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基于GPRS的控制系统远程升级方法及装置

阅读：1013发布：2020-06-22

专利汇可以提供基于GPRS的控制系统远程升级方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于GPRS的控制系统远程升级方法及装置，其方法是在现有的控制系统上增设在线远程升级单元；控制系统包括控制单元和外存储器，在线远程升级单元包括微处理器和GPRS模块；控制单元控制微处理器启动，微处理器控制GPRS模块定时登录指定的网络邮箱接收新的系统升级邮件，控制单元依次把接收到的升级数据写入外储存器，更新外储存器中的现有程序后重启系统，将外储存器中的新程序数据加载到控制单元的内存中，完成系统硬件程序的修改或升级。本发明是将GPRS技术应用于工业自动控制系统，技术人员可以根据现场出现的问题修改控制程序，并将修改控制程序通过GPRS无线网络以电子邮件为载体，对控制系统中的硬件程序进行远程自动修改或升级。，下面是基于GPRS的控制系统远程升级方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种基于GPRS的控制系统远程升级方法，其特征在于：该方法是在现有的控制系统上增设在线远程升级单元；控制系统包括控制单元和外存储器，在线远程升级单元包括微处理器和GPRS模块；控制单元控制微处理器启动，微处理器控制GPRS模块定时登录指定的网络邮箱接收新的系统升级邮件，控制单元依次把接收到的升级数据写入外储存器，更新外储存器中的现有程序后重启系统，将外储存器中的新程序数据加载到控制单元的内存中，完成系统硬件程序的修改或升级。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述控制系统采用DSP控制系统，其中的控制单元采用DSP芯片；所述外存储器采用FLASH外存储器；所述微处理器采用ARM公司生产的微处理器。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述DSP芯片中固化有bootloader代码，升级邮件重启系统时，固化在DSP中的bootloader代码将邮件中的新程序代码装载到系统的RAM中并运行，完成系统硬件程序的修改及升级。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述控制系统与在线远程升级单元之间、在线远程升级单元内部的微处理器与GPRS模块之间以及控制单元内部微处理器与外部程序储存器之间均采用RS232串口连接方式，并按照RS232串口通讯协议进行工作。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述ARM微处理器包括完成微处理器ARM与DSP间数据通信的数据通信单元、用于将升级邮件中的内容转换为DSP程序代码的格式转换单元、完成系统与互联网连接的网络接入单元、完成接收升级邮件和发送报告邮件的邮件收发单元。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述ARM微处理器的硬件升级流程为：在接收到DSP控制单元发送来的起始标志后，ARM微处理器计算待发送的数据大小：如果待发送的数据大小为0字节，则向DSP控制单元发送结束标志，否则发送数据；每次发送数据m字节，若发送数据不足m字节则全部发送；数据以“数据字节数+数据本体+数据CRC校验码”的数据包形式发送，DSP控制单元接收到数据后重新计算数据对应的CRC校验码，并与收到的校验码对比，一致则表示数据成功接收，否则要求ARM微处理器重发此数据包；DSP控制单元收到全部数据后向ARM微处理器发送反馈信息，表示此次升级程序数据接收成功。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述DSP控制单元的硬件升级流程为：向ARM微处理器发送起始标志，开始接收ARM微处理器传来的数据包；对ARM微处理器发来的数据包进行解析，计算数据包中数据的CRC校验码，然后与数据包中的校验码对比，如果一致则将数据保存到Flash外存储器的临时存储扇区（sector7），否则要求ARM微处理器重发数据；数据全部接收完毕后，将Flash 外存储器临时扇区（sector7）的程序数据转存到Flash 外存储器引导扇区（sector0），重启系统，利用Bootloader技术将Flash 外存储器引导扇区中的新程序加载到DSP控制单元中的内存RAM中，实现系统硬件程序的升级。
8.一种根据权利要求1-7任一权利要求所述方法构成的装置，包括控制系统（1），控制系统（1）内设有控制单元（2）和与控制单元（2）串口连接的外存储器（3）；其特征在于：所述控制系统（1）与在线远程升级单元（4）经RS232串口连接；在线远程升级单元（4）包括微处理器（5）和GPRS模块（6）。
9.根据权利要求8所述装置，其特征在于：所述微处理器（5）与GPRS模块（6）经RS232串口连接。
10.根据权利要求8所述装置，其特征在于：所述微处理器（5）为ARM微处理器，ARM微处理器包括数据通信单元（7）、格式转换单元（8）、网络接入单元（9）和邮件收发单元（10）；
网络接入单元（9）和邮件收发单元（10）与GPRS模块（6）双向连接，邮件收发单元（10）与数据通信单元（7）双向连接，数据通信单元（7）与控制单元（2）双向连接。

