项目实战系列:基于瑞萨RA6M5构建多节点OTA升级-系统设计<一>

项目背景

原嵌入式控制系统采用分布式模块化架构,由12个功能板卡(通信控制、信号采集、驱动执行等)组成。系统维护阶段存在以下痛点:

  1. 低效的本地烧录机制:各板卡固件升级需通过JTAG接口逐一手动连接JLINK仿真器,单次全系统升级耗时达0.5~1小时;
  2. 人工操作风险:工程师需现场拆装设备并核对版本号,近两年记录显示15%的升级失败源于人为操作失误;
  3. 缺乏远程管理能力:无法实现异常状态回传、版本一致性校验等工业4.0基础需求。

为突破传统维护模式瓶颈,本项目提出"通过总线挂载主控板实现多模块OTA升级"设计方案:

  • 新增智能升级协调器:通过CAN/RS485总线与原有板卡互联,支持IEEE 802.3(Ethernet)或802.11ah(Wi-Fi HaLow)远程通信协议;
  • 构建空中下载(OTA)管道:主控板集成瑞萨RA6M5芯片,实现固件包解密、差分升级、回滚验证等关键功能;
  • 开发多节点并发烧录算法:基于时间片轮询机制,将全系统升级耗时从小时级压缩至10分钟以内。

一、系统硬件资源

1,MCU选型

MCU:R7FA6M5BH3CFC,Cortex-M33内核

主频:200MHz SRAM:512KB FLASH:2M CodeFlash和8K DataFlash

2,开发板外设资源

二、系统功能

1,IOT远程升级

1)系统通过有线/无线网络从阿里云下载固件到终端的存储设备中,校验正确后更新系统;

2,本地升级

1)系统通过USB/SD卡导入固件存储在终端存储设备中,校验正确后更新系统

3,子系统升级

1)解压固件,识别固件属性,通过RS485传输到子系统,子系统再更新固件;

4,系统运行状态采集上传

1)采集系统运行状态,如按键触发、温度或功能使用,上传到云端

三、系统架构设计

3.1 内网子系统

内网子系统功能:

1)通过485/CAN,监听过滤系统指令,将过滤后的指令通过物联网子系统上传到云端;

2)将本地存储区的固件通过485/CAN上传到总线,分发到目标终端,完成远程升级;

3.2 终端输入子系统

终端输入子系统功能:

1)从SD卡/U盘读取固件并转存到本地存储区;

3.3 物联网子系统

物联网子系统功能:

1)获取阿里云升级固件并存储到本地存储区;

2)上传系统状态到阿里云;

四、系统设计层级结构

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