一种基于USB和串口的OTA升级控制电路及在线升级系统的制作方法

本发明涉及ota升级，具体为一种基于usb和串口的ota升级控制电路及在线升级系统。

背景技术：

1、ota代表over-the-air technology，即空中下载技术或空中传送技术。ota技术允许设备通过无线网络接收并安装更新，而无需用户将设备连接到电脑或其他有线设备，被广泛应用于智能手机、平板电脑、智能手表等智能设备，以及近年来逐渐普及的智能汽车领域。ota升级则是指通过ota技术实现的软件或固件的更新过程。具体来说，ota升级允许设备在连接到网络时自动或手动下载并安装新的软件版本。这些更新可能包含修复已知的错误、添加新功能、改进现有功能或提升设备性能等内容。

2、就比如公开号为cn117595481a的专利文件公开了一种ota升级控制电路、控制方法和逆变设备，该发明通过增加dsp芯片的ota专门io信号，实现了在一个dsp芯片进行ota升级时，另一个芯片能够维持两个继电器的吸合，避免负载掉电的情况，此外当其中一个芯片出现异常或者通信延迟时，另一个芯片可以通过控制相应的继电器断开，以使供电回路可靠断开，避免安规风险。

3、但类似于上述申请的现有ota升级控制电路依然存在不足：由于现有的ota升级控制电路普遍稳定性不强，一旦出现了网络不稳定、设备硬件故障或升级包本身的问题，都会导致ota升级失败，从而导致设备无法正常启动或功能异常，且执行ota升级流程，由于缺乏错误处理和恢复机制，在设备升级出现故障时，无法及时得到处理，这进一步影响了升级的稳定性和成功率。

4、因此，急需对此缺点进行改进，本发明则是针对现有的技术及不足予以研究改良，提供有一种基于usb和串口的ota升级控制电路及在线升级系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于usb和串口的ota升级控制电路及在线升级系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一方面，提供了一种基于usb和串口的ota升级控制电路，包括：

4、主控制模块：负责整个ota升级过程的管理和控制，包括启动升级、监控升级进度、处理错误和恢复等；

5、usb/串口通信模块：负责设备与电脑或其他外部设备之间的数据传输，包括升级包的接收和发送；

6、电路优化模块：负责改进和优化ota升级过程中所使用的算法和通信协议，包括优化升级算法和协议，减少升级过程中的数据丢失、错误和中断，确保升级过程的顺利进行，以及改进升级流程，缩短升级时间，提高用户体验；

7、存储管理模块：负责管理设备的存储空间，将ota升级过程中接收到的升级包存储到设备的存储空间中，确保升级包的正确存储和读取；

8、电源管理模块：负责监控设备的电池电量和电源状态，以确保设备在ota升级过程中有足够的电力支持，以及处理升级过程中的电源异常情况，如电源适配器断开、电池电量急剧下降等。

9、进一步的，所述主控制模块通过接收用户指令或系统触发的升级信号，启动ota升级流程，并在升级过程中，持续监控各个模块的状态和进度，确保升级过程顺利进行，一旦遇到错误或异常情况，如数据校验失败、通信中断或设备无响应等，立即调用错误处理和恢复机制来解决问题。

10、进一步的，所述错误处理和恢复机制的具体流程如下：

11、在错误处理阶段，主控制模块先通过对错误日志的详细分析，或是对通信协议、数据传输等进行校验，来尝试定位并诊断问题的根源，并在确定问题的具体原因后，根据预设的错误处理策略，采取相应的措施来解决问题；

12、1）重试或调整参数：主控制模块指示相关模块进行重试或调整；例如，因为通信中断导致的升级失败，主控制模块可尝试重新建立通信连接，并继续传输升级数据；

13、2）启动恢复机制：包括回滚到之前的稳定版本、重置设备到出厂设置或尝试其他备用升级方案，且在恢复过程中，主控制模块会确保设备的稳定性和安全性，避免因为错误的恢复操作导致设备进一步损坏。

14、进一步的，所述usb/串口通信模块通过usb接口或串口接口与外部设备进行连接，利用通信协议进行数据传输；在ota升级过程中，它接收从外部设备发送来的升级包，并将其传输给主控制模块进行处理，同时，将升级进度和结果等信息反馈给外部设备。

15、进一步的，所述usb/串口通信模块具体包括以下单元：

16、usb接口单元：负责设备与电脑之间的usb连接和数据传输，组成包括usb连接器（用于物理连接电脑和设备，通常采用标准的usb接口规格）、usb信号调理电路（对usb信号进行放大、滤波和整形等处理，以确保信号的稳定性和准确性）和usb控制器（负责usb通信协议的实现，包括数据传输的控制、错误检测和纠正等）等部分；

17、串口通信单元：负责设备与外部设备之间的串口连接和数据传输，组成包括串口控制器（负责串口通信协议的实现，包括波特率设置、数据格式配置和通信状态监控等）、串口收发器（负责数据的发送和接收，将数字信号转换为适合串口传输的模拟信号，或从模拟信号中恢复出数字信号）和串口接口电路（提供与外部设备连接的物理接口，包括电平转换电路和信号隔离电路等，以确保不同设备之间的兼容性和信号完整性）等部分；

