張光旭 楊 都 賴東鋒 葉鐵英

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

由于多聯(lián)機系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備節(jié)點多，通訊距離遠，工程現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變。在用戶實際使用過程中，一旦出現(xiàn)功能使用異常問題需要控制器方面的售后處理時，如果采用逐個拆卸更換電路板的方式進行維修，既面臨更換操作復(fù)雜，人身安全隱患，又有效率底下，維修成本高昂的問題。因此通過機組的現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)，對多聯(lián)機組的設(shè)備進行批量程序升級，可以很好地解決控制器售后維修問題，提升用戶滿意度。

基于機組通訊網(wǎng)絡(luò)的多聯(lián)機設(shè)備批量程序升級系統(tǒng)，需要實現(xiàn)以下功能：

1）利用機組正常運行時的機組網(wǎng)絡(luò)，無需改變機組原有通訊接線，升級設(shè)備只需通過工程維修口接入機組網(wǎng)絡(luò)即可。

2）對于機組網(wǎng)絡(luò)中，采用同一個程序的設(shè)備節(jié)點，一次性完成批量程序升級，操作簡便，大大提升升級效率，短時間內(nèi)完成設(shè)備程序更新，最大限度降低因程序升級操作對用戶使用的影響。程序升級設(shè)備自動識別待升級設(shè)備程序升級信息，提供交互接口，完成程序升級流程的指令與數(shù)據(jù)下發(fā)，實現(xiàn)批量程序升級。

3）具備高可靠性，抵御因工程現(xiàn)場環(huán)境電磁干擾，安裝接線規(guī)范問題，以及設(shè)備差異性導(dǎo)致的可能干擾，確保程序升級的正常完成。在遇到異常情況，例如升級過程中意外斷電，通訊連接異常，其他設(shè)備干擾時，可以通過抗干擾機制以及其他機制，確保批量程序升級可靠實現(xiàn)。

1 程序升級系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 程序升級系統(tǒng)框架設(shè)計

程序升級系統(tǒng)包括升級設(shè)備、機組通訊網(wǎng)絡(luò)以及待升級設(shè)備，升級設(shè)備通過機組通訊網(wǎng)絡(luò)與待升級設(shè)備進行通訊連接。實際使用過程中，升級設(shè)備作為維修時加入的通訊設(shè)備，通過識別機組網(wǎng)絡(luò)的波特率、極性等通訊參數(shù)，加入到當(dāng)前機組網(wǎng)絡(luò)。

升級設(shè)備的功能包括：獲取當(dāng)前機組網(wǎng)絡(luò)下待升級設(shè)備的類型、數(shù)量、地址信息、運行程序信息等，發(fā)送程序升級相關(guān)升級指令、待升級程序文件數(shù)據(jù)，接收待升級設(shè)備升級過程狀態(tài)信息等，進行升級過程中異常情況下的處理。

待升級設(shè)備需要實現(xiàn)的功能包括：發(fā)送當(dāng)前設(shè)備的類型、地址信息、運行程序信息等，接收程序升級相關(guān)升級指令、待升級程序文件數(shù)據(jù)，反饋當(dāng)前設(shè)備升級過程狀態(tài)信息等。

機組通訊網(wǎng)絡(luò)作為升級設(shè)備與待升級設(shè)備之間進行通訊的網(wǎng)絡(luò)，允許升級設(shè)備的隨時就接入和斷開。

如圖1所示程序升級系統(tǒng)中，多聯(lián)機外機、室內(nèi)機、升級設(shè)備通過機組通訊網(wǎng)絡(luò)連接。作為待升級設(shè)備，外機數(shù)量m和室內(nèi)機數(shù)量n根據(jù)實際工程需要數(shù)量不定，室內(nèi)機數(shù)量可多達上百臺。多聯(lián)機的機組通訊網(wǎng)絡(luò)通常為CAN通訊、RS485通訊等，從批量程序升級的效率和可靠性來看，采用CAN通訊網(wǎng)絡(luò)的機組[1]，具備更好的表現(xiàn)。

升級設(shè)備作為程序升級系統(tǒng)的發(fā)起者，負責(zé)整個升級流程時序以及狀態(tài)切換，具備程序升級入口，用戶交互，數(shù)據(jù)發(fā)送接收，狀態(tài)顯示等功能，待升級設(shè)備具備In-Application Programming(IAP)功能，程序通常分為兩個部分：Bootloader部分[2]和應(yīng)用部分程序，Bootloader部分負責(zé)實現(xiàn)IAP功能，應(yīng)用部分用于實現(xiàn)機組相關(guān)功能，程序升級只是更新應(yīng)用部分程序，Bootloader部分始終存在。通過升級設(shè)備的指令進入IAP狀態(tài)，接收指令及數(shù)據(jù)后，完成擦除、燒錄及校驗工作，實現(xiàn)程序升級。

