋于增多，目前，汽车组合仪表的控制主板上，主控芯片及***存储器件的烧录方式主要有以下3种：
（1）离线烧录：存储芯片在SMT贴片之前进行烧录，但是这样后期测试和升级将难以实现。
（2）半离线烧录：存储芯片在SMT贴片后，将SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)数据线和电源线引出以进行烧录，但是这种后期无拆卸升级也难以实现，并且接入电源容易使汽车组合仪表控制主板的MCU(Micro controller unit)产生自锁及启动异常的现象。
（3）CAN总线烧录：通过CAN总线对存储芯片进行烧录，但是CAN总线的传输速率比较低，导致烧录的时间长。
因此，现有技术中的烧录器所采用的烧录方式已无法满足汽车组合仪表控制主板上主控芯片及***存储器件的烧写和升级，迫切的需要一种新型的烧录器来解决上述三种烧录方式所存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于汽车组合仪表的离线升级和装车后的在线升级且支持多种通讯方式的高速烧录器，该烧录器的烧写速率高且可支持多种通讯接口的烧录，完全适用于汽车组合仪表主控程序及资源程序的离线烧录和在线烧录。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种支持多种通讯方式的高速烧录器，包括PCB板(Printed Circuit Board，印刷电路板)，所述PCB板上设有微处理器、内部存储芯片、电压转换模块、电源接口、SPI接口、CAN接口、外部信号触发按键，所述微处理器具有2组及2组以上的SPI信号线，所述内部存储芯片通过一组SPI信号线与微处理器相连，所述SPI接口通过其余的SPI信号线与微处理器相连，所述电压转换模块的输出端与微处理器以及内部存储芯片的电源端和地端相连，所述CAN接口与微处理器的CAN H/L端口相连，所述外部信号触发按键与微处理器的I/O口相连，所述电源接口连接电压转换模块的输入端。
作为本发明的一种改进，所述PCB板上设有LED指示灯，所述LED指示灯与微处理器的I/O口相连；所述外部信号触发按键包括开始按键（start button）和停止按键（stopbutton）。
作为本发明的一种改进，所述微处理器的一组SPI信号线包括SCLK端口、MOSI端口、MISO端口、CS端口和GND端口。
作为本发明的一种改进，所述微处理器采用型号为RH850D1L的微控制器，所述内部存储芯片的型号为MT25TL01G。
作为本发明的一种改进，所述电压转换模块将5V电源转换成3.3V，电压转换模块采用型号为TLV1117的主控芯片进行设计。
作为本发明的一种改进，所述微处理器上加载有Flash boot-Loader程序，运行Flash boot-Loader软件***，所述Flash boot-Loader软件***包括驱动层和逻辑应用控制层（简称“应用层”），所述应用层上封装了标准协议接口和基础的控制流程，所述驱动层则由必要的通讯驱动和***设备控制驱动组成。
作为本发明的一种改进，所述驱动层上设有SPI、CAN两种主流的通讯协议驱动，用于读写汽车组合仪表控制主板上带有此2种协议接口的***存储器件。
作为本发明的一种改进，为了了解程序升级或者芯片刷写过程中的运行状态，所述驱动层还包括GPIO控制驱动，用来控制PCB板上的LED指示灯，来明示当前***的工作状态。
作为本发明的一种改进，为了方便用户通过按键操作来控制***的运行，所述驱动层还包括A/D模数转换的驱动，该驱动可以用来识别外部信号触发按键的按键电路，从而通知汽车组合仪表控制主板的MCU识别到用户的不同按键指令操作，来控制程序的升级或芯片刷写的流程。
作为本发明的一种改进，所述应用层上封装了国际标准ISO-15765/ISO-14229的诊断协议规范中定义的标准指令接口。使得***可以很好得移植到汽车组合仪表以及汽车其它ECU(electronic control unit)中实现软件及资源升级，***具备很高的可移植性和复用性。
相对于现有技术，本发明所提出的支持多种通讯方式的高速烧录器整体结构设计巧妙，拆卸组装维修更换方便，成本较低，整个烧录器的结构简单，轻便，易于携带和操作，由于PCB板上设有2组及2组以上的SPI信号线，因此易于扩展出更多的SPI接口来实现高速烧录，另外，本高速烧录器支持具有SPI、CAN两种通讯方式的汽车组合仪表控制主板上的主控芯片及***存储器件的烧写与升级，以便于汽车组合仪表的升级与维修，同时也提高了产品测试与研发的速率。
附图说明
图1为本发明优选实施例的电路结构框图。
图2为本发明优选实施例的电压转换模块的电路图。
图3为本发明优选实施例的烧录器与目标设备以及上位机的连接关系示意图。
图4为本发明优选实施例的烧录器自身升级的电路连接示意图。