说明书全文

基于GPRS的控制系统远程升级方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于GPRS的控制系统远程升级方法及装置，属于在线远程升级技术领域，特别是属于自动控制系统的在线远程升级技术领域。

背景技术

[0002] 自动控制系统在现代工业控制领域中发挥着至关重要的作用，设备控制、电力保护，流程控制等工业制造的每个环节都有自动控制系统的身影。单片机、DSP、ARM、CPLD、PLC等可编程芯片作为控制核心发挥着至关重要的作用，DCS等大型控制系统也早已成为工业控制中的关键环节。

[0003] 目前大多数工业控制领域中的自动控制系统仍处于单机运行或通过有线网络运行的方式，若在运行中出现问题或需要对控制系统进行升级时，还是经常需要技术人员到现场对控制系统的硬件程序进行修改或升级，比较麻烦，也制约了工业领域自动控制系统的发展。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于，提供一种基于GPRS的控制系统远程升级方法及装置。将近几年来在通信行业发展比较成熟的通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，简称GPRS）应用于工业控制领域中的自动控制系统，实现自动控制系统的远程升级，以克服现有技术的不足。

[0005] 本发明的技术方案：基于GPRS的控制系统远程升级方法，该方法是在现有的控制系统上增设在线远程升级单元；控制系统包括控制单元和外存储器，在线远程升级单元包括微处理器和GPRS模块；控制单元控制微处理器启动，微处理器控制GPRS模块定时登录指定的网络邮箱接收新的系统升级邮件，控制单元依次把接收到的升级数据写入外储存器，更新外储存器中的现有程序后重启系统，将外储存器中的新程序数据加载到控制单元的内存中，完成系统硬件程序的修改或升级。

[0006] 前述方法中，所述控制系统采用DSP控制系统，其中的控制单元采用DSP芯片；所述外存储器采用FLASH外存储器；所述微处理器采用ARM公司生产的微处理器。

[0007] 前述方法中，所述DSP芯片中固化有bootloader代码，升级邮件重启系统时，固化在DSP中的bootloader代码将邮件中的新程序代码装载到系统的RAM中并运行，完成系统硬件程序的修改及升级。

[0008] 前述方法中，所述控制系统与在线远程升级单元之间、在线远程升级单元内部的微处理器与GPRS模块之间以及控制单元内部微处理器与外部程序储存器之间均采用RS232串口连接方式，并按照RS232串口通讯协议进行工作。

[0009] 前述方法中，所述ARM微处理器包括完成微处理器ARM与DSP间数据通信的数据通信单元、用于将升级邮件中的内容转换为DSP程序代码的格式转换单元、完成系统与互联网连接的网络接入单元、完成接收升级邮件和发送报告邮件的邮件收发单元。

[0010] 前述方法中，所述ARM微处理器的硬件升级流程为：在接收到DSP控制单元发送来的起始标志后，ARM微处理器计算待发送的数据大小：如果待发送的数据大小为0字节，则向DSP控制单元发送结束标志，否则发送数据；每次发送数据m字节，若发送数据不足m字节则全部发送；数据以“数据字节数+数据本体+数据CRC校验码”的数据包形式发送，DSP控制单元接收到数据后重新计算数据对应的CRC校验码，并与收到的校验码对比，一致则表示数据成功接收，否则要求ARM微处理器重发此数据包；DSP控制单元收到全部数据后向ARM微处理器发送反馈信息，表示此次升级程序数据接收成功。

