一種便攜式電視機(jī)軟件的升級系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

隨著電視機(jī)數(shù)字化程度的提高和功能的增強(qiáng)，電視機(jī)軟件升級越來越重要，各種各樣的電視機(jī)故障需要軟件升級來解決。而目前電視機(jī)軟件升級的方法主要通過專門的軟件燒錄儀將軟件燒錄入存儲器，然后將存儲器焊接到電視機(jī)主板上;或者將電腦與電視機(jī)相連，通過電腦將升級程序?qū)懭腚娨暀C(jī)存儲器。這兩種電視機(jī)軟件升級的方法存在操作復(fù)雜、時間長、成本高，且需要專業(yè)性知識等缺陷。

系統(tǒng)原理

便攜式電視機(jī)軟件升級系統(tǒng)原理如圖1。電視機(jī)軟件升級系統(tǒng)是以單片機(jī)W79E632為基礎(chǔ)的可以獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)。首先升級系統(tǒng)作為從機(jī)接收電腦系統(tǒng)發(fā)送過來的升級程序數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲，然后升級系統(tǒng)作為主機(jī)將存儲的升級程序數(shù)據(jù)發(fā)送給電視機(jī)系統(tǒng)，電視機(jī)系統(tǒng)將升級程序數(shù)據(jù)存儲、運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)軟件升級。

目前電視機(jī)的升級接口一般是UART串行接口和I2C接口，該軟件升級系統(tǒng)可以選用兩種接口來升級。電腦系統(tǒng)若沒有這兩個接口，需要通過接口轉(zhuǎn)換裝置來與升級系統(tǒng)相連。

系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

便攜式電視機(jī)軟件升級系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。系統(tǒng)主要包括單片機(jī)W79E632、FLASH存儲器、UART串口接口電路、I2C接口電路、中斷電路以及狀態(tài)指示燈等。

WINBOND公司單片機(jī)W79E632具有128k ISP(In-System Program)FLASH ROM、4k的LD(Loader program)FLASH ROM、軟件指令完全與51單片機(jī)兼容、執(zhí)行效率高和速度快等優(yōu)點(diǎn)。

W79E632有UART串行接口，沒有I2C接口及SPI接口，采用I/O口P8、P9模擬I2C接口，I/O口P4～P7模擬SPI接口。FLASH存儲采用NOR FLASH，3.3V供電。由于FLASH是3.3V供電，W79E632 I/O口電平為5V，為保證數(shù)據(jù)的可靠性，系統(tǒng)有一個5V/3.3V SPI總線轉(zhuǎn)換電路。

系統(tǒng)自身的引導(dǎo)程序、初始化程序以及UART接口數(shù)據(jù)讀寫程序、I2C接口數(shù)據(jù)讀寫程序、SPI接口數(shù)據(jù)讀寫程序等都放在內(nèi)部ROM中，F(xiàn)LASH存儲器專門存儲電視機(jī)升級程序數(shù)據(jù)。開關(guān)SW2、SW3產(chǎn)生低脈沖來觸發(fā)外部中斷INT0、INT1，以控制I2C接口數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送;串行接口中斷控制UART接口數(shù)據(jù)的接收，而SW1產(chǎn)生低脈沖通過I/O口P3控制UART接口數(shù)據(jù)的發(fā)送。升級系統(tǒng)通過W79E632內(nèi)部定時器以及I/O口P2、P1控制紅/綠指示燈來表達(dá)當(dāng)前狀態(tài)，例如紅綠燈都亮，升級系統(tǒng)運(yùn)行正常，準(zhǔn)備讀寫;紅燈亮，綠燈閃動，升級系統(tǒng)正在寫或讀FLASH存儲器。

系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

升級系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)包括兩部分：作為從機(jī)接收并存儲電腦系統(tǒng)發(fā)送的電視機(jī)升級程序數(shù)據(jù)和作為主機(jī)向電視機(jī)系統(tǒng)發(fā)送存儲的電視機(jī)升級程序數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)主頻設(shè)計(jì)為22.1184MHz，UART接口采用8位移位寄存器模式，波特率是系統(tǒng)主頻率的1/12，每接收完或發(fā)送完一個數(shù)據(jù)字節(jié)將產(chǎn)生中斷;I2C接口最高傳輸速率為100kb/s，SPI接口最高傳輸速率為2.2Mb/s。

系統(tǒng)自檢、初始化等程序以1000H為起始地址。上電后直接跳到1000H處，進(jìn)行初始化設(shè)置，建立好堆棧，設(shè)置好UART接口、I2C接口以及SPI接口相關(guān)參數(shù);紅綠指示燈都亮，允許中斷。此后系統(tǒng)正常運(yùn)行，等待中斷并監(jiān)視I/O口P3的狀態(tài)，以決定系統(tǒng)是作為主機(jī)還是從機(jī)進(jìn)行下一步運(yùn)作。

作為從機(jī)接收并存儲升級程序數(shù)據(jù)

