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无线网络应用于工业控制自动化领域是无线通信领域的一次重大进步,由于工业无线网络对于整个网络的低能耗、高可靠性、可操控性等方面的要求较之其他网络更高,因此如何方便快捷地升级维护网络节点成为研究工业无线网络的关键问题之一。
本文首先简述了工业无线技术的产生背景和发展状况,然后介绍了无线传感器网络在线升级技术实现机制和发展现状,并对ISA100.11a标准支持远程在线升级的相关技术作了分析。在对ISA100.11a标准及其通信特点深入理解和分析的基础上,结合ISA100.11a产品开发的实际需求,以作者在ISA100.11a工业无线协议栈应用层部分的开发工作为基础,提出了基于CC2530和ISA100.11a的工业无线网络远程在线升级的总体设计方案,阐述了其应实现的主要功能,并对在线升级的几种关键技术进行了程序设计。在线升级涉及的关键技术主要包括:⑴分区存储:在线升级包括参数更新和固件升级两个功能,它们涉及的升级数据必须被保存在Flash中,而且不能互相重叠也不能覆盖正常运行的应用程序。本文对数据分区存储的方法进行了详细分析和设计。⑵参数更新:节点运行时依赖多个参数(ISA100.11a中主要指对象的属性),服务器根据需要将更新目标节点参数。本文主要针对参数的传输、更新方法进行了详细分析和程序设计,同时设计了在Flash上查找、保存、读写参数的方法。⑶预配置服务:设备加入目标网络时需要通过预配置服务获得目标网络信息和安全信息。本文对预配置过程进行了详细分析和程序设计。⑷数据分块传输:固件升级时要下载大量数据,数据被分块传输。本文对分块传输过程中数据分块方法、传输过程中的握手机制和数据重传机制等进行了程序设计。⑸固件升级程序:固件升级中镜像下载到目标节点后,需要替换掉原有镜像。本文结合CC2530芯片特点,设计了新的引导程序并对节点软件升级程序进行设计和实现。同时,对整个固件升级过程中的可靠性也作了分析和设计。⑹对上述的关键技术的设计进行了验证与结果分析,总结了主要工作内容,并在分析方案不足的基础上提出了未来的工作计划。