[0011] 前述方法中，所述DSP控制单元的硬件升级流程为：向ARM微处理器发送起始标志，开始接收ARM微处理器传来的数据包；对ARM微处理器发来的数据包进行解析，计算数据包中数据的CRC校验码，然后与数据包中的校验码对比，如果一致则将数据保存到Flash外存储器的临时存储扇区，否则要求ARM微处理器重发数据；数据全部接收完毕后，将Flash 外存储器临时扇区的程序数据转存到Flash 外存储器引导扇区，重启系统，利用Bootloader技术将Flash 外存储器引导扇区中的新程序加载到DSP控制单元中的内存RAM中，实现系统硬件程序的升级。

[0012] 按前述方法构成的装置，包括控制系统，控制系统内设有控制单元和与控制单元串口连接的外存储器；所述控制系统与在线远程升级单元经RS232串口连接；在线远程升级单元包括微处理器和GPRS模块。

[0013] 前述装置中，所述微处理器与GPRS模块经RS232串口连接。

[0014] 前述装置中，所述微处理器为ARM微处理器，ARM微处理器包括数据通信单元、格式转换单元、网络接入单元和邮件收发单元；网络接入单元和邮件收发单元与GPRS模块双向连接，邮件收发单元与数据通信单元双向连接，数据通信单元与控制单元双向连接。

[0015] 与现有技术相比，本发明是将近几年来在通信行业发展比较成熟的通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，简称GPRS）应用于工业控制领域中的自动控制系统，技术人员可以根据现场出现的问题修改控制程序，并将修改控制程序通过GPRS无线网络以电子邮件为载体，对控制系统中的硬件程序进行远程自动修改或升级。无需专门架设传输线路，费用低，连接和传输速度快，可满足工业控制领域中的自动控制系统的软件修改和升级需要，提高了自动控制系统的灵活性，具有良好的扩展性，同时较好的满足了系统低功耗的要求。附图说明

[0016] 图1是本发明的方法示意图；图2是本发明的方法流程图；
图3是ARM微处理器在升级过程中的工作流程图；
图4是DSP控制单元在升级过程中的工作流程图；
图5是本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

[0018] 基于GPRS的控制系统远程升级方法，如图1和图2所示。该方法是在现有的控制系统上增设在线远程升级单元；控制系统包括控制单元和外存储器，在线远程升级单元包括微处理器和GPRS模块；控制单元控制微处理器启动，微处理器控制GPRS模块定时登录指定的网络邮箱接收新的系统升级邮件，控制单元依次把接收到的升级数据写入外储存器，更新外储存器中的现有程序后重启系统，将外储存器中的新程序数据加载到控制单元的内存中，完成系统硬件程序的修改或升级。所述的控制单元采用DSP芯片；外存储器采用FLASH外存储器；微处理器采用ARM公司生产的微处理器。所述DSP芯片中固化有bootloader代码，升级邮件重启系统时，固化在DSP中的bootloader代码将邮件中的新程序代码装载到系统的RAM中并运行，完成系统硬件程序的修改及升级。所述控制系统与在线远程升级单元之间、在线远程升级单元内部的微处理器与GPRS模块之间以及控制单元内部微处理器与外部程序储存器之间均采用RS232串口连接方式，并按照RS232串口通讯协议进行工作。所述ARM微处理器如图5所示，包括完成微处理器ARM与DSP间数据通信的数据通信单元、用于将升级邮件中的内容转换为DSP程序代码的格式转换单元、完成系统与互联网连接的网络接入单元、完成接收升级邮件和发送报告邮件的邮件收发单元。所述ARM微处理器的硬件升级流程如图3所示：在接收到DSP控制单元发送来的起始标志后，ARM微处理器计算待发送的数据大小：如果待发送的数据大小为0字节，则向DSP控制单元发送结束标志，否则发送数据；每次发送数据m字节，若发送数据不足m字节则全部发送；数据以“数据字节数+数据本体+数据CRC校验码”的数据包形式发送，DSP控制单元接收到数据后重新计算数据对应的CRC校验码，并与收到的校验码对比，一致则表示数据成功接收，否则要求ARM微处理器重发此数据包；DSP控制单元收到全部数据后向ARM微处理器发送反馈信息，表示此次升级程序数据接收成功。所述DSP控制单元的硬件升级流程如图
4所示：DSP控制单元向ARM微处理器发送起始标志，开始接收ARM微处理器传来的数据包；
对ARM微处理器发来的数据包进行解析，计算数据包中数据的CRC校验码，然后与数据包中的校验码对比，如果一致则将数据保存到Flash外存储器的临时存储扇区（sector7），否则要求ARM微处理器重发数据；数据全部接收完毕后，将Flash 外存储器临时扇区（sector7）的程序数据转存到Flash 外存储器引导扇区（sector0），重启系统，利用Bootloader技术将Flash 外存储器引导扇区（sector0）中的新程序加载到DSP控制单元中的内存RAM中，实现系统硬件程序的升级。

