ATMEGA128单片机的软件远程升级

摘要：介绍了ＡＴＭＥＧＡ１２８单片机应用中的在线编程方法。给出了软件ＩＡＰ升级设计中应注意的一些关键技术，结合某市地铁调度系统对ＩＡＰ升级的可靠性和保密性等问题进行了简单的论述。
　　
　　关键词：IAPFlashbootloader存储器远程升级在线升级
　　
　　闪速程序存储器的编程方法常见的有以下几种：
　　
　　(１)传统的并行编程方法；
　　
　　(２)通过串行口进行在线编程ＩＳＰ?ＩｎＳｙｓｔｅｍＰｒｏｇｒａｍｍａｂｉｌｉｔｙ?：对器件或电路甚至整个系统进行现场升级或功能重构；
　　
　　(３)在运行中，应用程序控制下的应用在线编程ＩＡＰ?ＩｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?；ＩＡＰ模式简单地说就是在某一个ｓｅｃｔｉｏｎ中运行程序，同时对另一个ｓｅｃｔｉｏｎ进行擦除、读取、写入等操作。
　　
　　ＩＳＰ方式相对于传统方式有了极大的进步，它不需要将芯片从电路板上卸下就可对芯片进行编程，减少了开发时间，简化了产品制造流程，并大大降低了现场升级的困难。而ＩＡＰ方式是对芯片的编程处于应用程序控制之下，对芯片的编程融入在通信系统当中，通过ＩＮＴＥＲＮＥＴ网络来升级指定目标芯片的软件。
　　
　　图1某城市地铁调度指挥系统的网络结构
　　
　　随着芯片技术的高速发展，各厂家相继推出了自己的支持ＩＳＰ／ＩＡＰ编程模式的芯片，如美国ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴＭＥＧＡ１２８、ＡＴＭＥＧＡ１６９，ＳｉｌｉｃｏｎＳｔｏｒａｇｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ公司的ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８ｊ等。其中美国ＡＴＭＥＬ公司推出的ＡＴＭＥＧＡ１２８是基于ＡＶＲＲＩＳＣ的低功耗８位单片机，最高工作频率可达１６ＭＨｚ，具有１２８ＫＢＦＬＡＳＨ内部存储应用器、４ＫＢＥＥＰＲＯＭ和ＳＲＡＭ数据存储空间，最大可达４０９６字节的独立加密位的可选ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序代码区，以及相应的专门用来支持（ＩＡＰ）操作的操作控制寄存器ＳＰＭＣＲ。近年来该型单片机以其优良而稳定的性能广泛应用于各种电子产品中。
　　
　　１利用ＡＴＭＥＧＡ１２８构成的远程升级系统
　　
　　１．１系统组成
　　
　　图１给出了某城市地铁调度指挥系统的网络结构。该系统的网络通信采用轮询方式。
　　
　　该系统主要设备包括若干个基台站、主控单元、基站控制中心、语音交换单元。
　　
　　各设备的主要功能为：基站台用来接收车载台的数字信令和语音信号；主控单元协调各子节点动作并监视各子节点状态；基站控制中心既是主控单元的子节点又是各基站台的主节点，辅助主控单元完成对各基站台的控制，协调各基站台动作，搜集各基站台传来的消息和监视各基站台状态；ＰＣＭ交换单元在主控单元控制下完成语音交换功能。
　　
　　１．２系统软件ＩＡＰ升级
　　
　　在不影响整个系统正常运行情况下，为实现对系统某个节点的软件升级，可将要升级的程序代码通过写码软件转换为系统信令，以透明传输的方式传输?下载?到目标节点。本系统的信令格式采用表１所示的代码帧格式。其中帧传输控制字节为５字节，操作控制字节为４字节，代码数据为３２字节。
　　
　　表1代码帧格式
　　
　　目的地址源地址字节长度Y下载目标地址控制字RAMPZZHZL代码数据
　　
　　为保证代码传输的准确性，本系统采用反馈比对的方式，以监控终端向基台站的代码传输为例，代码由监控终端传输到基台站，基台站收到代码后，再反馈回监控终端。监控终端将收到的代码与发送的代码作比较，比较结果一致时传输下一代码帧，不一致时重复传输上一代码帧。
　　
　　系统根据代码帧的下载目标地址，自动寻址将代码帧通过各级网络节点下载到目标节点。写入代码的位置原则上可在系统中的任何一点进行，但考虑到实际情况，本系统中只有两个写入点?显示终端和监控终端?，写入代码时不影响系统的正常运行。收到软件升级消息的节点通过判断代码帧的控制字完成相应的读、写、擦除等操作，并且可根据不同的需求配置不同的控制字实现远程终端对目标节点的各种资源的监控。
　　
　　例如要通过监控终端升级基站１中ＡＴＭＥＧＡ１２８的软件，则要在监控终端中启动写码软件，将编译完成的升级代码按照表１所示的系统帧格式打包，依照代码在程序存储区的先后次序依次发出。从图１中可看出要通过监控终端升级基站１中的软件，还要经由两个中间节点：主控单元和基站控制中心，其时序流程如图２所示。
　　
　　首先，监控终端发出一代码帧到主控单元，主控单元根据代码帧中的下载目标地址判断应传送的下一节点——基站控制中心。当主控单元

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