18、数据传输与处理单元：负责升级包的接收、存储、处理和发送，组成包括数据缓冲区（用于暂时存储接收到的升级包数据，以便后续处理）、数据处理电路（对接收到的数据进行校验、解密和解析等处理，以确保数据的正确性和安全性）和数据传输控制器（负责数据的传输控制，包括数据的发送和接收时序、数据流的管理等）等部分。

19、进一步的，所述电路优化模块的优化措施包括：

20、1）ota升级算法和协议

21、增加数据校验机制：在数据传输过程中增加校验码或校验和，并在接收端对数据进行验证，一旦发现数据错误或丢失，则请求重传，以减少升级失败的风险；

22、错误重传机制：当检测到数据传输错误时，自动请求发送端重新发送丢失或错误的数据包，通过多次重传和验证，直至所有数据包都能正确接收和处理；

23、断点续传功能：针对升级过程中的升级失败（因网络中断、设备断电等原因导致），保存当前的升级进度，并在网络恢复或设备重新上电后，从上次失败的断点处继续升级，避免重复下载和安装已完成的部分；

24、2）升级流程

25、并行处理与多线程：在升级过程中，采用并行处理和多线程技术，同时下载和安装多个软件包或更新包，通过提高并发性，缩短升级时间，提升用户体验；

26、智能预约与调度：根据用户的使用习惯和设备的状态，智能预约升级时间，避免在用户使用设备时进行升级，并通过调度策略，使升级过程在设备空闲或低负载时进行，减少对用户正常使用的影响。

27、进一步的，所述存储管理模块根据存储空间的大小和剩余容量，选择合适的存储位置和方式，并在升级完成后清理不再需要的旧版本固件，以释放存储空间。

28、进一步的，所述电源管理模块包括以下组成部分：

29、电源转换器：将输入的电能转换为设备所需的电能形式，包括电压的转换（如ac-dc、dc-dc转换）以及电流的调整；

30、电源监控电路：实时监测设备的电源状态，包括电压、电流以及电源质量等参数，及时发现电源异常情况，如电压过高、电流过大或电源波动等，并向电源管理模块的其他部分发出警报，确保设备在安全的电源范围内工作，避免因电源问题而导致的设备损坏或性能下降；

31、电源保护电路：在电源异常情况下迅速切断电源或采取其他保护措施，以防止设备损坏或人员伤亡，包括过压保护、过流保护、短路保护等功能，确保设备在遭遇电源故障时能够安全停机或采取其他适当的应急措施。

32、进一步的，所述电源管理模块提供了以下电源管理策略：

33、1）设备连接了电源适配器，优先使用外部电源进行供电，以减少对电池的消耗；

34、2）在升级过程中，若用户需要离开设备一段时间，自动将设备切换到低功耗模式，以延长电池使用时间；

35、3）根据设备的电池健康状况和剩余电量，智能地调整设备的性能和功耗，以确保升级过程的顺利进行；

36、且所述电源管理模块的管理操作分为如下三个阶段：

37、在ota升级开始之前，检查设备的电池电量是否充足，以确保升级过程不会因电量不足而中断；

38、在ota升级过程中，针对电源异常情况，电源管理模块的应对措施为暂停升级过程，以防止因电源不足而导致的数据损坏或设备故障，并向用户发出警告，提示用户检查电源连接或更换电池；

39、在ota升级完成后，恢复设备的电源状态。

40、另一方面，提供了一种在线升级系统，应用于如上述的基于usb和串口的ota升级控制电路，所述系统包括以下工作流程：

41、s1、usb/串口通信模块接收从外部设备发送来的升级包后，存储管理模块根据存储空间的大小和剩余容量，选择合适的存储位置和方式，将ota升级过程中接收到的升级包存储到设备的存储空间中；

42、s2、电源管理模块在ota升级开始之前，检查设备的电池电量是否充足，确认充足后触发主控制模块；

43、s3、主控制模块启动ota升级流程，并在升级过程中，持续监控各个模块的状态和进度，当遇到错误或异常情况时，先尝试定位并诊断问题的根源，然后根据预设的错误处理策略，采取重试或调整参数、启动恢复机制的措施来解决问题；

44、s4、电源管理模块实时监控设备的电池电量和电源状态，并处理升级过程中的电源异常情况，同时，usb/串口通信模块将升级进度和结果信息反馈给外部设备；

45、s5、在升级完成后，存储管理模块立即清理不再需要的旧版本固件，释放存储空间。

46、本发明提供了一种基于usb和串口的ota升级控制电路及在线升级系统，具备以下有益效果：

47、本发明所提供的ota升级控制电路，通过usb和串口实现了与电脑或其他外部设备之间的数据传输，以便及时接收从外部设备发送来的升级包，将其传输给主控制模块进行处理，使主控制模块执行ota升级流程，并在升级过程中增加错误处理和恢复机制，以便在升级失败时能够恢复到之前的状态，显著提升了ota升级效率和稳定性，配合电源管理模块在ota升级开始前检查设备的电池电量，并在ota升级过程中处理电源异常情况，使得设备在ota升级过程中能够有足够的电力支持，此外，设计有电路优化模块，用于改进ota升级算法和协议、优化升级流程，进一步提高了升级的稳定性和成功率。