升級系統(tǒng)作為從機(jī)接收并存儲電腦系統(tǒng)發(fā)送的電視機(jī)升級程序數(shù)據(jù)，流程如圖3所示。

1.系統(tǒng)正常運(yùn)行，開串口中斷、外部中斷及定時器中斷，等待中斷。

2.從I2C接口接收升級程序數(shù)據(jù)時，按一下開關(guān)SW2，產(chǎn)生外部中斷INT0。屏蔽除定時器中斷外所有的中斷，將與當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的寄存器及程序指針數(shù)據(jù)暫時存入堆棧。同時設(shè)置定時器相關(guān)參數(shù)，使W79E632能夠向I/O口P1發(fā)送周期為500ms的脈沖信號以控制綠燈閃動，表示正在接收數(shù)據(jù)。串口中斷由W79E632自動產(chǎn)生。如果產(chǎn)生串口中斷，則屏蔽除串口中斷、定時器中斷外所有的中斷，其它設(shè)置與INT0中斷相同。

3.產(chǎn)生INT0中斷時，則啟動I2C接口讀程序I2C_Read將I/O口緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)寫入W79E632內(nèi)部RAM;如果產(chǎn)生串行中斷，則啟動串行接口讀程序UART_Read，將串行接口寄存器中的數(shù)據(jù)寫入W79E632內(nèi)部RAM內(nèi)，并清除串口接收中斷標(biāo)志RI，以使下一個數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確接收。

4.電腦系統(tǒng)以256字節(jié)作為一個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行發(fā)送，每發(fā)送完256字節(jié)后發(fā)送一個累加校驗(yàn)和進(jìn)行校驗(yàn)。W79E632校驗(yàn)數(shù)據(jù)有效后，啟動FLASH寫程序SPI_Write，將RAM中的256字節(jié)數(shù)據(jù)寫入FLASH;寫完后向電腦系統(tǒng)發(fā)送響應(yīng)信號“RIGHT”，電腦系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。W79E632判斷下一個字符是否是“結(jié)束”字符(即每一個數(shù)據(jù)塊的第一個字符)，不是“結(jié)束”字符則繼續(xù)接收數(shù)據(jù);如果是“結(jié)束”字符則啟動SPI_Write程序?qū)?ldquo;結(jié)束”字符直接寫入FLASH，然后結(jié)束。W79E632校驗(yàn)后數(shù)據(jù)無效，則立即向電腦系統(tǒng)發(fā)送響應(yīng)信號“ERROR”，然后結(jié)束。

5.結(jié)束時，W79E632清除內(nèi)部RAM、I/O口緩沖寄存器和串行接口寄存器中的數(shù)據(jù)，將定時器、UART接口或I2C接口恢復(fù)為初始狀態(tài)，讀出堆棧中保存的數(shù)據(jù)并寫入相應(yīng)的寄存器以恢復(fù)中斷前狀態(tài);綠燈繼續(xù)閃動2s后開中斷，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

作為主機(jī)發(fā)送升級程序數(shù)據(jù)

升級系統(tǒng)作為主機(jī)的流程如圖4所示。

1.系統(tǒng)正常運(yùn)行，開串口中斷、外部中斷及定時器中斷，查詢I/O口P3的狀態(tài)，等待中斷。

2.從I2C接口發(fā)送存儲的升級程序數(shù)據(jù)時，按一下開關(guān)SW3產(chǎn)生外部中斷INT1。此時設(shè)置與產(chǎn)生INT0時相同。如果查詢到P3口有脈沖則屏蔽除串口中斷、定時器中斷外的所有中斷，其他設(shè)置與產(chǎn)生INT1中斷相同。

3.W79E632啟動FLASH讀程序SPI_Read，讀取FLASH中存儲的升級程序數(shù)據(jù)，每次連續(xù)讀完256字節(jié)存入W79E632的RAM中。W79E632每次存儲數(shù)據(jù)塊的第一個字符存儲前，判斷是否是“結(jié)束”字符。

4.W79E632讀到“結(jié)束”字符，表示數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，進(jìn)入結(jié)束處理，反之則將通過串口或I2C接口發(fā)送數(shù)據(jù)。如果通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，則啟動UART_Write將RAM中的數(shù)據(jù)寫入串行接口寄存器進(jìn)行發(fā)送;如果是I2C接口發(fā)送數(shù)據(jù)，則啟動I2C_Write將RAM中的數(shù)據(jù)寫入I/O口緩沖器寄存器進(jìn)行發(fā)送。每發(fā)送完256字節(jié)的數(shù)據(jù)，W79E632繼續(xù)發(fā)送一個累加校驗(yàn)和并等待電視機(jī)的響應(yīng)信號。收到電視機(jī)返回的“RIGHT”信號則繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如果收到返回的“ERROR”信號則結(jié)束。

5.結(jié)束時，W79E632清除內(nèi)部RAM、I/O緩沖寄存器和串行接口寄存器中的數(shù)據(jù)，將定時器、UART或I2C接口恢復(fù)為初始狀態(tài)，讀出堆棧中保存的數(shù)據(jù)并寫入相應(yīng)的寄存器以恢復(fù)中斷前狀態(tài);綠燈繼續(xù)閃動2s后開中斷，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)語

本文提出以單片機(jī)W79E632為基礎(chǔ)平臺的一種便攜式電視機(jī)軟件升級系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)能夠用UART接口或I2C接口接收并存儲電視機(jī)升級程序數(shù)據(jù)，同時能夠通過UART接口或I2C接口將存儲的升級程序數(shù)據(jù)傳送給電視機(jī)，實(shí)現(xiàn)電視機(jī)的軟件升級。

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