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一种嵌入式系统升级的设计和实现

发布时间:2020-07-21 17:29:03 阅读: 来源:电源柜厂家

1、引言

本文引用地址:随着信息化,智能化,网络化的发展,嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。嵌入式技术全面展开,目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域,数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域,美国已开始由模拟电视向数字电视转变,欧洲的DVB(数字电视广播)技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播(DAB)也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。所有上述产品中,都离不开嵌入式系统技术。象前途无可计量的维纳斯计划生产机顶盒,核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术。在个人领域中,嵌入式产品将主要是个人商用,作为个人移动的数据处理和通讯软件。本文提出了利用LPC2148的SD卡实现嵌入式系统升级的设计方案。

2、总体系统升级方案设计

厂家生产出产品后,用户购买回去使用,当设备出现了系统漏洞或者用户不满足现有功能而提出更多需求时,就要对系统升级或者维护系统功能。厂家只需将SD卡取回,把更新后的程序放入SD卡中,然后发放给用户,用户只需把SD卡插入终端设备。即可达到系统升级的目的。图1给出厂商与用户之间的交流流程图。图2给出整个系统设计流程图。

按图1所示,厂商与用户交流过程如下:(1)厂商将一个类似Boot loader的程序通过ISP方式,将其下载到Flash中,如图2所示的位置。(2)将升级程序放入SD卡中,随产品一起出厂。(3)用户拿到SD卡后,将其插入SD卡槽,终端设备开始工作。(4)用户使用一段时间后,若出现问题或者需要升级、维护时.只需将SD卡返回厂家即可。(5)厂家将升级后的程序放入返回的SD卡中,再返回给用户.或者厂家直接再发放SD卡给用户,而无需用户返回SD卡。(6)用户拿到SD卡后,将其直接插入终端设备卡后,则可达到升级的目的。出厂前,通过ISP编程方式烧入一个类似于Boot loader的程序。该程序的实现大致分为3个步骤:(1)SPI模式下的SD卡底层驱动;(2)读出SD卡中的系统程序,并放入指定的Flash地址段中:(3)跳转到指定的Flash地址段,执行升级后的系统。在用户插入SD卡前,程序不断判断SD卡是否插入。用户插入SD卡后,程序首先驱动SD卡,使其能正常工作,然后读取SD卡中的升级程序,并将其放入指定的Flash地址段中。最后,跳转到指定段,开始工作。厂家可根据需要,任意安排升级程序放置的位置。3、系统硬件设计核心处理器采用PHILIPS公司的LPC2148。它是一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7微控制器。带有32KB和512 KB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构,使32位代码能够在最大时钟速率下运行,并带有SPI总线。选用该处理器主要考虑其内部资源丰富,无需扩展存储器和SPI总线,且性能优异,抗干扰能力强,价格低廉,具有极高的性价比。该设计只是产品电路中的一部分。其硬件电路如图3所示。LPC2148具有同步、全双工串行接口(SPI),其最大数据位频率为输入时钟频率的1/8,可以设置为主机或从机工作方式。SD卡是通过SPI总线协议驱动的,数据传输中。主机总是向从机发送一个字节数据,而从机也总是向主机发送一个字节数据。图3中左边为LPC2148,右边为SD卡插槽。SCKl为串行时钟,用于LPC2148与SD卡之间的数据传输时钟信号:MISOl是一个单向信号,用于将数据从SD卡传输至LPC2148;MOSll也是一个单向信号。用于将数据从LPC2148传输至SD卡;SSEL1为选通信号,用于选中SD卡。图3中的引脚3和引脚6分别接地,引脚4接电源,引脚8用于检测SD卡是否插入,并可根据实际要求选定。SD卡与LPC2148之间通过SPI协议和SD文件系统的组织形式.才能协调通讯。

4、系统软件设计

系统软件部分首先通过SPI协议对SD卡初始化,然后根据SD卡的FAF32文件系统组织形式读取SD卡中的数据,将读取数据通过IAP方式将其写入Flash中,最后用一个跳转程序跳转到该段,以达到升级的目的。

4.1 SD卡的初始化

SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻译为安全数码卡,是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备,它被广泛地于便携式装置上使用,例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡,重量只有2克,但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。

用户应用程序通常以文件的形式访问SD卡,并以文件的形式存取数据;文件系统层是通过调用SD卡物理层的有关函数来实现的,所以要想以文件系统的形式访问SD卡,则必须先驱动SD。SD卡的读写操作都是基于命令的,通过向SD卡发送相应的命令并读取相应的响应控制SD卡。在对SD卡读写前,首先要进行初始化操作。这是确保SD卡能在SPI模式下正常读写数据的前提。SD卡上电复位后,默认是SD模式。为了使SD卡进入SPI模式,必须将CS置低(至少延迟74个时钟)并通过SPI总线发送CMDn,使SD卡复位,同时激活,并进行内部初始化处理,使SD卡退出空闲状态。SD卡初始化流程图如图4所示。

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