集中器模块远程升级方案

微功率无线系统远程升级方案
微功率无线系统远程升级方案
微功率无线系统远程升级方案
1.说明
微功率无线系统因为各种原因，如修正程序BUG、增加新功能、改进路由算法、适应新功
能等，可能需要对现场正在使用的集中器本地通信模块或从节点模块（采集器和电表模块）进
行软件升级。

为便于实施，升级以远程方式为主。

2.适用范围
本方案适用于锐拔科技采用STM32F103RC为主控MCU的各型集中器本地通信模块。

暂时只考虑集中器本地通信模块远程升级的实施细节，微功率无线系统中其它模块或芯片的升级只
提供协议支持和升级程序文件在集中器本地通信模块中的暂存。

3.程序总体流程
为了实现远程升级，集中器本地通信模块主控芯片内部一般存在2个相对独立的程序，一
个是应用程序，另一个是IAP（In_Application Program）程序。

这2个程序都应该是可以升级的。

对应用程序的升级可分为两个部分：一部分在应用程序中，用于接收并保存升级数据，升
级数据接收完整并校验正确后，设置IAP程序的启动标识。

另一部分是IAP程序，用于更新应
用程序。

对IAP程序的升级可以全部在应用程序中完成，包括接收、保存、校验升级数据和更新
IAP程序。

应用程序部分IAP程序部分
开始
接收到程序文件首段
保存程序文件标识、版本等信息
继续接收并保存程序文件
N
程序文件接收完整
Y
程序文件校验正确
Y
设置IAP启动标识
系统软件复位，执行IAP程序
IAP启动标识有效
Y
程序文件校验正确
Y
N
N 升级应用程序
N N 应用程序校验正确
Y
清除IAP启动标识
跳转执行应用程序
结束
图1集中器本地通信模块应用程序远程升级流程
图2集中器本地通信模块IAP程序远程升级流程
4.升级文件的传输协议
4.1.主站与旧版国网集中器之间（使用Q/GDW376.1-2009协议）
可利用Q/GDW376.1-2009协议的数据转发AFN=10H的F1透明转发来分段下传升级文件，此时终端通信端口号设置为31，透明转发的内容不能是DL/T645格式。

如果主站在下发的超时时间内未收到集中器的正确应答，则重发数据，最大重发次数为3次。

如果3次重发都未收到正确应答，主站向用户提示升级文件下传失败，停止远程升级。

表 1 透明转发数据单元格式
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4.1.1. 旧版国网集中器处理流程
图 3 旧版国网集中器处理流程
1. 集中器收到主站下发的透传命令后，需要解析是从节点监控命令还是集中器本地通信模 块操作命令，如果是从节点监控命令，需要转成Q/GDW376.2-2009协议的数据转发（AFN=13H ） 的监控从节点(F1)；否则直接将报文中的透明转发内容全部透传给集中器本地通信模块。

2. 在升级过程中可能会接收到集中器的心跳和登录报文，升级主站软件要注意正确响应。

3. 集中器发送透传报文给集中器本地通信模块后，等待集中器本地通信模块返回应答报文 的超时时间为6s 。

4.1.2. 下行报文数据单元
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表 2 透明转发应答数据单元格式
4.1.3. 上行报文数据单元
4.2.
主站与新版国网集中器之间（使用 Q/GDW1376.1-2013 协议）
可利用 Q/GDW1376.1-2013 协议的文件传输 AFN=0FH 的 F1 文件传输方式 1 来分段下传升 级文件。

如果主站在下发的超时时间内未收到集中器的正确应答，则重发数据，最大重发次数 为 3 次。

如果 3 次重发都未收到正确应答，主站向用户提示升级文件下传失败，停止远程升级。

4.2.1. 新版国网集中器处理流程
表3文件传输方式1数据单元格式——文件标识微功率无线系统远程升级方案
图4新版国网集中器处理流程
1.集中器与主站之间的文件传输全部完成后，集中器才会开始与集中器本地通信模块之间的文件传输。

2.集中器与集中器本地通信模块之间的文件传输进行时，集中器不用将集中器本地通信模块的应答报文上报主站。

3.在升级过程中可能会接收到集中器的心跳和登录报文，升级主站软件要注意正确响应。

4.集中器发送文件传输命令给集中器本地通信模块后，等待集中器本地通信模块返回应答报文的超时时间为6s。

4.2.2.下行报文数据单元
∙00H：清除下装文件，恢复到升级前状态。

∙01H：终端升级文件。

∙02H：远程（上行）通讯模块升级文件。

∙03H：本地通信模块升级文件。

∙04H：采集器升级的采集器地址文件。

∙05H：采集器升级的采集器程序文件。

∙06H：采集器通信模块升级的地址文件。

∙07H：采集器通信模块升级的程序文件。

——文件指令：00H：报文方式下装；01H：FTP方式下装；02H：启动组地址升级。

——第i段标识或偏移（i=0～n）：除最后一段外，其余长度固定。

——文件数据：报文方式下装时，为文件内容；FTP方式下装时，按照ftp://文件路径,账号/口令的方式填写；清除下装文件、启动组地址升级则为空。

采集器地址文件中，每6个字节为一个采集器地址。

版本1.4保密等级：内部文件第7页共12页
表 4 文件传输方式 1 数据单元格式
——收到当前段标识：一般填写收到报文中的段标识，但以下几种情况例外： 表 5 文件传输 1 数据单元格式
表 6 文件标识定义
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4.2.3. 上行报文数据单元
∙ 检查发现文件错误，填写 0xFFFFFFFF 。