[0019] 按前述方法构成的装置，如图5所示。包括控制系统1，控制系统1内设有控制单元2和与控制单元2串口连接的外存储器3；所述控制系统1与在线远程升级单元4经RS232串口连接；在线远程升级单元4包括微处理器5和GPRS模块6。微处理器5与GPRS模块
6经RS232串口连接。微处理器5为ARM微处理器，ARM微处理器包括数据通信单元7、格式转换单元8、网络接入单元9、邮件收发单元10。网络接入单元9和邮件收发单元10与GPRS模块6双向连接，邮件收发单元10与数据通信单元7双向连接，数据通信单元7与控制单元2双向连接。

[0020] 对本发明的补充说明本发明是在现有的控制系统的基础上增加了一套在线远程升级单元。现有的控制系统是由控制单元和与控制单元串行接口连接的外存储器构成。控制单元以DSP芯片作为系统的控制核心，拥有一个FLASH外存储器，两者间通过串口通信；在线远程升级单元以GPRS模块为基础，在ARM微处理器的控制下实现远程升级功能，完成整个系统的控制功能。在线远程升级单元由ARM微处理器和GPRS模块构成，ARM微处理器内设有数据通信单元、格式转换单元、网络接入单元、邮件收发单元。ARM微处理器是DSP控制单元的从设备，ARM微处理器和GPRS模块通过RS232串口进行连接，系统通过ARM微处理器利用GPRS模块上网并访问网络邮箱，从而进行相应的操作。DSP控制单元作为主控单元对系统进行整体控制，ARM微处理器则负责远程登录网络邮箱，收发系统升级邮件，配合DSP控制单元完成远程升级功能。在线远程升级单元以ARM微处理器为核心，在控制单元的控制下完成系统收发电子邮件，实现系统的远程在线升级。在线远程升级单元工作过程为：DSP控制单元控制ARM微处理器启动，ARM微处理器的数据通信单元按照DSP控制单元与ARM微处理器的串行通信协议开始工作。ARM微处理器控制GPRS模块进行网络邮箱的登录，从邮箱中获取系统升级邮件，完成邮件的读取。DSP控制单元收到数据后将其保存到外部程序储存器中，如果接收到系统升级邮件，ARM微处理器则控制GPRS模块读取邮件并识别邮件中的有效内容（ARM微处理器解析邮件中的内容，提取出程序数据，通过串口将数据发送给DSP控制单元），将编码后的程序数据传递给DSP控制单元，DSP控制单元依次序把接收到的数据写入外部程序储存器，更新储存器中的程序数据后重启系统，基于bootloader技术将外部储存器中的程序加载到DSP控制单元的内存RAM中，完成系统硬件程序的修改及升级。

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