1.2 程序升級系統(tǒng)流程

圖2為多聯(lián)機設(shè)備程序升級流程圖。

圖1 程序升級系統(tǒng)框圖

圖2 多聯(lián)機設(shè)備程序升級流程圖

多聯(lián)機設(shè)備程序升級流程圖如下。

1）升級設(shè)備接入多聯(lián)機機組通訊網(wǎng)絡(luò)，上電運行，識別機組通訊網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如波特率、極性等，加入到機組通訊網(wǎng)絡(luò)。用戶操作升級設(shè)備，選擇需要升級的設(shè)備，升級設(shè)備將會點名當(dāng)前設(shè)備類型，查詢當(dāng)前設(shè)備類型的程序名稱，數(shù)量，地址信息等，匯總當(dāng)前設(shè)備類型的程序信息列表。

2）用戶選擇當(dāng)前設(shè)備類型下需要升級的程序以及程序文件，將程序文件信息發(fā)送給相應(yīng)待升級設(shè)備，待升級設(shè)備與自身信息進行匹配比較，確認是否升級，然后反饋升級確認信息。當(dāng)至少有一臺設(shè)備需要程序升級時，允許進入到程序正式燒錄階段。

3）待升級設(shè)備答復(fù)可以接收程序文件數(shù)據(jù)時，升級設(shè)備通過機組通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送程序文件片段數(shù)據(jù)，校驗無誤后，待升級設(shè)備完成片段燒錄，并將燒錄狀態(tài)反饋給升級設(shè)備，升級設(shè)備根據(jù)反饋信息，確定是否重發(fā)該片段數(shù)據(jù)。為提高程序升級可靠性，并且由于待升級設(shè)備通常性能有限，沒有足夠的空間一次性收發(fā)全部程序文件數(shù)據(jù)。因此，基于待升級設(shè)備的程序地址空間特性，同時考慮到升級過程的可靠聽，通常將程序文件拆分為數(shù)kb字節(jié)大小的片段，進行數(shù)據(jù)收發(fā)處理。

4）當(dāng)待升級設(shè)備完成所有片段數(shù)據(jù)燒錄后，校驗無誤后，待升級設(shè)備完成程序更新，可以完成跳轉(zhuǎn)以運行新程序。

在程序升級過程中，一旦出現(xiàn)意外斷電，或者其他異常情況，導(dǎo)致程序升級失敗，可通過制定數(shù)據(jù)重發(fā)機制處理升級過程中的干擾[3]。由于待升級設(shè)備Bootloader部分始終存在，待升級設(shè)備可以再次進入IAP狀態(tài)，以完成程序升級。

2 程序升級系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

2.1 升級設(shè)備硬件設(shè)計

1）主芯片部分

主芯片部分是整個升級設(shè)備的核心，是實現(xiàn)程序升級功能的基礎(chǔ)。選擇一款具備機組通訊外設(shè)如CAN或者UART、USB接口、存儲設(shè)備接口如SD接口、液晶顯示接口等功能的主芯片，同時需具備一定的程序空間和RAM空間以及類似SDRAM或者DDR空間，可以滿足程序升級的需求。

2）通訊部分

升級設(shè)備控制器需具備通訊功能，可以接入機組網(wǎng)絡(luò)，識別通訊參數(shù)，與內(nèi)外機通訊，進行數(shù)據(jù)收發(fā)。目前多聯(lián)機大多采用的CAN通訊，CAN通訊的無主通訊方式，短幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)幀抗干擾特性，可以很好的滿足設(shè)備程序升級所需的效率與高可靠性。

3）顯示部分

升級設(shè)備室需要在工程現(xiàn)場由專業(yè)人員進行升級操作的，需要良好具備人機交互接口，通常采用電容觸摸屏，用戶進行頁面操作，頁面反饋當(dāng)前程序升級相關(guān)信息。

4）存儲部分

程序升級設(shè)備需要存儲待升級設(shè)備的程序升級文件以及相關(guān)配置信息，以及存儲升級設(shè)備自身運行所需的UI相關(guān)文件，通常采用SPI FLASH、eMMC等存儲方案。