∙ FTP 服务器无法登录，填写 0xFFFFFFFE 。

∙ FTP 服务器中找不到指定文件，填写 0xFFFFFFFD 。

∙
下发的文件标识为 0x00 时，填写 0x00000000。

4.3.
集中器与集中器本地通信模块之间
可利用 Q/GDW1376.2-2013 协议中新增的文件传输指令 AFN=15H 的 F1 文件传输方式 1 来 分段下传升级文件，并实现断点续传的功能。

4.3.1. 下行报文数据单元
●
00H ：清除下装文件。

● 03H ：本地通信模块升级文件。

● 07H ：主节点和子节点模块升级（勘误表新增，意义不明）。

● 08H ：子节点模块升级（勘误表新增，意义不明）。

● 其它：保留。

——文件属性：起始帧、中间帧为 00H ；结束帧为 01H 。

——文件指令：00H ：报文方式下装；01H~FFH ：备用。

——第 i 段标识或偏移（i=0～n-1）：除最后一段外，其余长度固定。

考虑到远程升级其它芯片和程序的需要，可对文件标识的定义进行以下扩展。

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表 7 首段文件数据格式
表 8 附加内容标识有效值
表 9 文件版本信息格式
首段和中间段的文件内容数据长度固定为 Lf 字节。

末段的文件内容数据长度小于或等于 Lf 字节。

首段中除文件内容数据外，还可以附加升级文件的版本信息和 MD5 摘要值，用于校验。

首 段的文件数据格式如下。

即需要进行文件版本和内容的校验。

此时首段文件内容数据的长度是 Lf-30。

如果附加内容标识无效，则认为首段文件数据全部都是文件内容数据，即不需要进行文件 版本和内容的校验。

此时首段文件内容数据的长度是 Lf 。

——文件版本信息格式如下：
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表 10 中间段文件数据格式 表 11 末段文件数据格式
表 12 文件传输 1 应答数据单元格式
息。

中间段的文件数据格式如下：
4.3.2. 上行报文数据单元
0xFFFFFFFF 。

当收到的文件标识为 00H 时，填写 0x00000000。

下装时本地通信模块保存接收到的段号并回复集中器，指示集中器发送下一段报文。

若本 地通信模块回复的段号为 0xFFFFFFFF ，则集中器退出下装文件流程。

集中器记录总段数和已发 送的段号以便进行断点续传。

若本地通信模块收到的段号不连续，回复连续的最后一个段号。

若本地通信模块重复收到首段，表示重新开始文件下装，本地通信模块应重新开始段号计 数。

5. 存储空间分配
锐拔科技采用STM32F103RC 为主控芯片的集中器本地通信模块，内部FLASH 有256KB 。

目 前使用的外部FLASH 型号是MX25L8006E ，容量是1MB 。

升级文件需要在外部FLASH 中先做暂 存，升级过程中还有一些参数需要保存在内部FLASH 中。

表 13 参数区数据内容
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5.1. STM32F103RC 内部 FLASH 分配
0x0803FFFF 0x0803F800
0x0803F000
0x08037000
0x08005130 0x08005000
0x08000130 0x08000000
图 5 STM32F103RC 内部 FLASH 分配
其中的参数区用于保存参数与标识，实现断点续传。

参数备份区用于参数区的掉电保护， 保存内容如下表。

表 14 IAP 启动标识有效值
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——参数区长度是可变的，可以随着参数的增加而加大。

该长度包含了自身和参数区校验 码。

——参数区校验码的计算从参数区长度开始，采用与微功率无线通讯相同的 CRC16-CCITT 算法。

注意：仅当参数区长度和参数区校验码都有效时才认为参数区数据有效，否则从参数备份 区中恢复数据或擦除整个参数区和参数备份区所在的 FLASH 页面。

——IAP 启动标识的有效值如下：
段文件数据中含有附加内容，则执行文件版本信息和文件内容校验。

如果校验正确，则设置 IAP 启动标识为 0x5AA5。

如果其中不含有附加内容，则设置 IAP 启动标识为 0xA55A 。

当应用 程序升级完成并且校验正确后，IAP 启动标识将被清除。

5.2.
外部 FLASH 分配（MX25L8006E ）
0x0FFFFF 0x0FF000 0x0FE000 0x0FB000
0x0CC000
0x000000
图 6 外部 FLASH 分配（MX25L8006E ）
其中的升级文件暂存区可以用来暂存集中器本地通信模块主控芯片或从节点模块芯片（采 集器和电表模块）等的升级程序文件和升级地址文件。