一种在单元机实现双链路OTA升级的设计

一种在单元机实现双链路OTA升级的设计

陈厚照 陈仲永 何松耀 陈妃味

广东TCL智能暖通设备有限公司  广东中山  528400

摘要： 在机器上完成OTA升级，需要通过WIFI模块和电路板建立通讯实现。云端和机器制定通讯协议，明确各种收发命令。当云端成功部署软件升级包，机器会收到升级命令，机器回复可以升级，云端下发数据，机器接收数据。机器接收数据完成，刷新机器本身芯片，并将成功升级状态上报云端，云端结束本次升级。WIFI模块与电路板有两种连接方式，一种直接通过串口连接电路板；一种通过与线控器芯片串口连接，线控器芯片再通过RS485通讯与电路板连接。两种链路通过不同的通讯协议，全部实现OTA升级

关键词：串口通讯、RS485通讯、OTA

A Design for Implementing Dual Link OTA Upgrades in Unit Computers

Chen HouZhao  Chen ZhongYong He SongYao

(Guangdong TCL intelligent HVAC Equipment Co., Ltd)

Abstract:To complete the OTA upgrade on the machine, communication needs to be established between the WIFI module and the circuit board. Develop communication protocols between the cloud and machines, specifying various sending and receiving commands. When the software upgrade package is successfully deployed in the cloud, the machine will receive an upgrade command, and the machine will reply that it can upgrade. The cloud will issue data, and the machine will receive the data. The machine completes receiving data, refreshes the machine's own chip, and reports the successful upgrade status to the cloud, which ends the upgrade. There are two ways to connect the WIFI module to the circuit board: one is to directly connect the circuit board through a serial port; One method is to connect the line controller chip through a serial port, and the line controller chip is then connected to the circuit board through RS485 communication. Both types of links achieve OTA upgrades through different communication protocols

Keywords: serial communication，RS485，OTA

0引言

售后问题需要及时处理，特别需要通过刷程序处理异常时需要售后人员上门处理，在批量处理机器时更加需要大量的人力和费用，严重影响处理周期，导致客诉上升和影响品牌，远程OTA升级可以及时解决售后问题，OTA升级需要安装WIFI模块，有些WIFI模块是选配件，独立安装在机器电路板上，有些WIFI模块是安装在线控器上，属于标配件。市场竞品多数是只有一种链路的OTA升级，会产生不同的软件版本，维护起来困难，电路板也要区分，无法做到通用。本设计针对这两种情况，都可以达到OTA升级，实现全兼容。

1在单元机实现双链路OTA升级的意义

OTA升级可以满足不同区域的产品售后需求，但当有产品通过选配不同的WIFI安装方式时，往往只有一个链路的OTA升级方式时，无法做到全面覆盖，导致部分产品还是需要人工上门服务实现升级，费时费力，并且处理缓慢，客诉提升。但是通过双链路OTA升级，完全覆盖差异产品，满足售后服务的需求，做到及时、精准。

2双链路OTA升级的实际应用

(1)线控器WIFI模组

图1 线控器WIFI模组

              WIFI模组安装在线控器电路板上，通过自身串口与线控器MCU通讯，线控器MCU再通过RS485通讯与电路板连接，线控器MCU作为通讯中转，实现WIFI模组与电路板之间的升级数据交换。

(2)带壳带线WIFI模组

图2 带壳带线WIFI模组

WIFI模组通过串口与电路板串口连接，直接实现WIFI模组与电路板之间的升级数据交换。

3 双链路OTA设计原理

图3 双链路OTA框架

(1)OTA升级

OTA升级指的是Over-the-Air Technology，一种通过移动通信网络（如2G/3G/4G或Wi-Fi）对机器的电路板进行远程管理的技术，包括更新电路板的软件和EEPROM等。

(2)双链路定义  

双链路指的是串口通讯方式和RS485通讯方式两种，串口通讯方式是电路板直接安装带壳带线的WIFI模组；RS485通讯方式是WIFI模组先安装在线控器上，线控器再与电路板连接，线控器本身有MCU，线控器MCU在WIFI模组和电路板之间作为数据交换的桥梁。

(3)串口通讯方式描述

一种可以将接收来自MCU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接收的串行数据流转换为并行的数据字符供给MCU的通讯，采用半双工通信方式，该方式通讯距离短，适合搭配带壳带线的WIFI模组。

(4)RS485通讯方式描述

隶属于OSI模型物理层的电气特性规定为2线、半双工、平衡传输线多点通信的标准。是由电信行业协会（TIA）及电子工业联盟（EIA）联合发布的标准。实现此标准的数字通信网可以在有电子噪声的环境下进行长距离有效率的通信。在线性多点总线的配置下，可以在一个网络上有多个接收器，采用差分传输，半双工通讯方式，通过控制端控制收发信号，通讯距离可以达到2000米，适合搭配线控器。