图5为本发明优选实施例的Flash boot-Loader软件***的层次图。
图6为本发明优选实施例的Flash boot-Loader软件***升级流程图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
如图1所示，给出了一种支持多种通讯方式的高速烧录器，包括PCB板，所述PCB板上设有微处理器RH850D1L、内部存储芯片MT25TL01G、电压转换模块、电源接口、SPI接口、CAN接口、外部信号触发按键，所述微处理器具有2组SPI信号线，所述内部存储芯片MT25TL01G通过一组SPI信号线与微处理器相连，所述SPI接口通过另一组SPI信号线与微处理器相连。其中，设置在微处理器与内部存储芯片之间的一组SPI信号线包括SCLK端口、MOSI端口、MISO端口、CS端口，而设置在微处理器与SPI接口之间的一组SPI信号线包括SCLK端口、MOSI端口、MISO端口、CS端口和GND端口。所述电压转换模块的输出端与微处理器以及内部存储芯片的电源端和地端相连，所述CAN接口与微处理器的CAN H/L端口相连，所述外部信号触发按键与微处理器的I/O口相连，所述电源接口连接电压转换模块的输入端。本高速烧录器适用于汽车组合仪表等ECU(electronic control unit)的离线升级和装车后的在线升级。
其中，如图2所示，所述的电压转换模块采用型号为TLV1117的主控芯片进行设计，可将5V电源转换成3.3V，从而为微处理器RH850D1L以及内部存储芯片MT25TL01G提供电源。在所述的电压转换模块的输出端和输入端之间设置有二极管，二极管的正极连接输出端，负极连接输入端。
所述PCB板上设有LED指示灯，所述LED指示灯用作烧录器的工作指示灯，将其与微处理器的I/O口相连，对其进行GPIO控制。所述外部信号触发按键包括开始按键和停止按键。高速烧录器使用时，通过对外部信号触发按键的操作来控制对汽车组合仪表控制主板的MCU程序的升级或芯片刷写的流程。
上述的微处理器中加载了Flash boot-Loader程序，可运行Flash boot-Loader软件***，该软件***包括驱动层和应用层，该软件***是由一整套的Flash boot-Loader控制策略组成，该Flash boot-Loader程序精简了驱动层和应用层，设计体积控制在300KB以内，可以很好得移植到容量较小且成本较低的MCU(Micro controller unit)上。在应用层上封装了标准协议接口和基础的控制流程，驱动层则由必要的通讯驱动和***设备控制驱动组成。另外，整体软件***遵循了握手通讯的原则，该Flash boot-Loader软件***需要同时运行在目标设备的***上和烧录器的***上。当有芯片资源或者程序升级需求时，由目标设备的***和烧录器的***的两套Flash boot-Loader软件***进行握手通讯，通讯成功后，进入升级模式，进行软件升级。通讯失败后，***反馈失败原因，并通知用户再次进行升级请求。升级流程图参见图6。
如图5所示，所述驱动层包括SPI、CAN两种主流的通讯协议驱动，用于读写汽车组合仪表控制主板上带有此2种协议接口的***存储器件，同时也可以包括IIC的通讯协议驱动，以用于读写汽车组合仪表控制主板上带有此种协议接口的***存储器件。在微处理器的Flash boot-Loader软件程序控制中，SPI、CAN两种接口方式有着共同的升级流程，只是最终以不同的通讯协议来实现与目标设备的通讯和数据传输。至于选择何种接口方式来刷写升级取决于目标设备所处的场合。例如该目标设备为汽车组合仪表，当组合仪表处于生产阶段或者发货至汽车厂商的仓库时，如果要实现软件的快速升级，可以直接通过烧录器的SPI接口连接实现软件升级。当组合仪表已经装车后发往4S店，在不允许拆卸组合仪表产品的情况下，可以使用该烧录器的CAN接口直接连接车载OBD口中的CAN H/L 来实现软件和资源升级。为了了解程序升级或者芯片刷写过程中的运行状态，所述驱动层还包括GPIO控制驱动，用来控制PCB板上的LED指示灯，来明示当前***的工作状态。另外，为了方便用户通过按键操作来控制***的运行，所述驱动层还包括A/D模数转换的驱动，该驱动可以用来识别外部信号触发按键的按键电路，从而通知汽车组合仪表控制主板的MCU识别到用户的不同按键指令操作来控制程序的升级或芯片刷写的流程。在操作方式上，使用烧录器的外部信号触发按键的启动和停止按键来进行长/短 按、启动和停止等操作，并通过LED指示灯来指示当前的工作状态。所述应用层上封装了国际标准ISO-15765/ISO-14229的诊断协议规范中定义的标准指令接口，使得***可以很好得移植到汽车组合仪表以及汽车其它ECU中实现软件及资源升级，***具备很高的可移植性和复用性。
