实现基于GPRS的无线远程IAP功能

  3.1系统工作状态分析  

① 用户程序工作状态，在远程数据传输系统中，用户程序完成数据采集、存储、发送，系统监控、报警，接收执行上位机设置、控制命令等正常用户功能。  

② IAP工作状态，如图2所示。上位机发送升级程序信令，数传终端收到并回复确认信息后，开始等待下载信令；收到正确下载信令后开始下载代码到FM24C256暂存。按帧顺序号发送、接收数据，校验帧的正确性，采用握手数据流保证每帧完全正确接收、存储。代码发送完毕后，发送下载完毕信令，包括代码总长度和块校验码；每阶段都采取延时处理：延时时间到继续重发过程三次，还没收到就报告出错信息，强行下线，切换到待升级用户程序运行。如果通信正常，就进入最关键一步——Flash擦除和编程。  

Philips在P89LPC936地址FF00H～FFFFH的空间里固化一个256字节的引导ROM，所有MCU对内部Flash的操作都可以调用这个子程序完成。使用IAP功能时就是提供这个子程序的入口参数（参考Philips的数据手册），然后调用程序的入口地址FF00H，就可以实现读、写、擦除Flash。擦除、编程Flash时需要关闭所有中断，不能对同一块Flash同时进行擦除和编程，而且编程之前要先把扇区清除。对Flash的扇区进行擦除操作的程序清单（入口参数A、R7、R4和R5，返回参数（F0(C)、R7）如下：

ERASE_FLASH:
MOVA,#04H； A为操作类型（A=04H，告诉IAP； 执行的是擦除操作）
MOVR7,#01H　 ； R7删除操作方式（00H表示删除； 页；01H表示删除扇区）
MOVR4,#HIGH　； 操作的Flash地址高8位
MOVR5,#LOW　 ； 操作的Flash地址低8位
LCALLFF00H
JCERASE_FLASH； F0(C)： 0表示擦除成功，1表示
； 擦除失败  

3.2IAP功能系统SFR配置  

(1) 用户保密扇区设置MOVSEC6,#04H;禁止对Flash扇区6的擦除MOVSEC7,#04H;禁止对Flash扇区7的擦除扇区6和扇区7代码是控制擦除、编程Flash。为保证不被误操作，只允许在出厂时用专门的编程器擦写。  

(2) IAP特许关键值设置执行擦除或写Flash的IAP功能，需要在调用IAP功能程序前，把96H写入RAM单元FFH来设置特许关键值。程序代码如下：MOVR0,#0FFHMOV@R0,#96HIAP程序处理完功能调用后，特许关键值被清除。因此在每次调用IAP功能程序前必须设置特许关键值。  

3.3IAP功能实现流程  

IAP功能实现流程如图3、图4所示。flagIAP为下载程序完毕，并且校验码确认后，准备擦写Flash的标志。在FM24C256开辟单元存储功能很重要：在程序擦写发生异常，如掉电复位，可以在程序启动后，与上位机确认擦写后，继续完成升级任务。每次编程的字节数和上位机传输的1帧数据中，代码字节数保持一致，帧序号数表示程序分成多少帧传输和多少次编程操作。

3.4协议设计  

GPRS网络速度理论上有117 kbps，实际上远远没达到；GPRS与Internet连接建立后，进入数据透明传输阶段。本系统在完善的TCP/IP机制基础上设计用户应用层协议。为实现对系统某个终端的系统软件升级，可将要升级的程序代码通过写码软件转化为系统信令，接入Internet到GPRS网络，透明传输下载到目标数传终端。本系统的信令格式采用如下代码帧格式：   




  开始信令帧和结束信令帧代码数据段都是FFH。同步码设置为AAH，55H；字节长度（1B）表示此数据帧包含代码数据的字节数,通常小于64；下载目标地址(5B)设定为出厂ID号，赋予一个特定代码含义，只有校验ID号正确后数据传输终端才可能接收命令，而且是唯一标识，不可改变；从安全性出发，本系统中设置为出厂日期和编号的组合：0501160000表示2005年1月16号出厂的第一个产品。帧序号(1B)表明此次升级程序分成的传送帧数，在命令传送过程中，此域为00H。控制字段(1B)表示传送的是操作命令还是数据。结束码设置55H，AAH。数据传输终端上行和下行数据格式完全相同，上行响应数据除代码数据段不同之外，其他字段都是下行控制数据的复制，实现数据流控制。  

4 IAP功能可靠性探讨  

系统升级过程不免受到环境的干扰，如系统断电或网络通信阻塞、故障等意外事故，而导致IAP升级失败。因此必须有一套可靠的软、硬件机制来保障IAP的完全正常工作。以下介绍本系统所采取的一些措施：  

① 掉电情况处理。现场环境的电网波动相当大，而且经常性停电，甚至影响到系统的正常工作。可采用蓄电池供电，提供稳定的、可靠的工作电源；外加一充电板电路，能在有电的时候直接给电路充电。此外，软件上还做了完善的握手机制，信令设置回执，确保通信正确不会发生误操作；下载和擦写Flash部分时序上隔离，网络通信性能和掉电异常对系统正常工作的影响减到最小。  




② 数据传输过程产生的误码。通用的、有效的解决办法就是用CRC循环冗余效验和重传机制。数据校验码正确后存入FM24C256，错误或超时就发帧序号请求重发，直到检测到结束帧。 3823 最后一帧数据长度不够就用FFH填满一帧发送。  

③ 数据传输过程大延迟或阻塞情况处理。数据传输采用超时处理，三次握手失败，作异常处理机制。

该技术方案从根本上解决了本系统现场升级困难的问题，大大提高了系统的可维护性，加速了新产品上市时间，可以提供更快、更完美的用户服务，增强产品的市场竞争力。以GPRS网络为载体，在广大接入Internet困难的监控现场或农村地区，该技术提出了一个解决方案。