非接触式固件更新装置设计及实现_钱红斌.pdf

非接触式固件更新装置设计及实现钱红斌，柯忠福，杨迎辉，徐京生，俞红权，陈刚（华立科技股份有限公司，浙江 杭州 ；国网河南省电力公司伊川县供电公司，河南 伊川 ）摘要：分析了固件更新智能装置的特点、硬件原理和软件控制流程，并分析了具体实现机制。为智能计量装置的非接触式更新固件提供技术保障方案。关键词：非接触；固件；智能计量装置中图分类号：，（，；，）：，：；收稿日期：作者简介：徐京生（），高级工程师，从事电能计量产品通信技术，数据采集及物联网领域相关研究工作。引言现在海外智能表计布局越来越多，在很多情况下需要升级更新内部的固件。目前更新方案有两种：一种是本身自带 模块，可以通过移动网络实现远程升级电表固件；另外一种是不带 模块，但是带近红外通信功能或 通信功能的电表。目前，第二种方案中的电表，因为特殊的原因需要更新内部固件，一般的做法是直接拆回公司返工后，按正常的生产流程重新走一遍生产流程。本文介绍了一种通过软硬件结合实现现场直接非接触式固件升级的智能电表。固件更新装置系统固件更新装置整体系统方案主要由手机、智能电表、机含上位机、固件升级装置四个模块构成。其工作原理为 机内部的表计升级程序通过串口通信把程序烧写到装置内，通过近红外通信把装置中的电表程序烧写到智能电表里。通过手机里的 可以经蓝牙与装置通信，装置通过近红外同智能电表通信，读取智能电表里的数据，包括电量、电压、电流、功率等。其系统设计方案如图所示。图系统设计方案 更新装置硬件设计 装置硬件整体方案装置具体硬件设计方案由电源模块、人机交互模块、串口模块、蓝牙模块、近红外通信模块、主控模块等构成，具体框图如图所示。图硬件整体设计方案电源模块提供电源，包括可充电电池和相关的充电及转换电路；串口模块可以通过串口同 机通信，还可以给可 充 电 电 池 充 电；人 机 交 互 模 块 包 括 按 键 和 灯指示；蓝 牙 模 块 实 现 手 机 同 电 表 的 通 信；近 红外通信模块实现电表的数据读取；主控模块实现装置程序的运行。电工技术电力设备 电源模块电源模块包括充电和供电电路两个模块，如图所示。电路转换模块的具体原理为通过外置的移动电源模块或 接口供电给供电和充电电路。图 供电和充电模块 电源充电模块 芯片描述 是一款单节锂电池充电管理器，带电池反接保护功能。管脚功能描述见表。表 管脚管脚功能描述 漏极开路输出的充电状态指示端 充电电流输出 正输入电源电压 电池充电完成指示端 控制管脚 电池充电过程锂电池充电终止电压设定为，不能过充。当电池与充电电路相连时，开始循环充电模式：电池电压小于 时，涓流模式充电；电池电压在 及以上时，恒流模式充电；电池电压接近 时，恒压充电模式到充电完成。充电电流的设定通常充电电流选择在 倍电池容量左右。设定电阻器和充电电流采用以下公式来计算。，（）（）（），（）充电状态指示器充电状态指示见表。表 充电状态指示充电状态 红灯 绿灯正在充电 电池充满 电池反接 电源欠压 指示灯模块指示灯模块包括三个 灯，实现不同工作状态指示 的 功 能。表 示 运 行 正 常，表 示 停 止，表示复位。其中具体的设计如图所示。图工作指示电路 按键模块按键模块包括三个按键检测电路：一个是固件更新按键；一个是下载按键；一个升级按键。具体的按键检测输出电路如图所示。图 按键检测电路 主控模块主控模块包括主芯片及存储电路。主芯片控制装置的运行，存储电路实现电表烧写程序的烧写。存储电路如图所示。图存储电路 串口模块串口模块如图所示，实现充电及数据传输功能。通过 接口的接线方式同外部相连接。电力设备电工技术图 口模块 装置的固件设计 表固件下载使用配套专用上位机可以将待升级的表固件（文件）下载到蓝牙光电头里，具体步骤如下。（）打开蓝牙光电头的电源开关（默认上电会进入升级模式），然后长按下载键进入下载模式，等待红色 灯闪烁。（）待红色 灯闪烁后，将 下载线小端插入蓝牙光电头 下载口，大端插入电脑 接口，然后打开电脑的设备管理器会看到刚插入的设备。（）打开上位机，点击设置按钮选择端口设置选择刚插入的串口号。（）选择待下载的表固件（文件）和表固件所在位置，然后在下方 栏中输入固件，即软件版本号。（）点 击 编 程 按 钮，开 始 下 载 固 件，等 待 下 载 完 成即可。表固件升级使用蓝牙光电头对表进行离线升级（前提蓝牙光电头已下载好固件），具体步骤如下。（）打开蓝牙光电头电源开关（默认上电进入升级模式）。（）将蓝牙光电头磁吸端吸附到表对应的光电端口。（）短按升级键，绿色 灯闪烁开始进行升级。（）升级完成后绿色 灯停止闪烁，若升级失败，则红色 灯常亮；若升级成功，则绿色 灯常亮。光电头固件升级蓝牙光电头上的微型 接口除了可以下载表固件给电表进行离线升级，还可以给光电头本身的 固件进行升级，具体步骤如下。（）在关闭电源开关的情况下按住蓝牙固件更新键，然后打开电源开关，等待红色 灯闪烁时松开按键，即进入了固件升级模式。（）插入 线连接上位机，线小端插入蓝牙光电头的微型 接口，大端插入电脑的 接口。打开电脑的设备管理器会看到刚插入的设备。（）双击打开固件升级小工具，打开后选择刚插入的蓝牙光电头设备的串口号。（）点击浏览按钮选择待升级的蓝牙光电头的固件（文件），然后点击开始按钮，进行固件升级。（）等待进度条升级完成。参数配置使用手机 连接蓝牙光电头的蓝牙可以进行参数配置，具体步骤如下。（）打开蓝牙光电头的电源开关（默认上电进入升级模式），然后长按蓝牙固件更新键，红色 灯闪烁进入参数配置模式。（）使用手机 ，设置参数。（）设置完成后长按蓝牙固件更新键，退出参数配置模式。装置的软件流程装置的软件流程如图所示。软件升级流程共分为以下步骤：读镜像升级标志、获取镜像大小、传输镜像块、校验镜像块，激活镜像块。图软件流程图结语非接触式固件更新装置主要应用于在客户现场需要对智能电表批量固件更新升级的场合，即对安装在现场的带非接触通信方式的电表进行固件升级，以保证不影响客户的使用体验。对比原来智能电表升级要返回工厂进行重新生成，非接触式固件更新装置对于海外客户为主的单位来说，不仅节约了生产成本还大大缩短了周期，降低了物流成本，完全可以满足市场批量升级智能电表固件的要求。电工技术电力设备