所述烧录器的PCB板的自身软件升级通过上位机实现，上位机通过USB转SPI模块连接PCB板的SPI接口。上位机与烧录器的电路连接方式参见图4。在将烧录器升级完成之后，便可以使用该烧录器来对大批量的目标设备（汽车组合仪表）进行软件和资源升级。
如图3所示，该高速烧录器在使用时，与目标设备（汽车组合仪表）、5V电源、上位机和USB转SPI模块相连，具体是：上位机通过USB接口和USB转SPI模块相连，将USB转SPI模块上SPI接口的SPI信号线与高速烧录器的SPI接口相连。同时采用SPI信号线将目标设备的SPI接口与高速烧录器的SPI接口相连，或者通过CAN总线将目标设备的CAN接口与高速烧录器的CAN接口相连。高速烧录器的电源接口连接5V电源，通过电压转换模块将5V电源转换成3.3V给微处理器和内部存储芯片供电。
然后，通过上位机将需要升级的程序通过USB转SPI模块转成SPI协议数据，烧录到高速烧录器的内部存储芯片中，具体是：上位机将目标程序和控制指令发送到USB转SPI模块上，通过该模块将目标程序和指令转换成SPI协议发送到高速烧录器的SPI接口上，上位机通知微处理器接受目标程序，并且存储到内部存储芯片上。然后高速烧录器便可以自行去通过Flash boot-Loader软件***将程序再烧录到其它待升级的目标设备中。
当目标设备处于单组状态即离线未装车时，通过目标设备的SPI接口与烧录器的SPI接口相连，外部信号触发按键触发使微处理器执行烧录操作，将内部存储芯片的目标程序读取出，并通过SPI接口发送到目标设备的微处理器中，同样目标设备将目标程序通过SPI接口烧录到存储芯片中。由于SPI接口的传输速率可以达到8Mps,因此，***烧录通常通过SPI协议，传输速率快，烧录执行的时间短。
而当目标设备处于整车***中时即在线装车时，通过DB9转OBD连接线将目标设备的CAN接口与烧录器的CAN接口相连，然后外部信号触发按键触发烧录器的微处理器对目标设备处理器的微处理器进行烧录，并发送指令使目标设备的微处理器将目标程序通过CAN协议发送到存储芯片上。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于：包括PCB板，所述PCB板上设有微处理器、内部存储芯片、电压转换模块、电源接口、SPI接口、CAN接口、外部信号触发按键，所述微处理器具有2组及2组以上的SPI信号线，所述内部存储芯片通过一组SPI信号线与微处理器相连，所述SPI接口通过其余的SPI信号线与微处理器相连，所述电压转换模块的输出端与微处理器以及内部存储芯片的电源端和地端相连，所述CAN接口与微处理器的CAN H/L端口相连，所述外部信号触发按键与微处理器的I/O口相连，所述电源接口连接电压转换模块的输入端。
2.如权利要求1所述的支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于，所述PCB板上设有LED指示灯，所述LED指示灯与微处理器的I/O口相连；所述外部信号触发按键包括开始按键和停止按键。
3.如权利要求2所述的支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于，所述微处理器的一组SPI信号线包括SCLK端口、MOSI端口、MISO端口、CS端口和GND端口。
4.如权利要求3所述的支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于，所述微处理器采用型号为RH850D1L的微控制器，所述内部存储芯片的型号为MT25TL01G。
5.如权利要求4所述的支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于，所述电压转换模块将5V电源转换成3.3V，电压转换模块采用型号为TLV1117的主控芯片进行设计。
6.如权利要求5所述的支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于，所述微处理器上设有Flash boot-Loader软件***，所述Flash boot-Loader软件***包括驱动层和逻辑应用控制层。
7.如权利要求6所述的支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于，所述驱动层上设有SPI和CAN通讯协议驱动。
8.如权利要求7所述的支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于，所述驱动层上设有GPIO控制驱动和A/D模数转换的驱动。
9.如权利要求8所述的支持多种通讯方式的高速烧录器，其特征在于，所述应用层上封装了国际标准ISO-15765/ISO-14229的诊断协议规范中定义的标准指令接口。
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