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　　本文設計了一套通過無線通信技術控制LED顯示屏 的系統，利用WSCN節點程序的在線維護功能，通過PC端監控軟件將要顯示的文字發送到控制板，實現對顯示屏顯示內容的修改，實現LED顯示屏控制板程序代碼的遠程更新，與人工現場更新相比，地提高了更新的效率，簡化了更新的工作量。

　　隨著社會發展，越來越多場合需要LED顯示屏進行文字、圖片或視頻的顯示，LED顯示屏的穩定顯示是由控制板程序決定，傳統的LED顯示屏控制板燒寫好程序后，可通過串口或網口進行顯示屏內容的更新，但無法對控制板程序進行代碼更新，因此當程序發生錯誤或者需要對顯示效果進行功能升時，只能取下控制板進行程序的擦除和燒寫。

　　一般情況下，LED顯示屏都被安裝在復雜的地理環境下，例如高樓外墻上、高速路段，當顯示屏控制板上主控芯片程序出問題或需要功能升時，需要現場取下控制板。然而為了防水等因素，通常控制板被設計在LED顯示屏背部，取下它比較麻煩，會耗費大量的人力物力。因此，對LED顯示屏控制板的程序實現在線更新具有很大的應用前景和價值。

　　一、遠程更新系統設計

　　基于物聯網三層體系結構設計了遠程代碼更新系統。其中感知層包括無線傳感器控制網絡中的傳感節點(WSCN節點)和連接無線傳感器控制網絡、移動通信網絡的網關。網絡層主要是數據傳輸的媒介，包括移動通信網絡和互聯網。

　　感知層的WSCN節點選擇了基于IEEE802.15.4標準的硬件，通過更新引導程序的設計來實現具體的代碼更新。感知層的網關選擇了GPRS移動通信技術將感知層采集獲取的數據傳輸到服務器。網關主要包括三個實體部分：主控模塊、移動通信模塊和路由節點。網關與服務器間雙向通信通過移動通信模塊實現，網關與WSCN節點間雙向通信通過路由節點實現。

　　二、WSCN節點代碼更新機制設計

　　基于遠程更新系統設計，可實現LED顯示屏控制板程序的無線更新。具體實現方法是對LED顯示屏的控制板程序進行重新設計，在FLASH首地址加入更新引導程序，將原先的LED控制程序進行相應修改配合更新引導程序的運行。

　　為模擬網關更新WSCN節點的程序，本研究設計了節點代碼更新機制，并給出了一套串口和無線射頻等技術相結合的WSCN節點代碼更新簡易結構。用戶可以在PC機代碼更新軟件上選擇相應WSCN節點進行、可靠的代碼更新。其中，PC機與路由節點相當于網關的主控模塊和路由節點，PC機通過路由節點實現與WSCN節點的數據交互。PC機與路由節點間通過USB轉串口線進行連接，線的USB口端連接PC機，線的串口端連接路由節點的串口。路由節點和WSCN節點使用硬件相同的無線射頻模塊。

　　整個更新機制的過程為PC機代碼更新軟件打開并解析待傳輸的機器碼文件，分包組幀后通過路由節點轉發給WSCN節點，WSCN節點接收完成且校驗正確后實現代碼更新。整個架構中WSCN節點的程序設計是整個遠程代碼更新系統的關鍵，路由節點及PC機軟件的設計是為了驗證WSCN節點程序設計的正確性。

　　通過PC機代碼更新軟件打開待更新的機器碼，解析并提取出有效數據，分組組幀后通過串口發送給轉發節點。轉發節點將收到的命令或數據幀通過Sub-1G無線通信技術發送給LED顯示屏的控制節點，控制節點收到幀數據后會比較目標節點地址與自身地址，若兩個地址相同則節點接收該命令或數據幀，否則丟棄。LED顯示屏控制節點開始收到的是更新命令幀，此時控制節點會調用內核頭文件中的軟件復位函數進行軟件復位，程序從用戶程序跳轉到從FLASH首地址存放的更新引導程序中執行。

　　LED顯示屏系統中控制板程序代碼更新軟件直接使用了WSCN節點更新機制架構中PC機代碼更新軟件，后期可將該軟件的功能移植到LED顯示屏監控軟件中，方便LED顯示屏內容的更改和控制板程序的無線更新。

　　三、LED系統的遠程更新設計

　　基于上述遠程代碼更新系統的設計，只需在LED顯示屏控制系統中增加網關和服務器端監控軟件，網關主要用于進行遠程數據的傳輸，服務器端監控軟件主要進行遠程代碼更新的控制和數據命令的發送接收。同時，LED顯示屏控制程序中也需增加更新引導程序并修改用戶程序配合更新引導程序的執行。

　　服務器的管理軟件和LED顯示屏控制節點間通信需要經過服務器通信軟件和網關。通信軟件與網關間的通信協議為RCUCP，網關與控制LED顯示屏的WSCN節點間的通信協議為WCUCP。用戶通過管理軟件實現對LED顯示屏控制板程序的更新，當通信軟件收到更新命令則將機器碼解析組幀后通過GPRS技術發送給網關，網關接收數據處理后再通過Sub-1G無線通信技術發送給各WSCN節點。丟幀重傳和防沖突機制保證了各控制LED屏顯示的WSCN節點接收到所有的數據幀，進而更新引導程序能實現代碼的可靠更新。

　　LED顯示屏控制系統的遠程更新結構搭建好后，選取了實驗室的兩塊LED顯示屏，分別對它們的控制板程序進行代碼更新，其中更新的機器碼大小為41KB。經過10次試驗，兩塊LED顯示屏控制板程序成功更新的時間相近，平均值分別為361秒和358秒。實驗結果表明，遠程代碼更新技術適用于遠程更新LED顯示屏的控制板程序且效果良好。

　　為了驗證本文設計的WSCN代碼更新機制及遠程代碼更新系統的可行性，本研究為LED顯示屏控制系統中增加了無線代碼更新技術，實現了LED顯示屏控制板程序的無線更新。同時，本研究也將設計好的服務器端軟件及網關加入到LED顯示屏控制系統中，驗證了遠程代碼更新系統的實用性。