5）其余部分

升級設(shè)備其余部分主要包括電源電路，提供升級設(shè)備正常工作的電源，電源的品質(zhì)與升級設(shè)備工作的抗干擾性有著重大影響。

2.2 升級設(shè)備軟件設(shè)計

多聯(lián)機設(shè)備程序升級系統(tǒng)中的升級設(shè)備軟件部分主要包括通訊部分、顯示部分、程序文件處理等。

通訊部分實現(xiàn)的功能是，通過主芯片通訊接口外設(shè)與機組網(wǎng)絡(luò)連接，自動識別通訊波特率、極性等參數(shù)，加入到機組網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)用戶操作升級某類設(shè)備的程序時，發(fā)送程序升級相關(guān)指令與數(shù)據(jù)，接收來自于升級設(shè)備的狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息確定程序升級流程，完成升級設(shè)備與待升級設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互。

顯示部分主要是顯示機組網(wǎng)絡(luò)相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，程序升級時，顯示待升級設(shè)備的運行程序信息、數(shù)量信息等，以及程序升級文件的信息包括程序名稱、版本信息、程序大小、修改時間、校驗信息等。在升級過程中，實時顯示升級進度、狀態(tài)信息等。

程序文件的處理，包括待升級設(shè)備程序文件的導(dǎo)入、顯示、輸出等，為便于操作，通常升級設(shè)備具備類似USB、SD卡接口，如果是其他類型的如eMMC，通常需要對該類設(shè)備進行文件系統(tǒng)格式化，掛載文件系統(tǒng)，便于文件管理。升級設(shè)備自身也需要移植文件系統(tǒng)，常見的如FATFS[4]。升級設(shè)備以文件的形式處理程序升級文件，包括程序文件信息的獲取，程序文件數(shù)據(jù)的解析等。

2.3 待升級設(shè)備軟硬件設(shè)計

作為程序升級系統(tǒng)中的待升級設(shè)備，硬件部分主芯片需具備通過機組網(wǎng)絡(luò)與升級設(shè)備進行通訊以及運行機組正常功能與程序升級功能。具備程序升級功能的主芯片，需具備IAP功能，待升級設(shè)備的通過Boolloader部分代碼，對片上程序存儲器完成擦除、編程、校驗等功能，實現(xiàn)運行程序的更新。

待升級設(shè)備的軟件部分主要是Bootloader部分和應(yīng)用程序部分，程序升級更新的也是應(yīng)用部分程序。應(yīng)用部分主要用于實現(xiàn)機組正常功能，同時也可以識別升級設(shè)備發(fā)送的升級信息，當(dāng)確認需要進行程序升級時，應(yīng)用部分程序跳轉(zhuǎn)至運行Bootloader部分程序，實現(xiàn)應(yīng)用部分跳轉(zhuǎn)功能，可以在無需對待升級設(shè)備進行硬件復(fù)位的情況下，進入Bootloader部分，簡化了程序升級操作。Bootloader部分是實現(xiàn)程序升級的部分，同時在此部分也可以識別升級設(shè)備發(fā)送的升級指令，避免由于應(yīng)用部分升級失敗或者其他原因?qū)е聼o法運行的情況下，可以直接在Bootloader部分識別程序升級指令，進入程序升級狀態(tài)。進入程序升級流程后，Bootloader程序接收來自于升級設(shè)備的指令及程序數(shù)據(jù)，完成擦除、燒錄、校驗等，并反饋燒錄狀態(tài)信息給升級設(shè)備，直至完成整個程序的燒錄。燒錄無誤后，可以自行跳轉(zhuǎn)運行更新后的應(yīng)用部分程序，或者由硬件復(fù)位的方式、升級設(shè)備指令的方式運行更新后的應(yīng)用部分程序。

3 測試驗證與結(jié)論

實際測試中，多聯(lián)機設(shè)備通過CAN網(wǎng)絡(luò)進行批量程序升級，在一次性升級上百臺室內(nèi)機時，完成時間在10分鐘之內(nèi)，成功率為100 %；對于機組網(wǎng)絡(luò)中的通訊干擾以及異常情況下的升級中斷，通過各項容錯機制，可以最終實現(xiàn)程序升級成功。

基于機組通訊網(wǎng)絡(luò)的多聯(lián)機設(shè)備程序升級系統(tǒng)，以批量的形式對網(wǎng)絡(luò)中的機組進行程序升級，具備效率高、可靠性高、成本低的特點，應(yīng)用于多聯(lián)機的工程項目中，可以大大降低售后維修的難度，減少由于售后處理對于用戶使用的影響，提升用戶的舒適度和滿意度。