(5)硬件设计原理：

电路板使用带有两路串口通讯的MCU，一路通过增加一个IO控制RS485芯片的控制端，与线控器进行通讯，当控制端为高电平时，表示MCU发数据给线控器，线控器再发给WIFI模组，当控制端为低电平时，表示MCU在等待线控器发过来的WIFI模组数据；另外一路直接和带壳带线的WIFI模组进行通讯。两路串口通讯设计为独立工作，可以通过是否存在通讯数据判断机器安装什么WIFI模组。

(6)软件设计原理：

①先制定串口和RS485两套协议，明确通讯内容，包括WIFI标志位、OTA数据包、各种交互状态等。OTA数据分为N个包，每发一个包数据给电路板，电路板必须回复一个接收成功状态，直到所有的数据接收完成，否则，电路板会出现无法工作状态。

②软件通过串口通讯、RS485通讯是否存在通讯数据，判断机器装配什么WIFI模组：如果串口通讯有数据，装配的是带壳带线WIFI模组；如果RS485通讯有WIFI标志，装配的是带WIFI模组的线控器。

③软件实现双链路OTA升级原理

MCU分为BOOT区和APP应用区，通过两个链路的通讯数据确认装配什么WIFI模块后，写到MCU内部的数据闪存，作为BOOT区判断配置通讯方式使用。当云端通知电路板要升级，电路板确认正常回复允许升级，MCU将跳转到BOOT区运行，在BOOT区读取之前在数据闪存保存的标志，配置为对应的通讯方式，接下来云端推送升级包数据，MCU接收数据，MCU在完成数据接收和擦写Flash后，升级成功，上报云端升级成功标志，MCU再复位，恢复正常运行，实现双链路的OTA升级。

④线控器WIFI模组OTA具体升级流程：

如果RS485通讯有发送WIFI标志位，确认为安装带WIFI模组的线控器，写入MCU内部的数据闪存，作为在BOOT区选择通讯方式使用。电路板首先向线控器上报软件版本号，线控器转发给WIFI模组，WIIF模组再将软件版本号上传到云端；在云端部署比现有软件版本号高的升级包，云端发送升级标志给WIFI模组，WIFI模组转发给线控器，线控器转发给电路板，电路板回复允许升级标志，MCU强制跳转到BOOT区运行。MCU在BOOT区读取数据闪存，通过之前保留的标志位，配置为RS485通讯。云端收到电路板回复的允许升级标志，将升级包按照OTA数据协议拆分N包下发，线控器再转发给电路板，电路板每收到一包数据，回复一次接收成功标志，同时刷写MCU的Flash，直到所有的数据包接收完成，回复升级成功标志给云端，并复位，恢复正常运行，本次升级结束。

⑤带壳带线WIFI模组OTA具体升级流程：

如果串口通讯有数据，确认为安装带壳带线WIFI模组，写入MCU内部的数据闪存，作为在BOOT区选择通讯方式使用。电路板首先向WIFI模组上报现在的软件版本号，WIIF模组将软件版本号上传到云端；在云端部署比现有软件版本号高的升级包，云端发送升级标志给WIFI模组，WIFI模组转发给电路板，电路板回复允许升级标志，MCU强制跳转到BOOT区运行。MCU在BOOT区读取数据闪存，通过之前保留的标志位，配置为串口通讯。云端收到电路板回复的允许升级标志，将升级包按照OTA数据协议拆分N包下发，电路板每收到一包数据，回复一次接收成功标志，同时刷写MCU的Flash，直到所有的数据包接收完成，回复升级成功标志给云端，并复位，恢复正常运行，本次升级结束。

⑥软件流程图

图4 软件流程图

4 结束语

双链路OTA升级只是通过软件判断和处理，不需要增加额外的硬件成本，可以达到所有产品的差异化安装WIFI模组，实现意义重大，能够在激烈的市场竞争中，降低售后成本，提高售后效率，迅速有效解决售后问题，能够提高品牌的影响力和美誉度，在未来的销售面对竞品能够占据先机，扩大市场。

参考文献

[1]CSDN： 家居空调OTA解决方案

[2]海信（山东）空调有限公司 李永正、谢磊、张永良：一种便于OTA升级的空调器及其OTA升级方法.

[3]四川长虹空调有限公司 谢鹏、王剑、任静：一种空调器固件OTA升级方法与流程

[4]北京小米移动软件有限公司 单联瑜：空调OTA升级控制方法、装置、可读存储介质及芯片与流程