基于CAN總線的分布式嵌入式系統升級方案

　　2.3　軟件系統

　　為實現在線升級功能，首先需要編寫引導程序，然后將它燒入Flash引導區中。為防止應用程序升級失敗，在引導程序中需判斷Flash指定位置是否有程序完好標志，該標志由完整的應用程序在每次上電后寫入。應用程序可采用燒寫方式和升級方式寫入相應程序區。為實現引導程序和應用程序之間的相互跳轉，采取指向函數指針的方式來實現。可以將Flash中的引導程序和應用程序作為兩個普通函數，這兩個函數的進入位置分別為0x08000000和 0x08004000，然后在引導程序中設置一個指向函數的指針，其指針值為0x08004000；同理，在應用程序中設置一個函數指針，其值為 0x08000000。這樣在相應的程序中調用函數指針時就可以實現程序跳轉。

　　CAN總線采用多主競爭工作方式和非破壞性總線仲裁技術，總線上任意節點可在任意時刻主動地向網絡上其他節點發送信息而不分主次，各節點之間實現自由通信。當多個節點同時向總線發信息時，優先級較低的節點會主動退出發送，而優先級較高的節點不受影響，從而大大節省了總線沖突仲裁時間，即使在網絡負載很重的情況下，也不會出現網絡癱瘓的情況。因此，適用于分布式監控系統的數據通信。由于CAN總線協議規范只定義了物理層和數據鏈路層，所以在實際應用中必須根據實際系統制定合適的應用層協議。本系統中根據數據傳輸要求自定義了幾個應用層命令，分別是升級相關命令和數據收發校驗相關命令，限于篇幅在此就不一一詳述。

　　3　軟件升級過程

　　軟件升級包括升級控制模塊部分和待升級模塊部分。

　　升級控制模塊部分的工作過程為：向待升級模塊發送升級命令，待接收到模塊返回的確認標志后，再通過CAN應用層協議向待升級模塊發送升級數據，升級完成后向待升級模塊發送完成命令。

　　待升級模塊工作流程如圖4所示。分為引導程序部分和應用程序部分，這兩部分內容在開發的時候是作為兩個獨立的工程項目來完成的。

　　圖4　待升級模塊工作流程

　　為確保在線升級的安全性，在Flash指定位置設置了一個程序完好標志。由于Flash的擦寫是按照Page進行的，所以這個標志即使只有一位也需占用一個Page的大小。本系統中將標志設置在Flash最后一個Page。如果應用程序區沒有空余的Page來寫入該標志，就要考慮換用更大Flash容量的產品或者外擴存儲器。程序完好標志在應用程序進入的時候寫入，在接收到升級命令時擦除。若在引導程序中檢測該標志不合法，就一直處于升級狀態，直到最后收到升級成功命令為止。

　　程序跳轉示例性跳轉代碼如下：

　　typedef void （*pFunc）（void）;//自定義函數指針數據類型

　　pFunc Jump_To_App；//定義一個指向應用程序的指針

　　Jump_To_App=（pFunc）0x08004000；

　　Jump_To_App（）;

　　需要注意的是，在程序執行跳轉代碼前，需要關閉中斷響應，以避免發生不可預測的異常。同時，當程序跳轉前，需要將堆棧指針設置到相應的程序區域。

　　結語

　　通過CAN總線對分布式嵌入式系統進行在線升級非常具有代表性，隨著越來越多的芯片集成了豐富多樣的片上通信外設（如以太端口、I2C總線等），使得嵌入式系統的升級也具有更多樣式，甚至可以通過公用網絡（如因特網、GPRS等）進行遠程升級。