TWI833495B - 用於開發控制器的雲端系統、控制器開發方法與控制器 - Google Patents

Abstract

一種用於開發控制器的雲端系統，其具有控制器、終端裝置與平台伺服器。於程式碼寫入模式中，控制器允許程式碼的寫入，以及於模擬器模式，控制器進行程式碼對應的第一韌體的功能。終端裝置連接於控制器，且具有支援網頁存取周邊裝置功能的瀏覽器。平台伺服器通訊連接終端裝置，用於提供網頁及對應網頁的服務給使用終端裝置的開發者進行第二韌體的開發，並產生對應的程式碼透過終端裝置給控制器，其中平台伺服器透過網頁存取周邊裝置功能對控制器進行資料存取。

Description

用於開發控制器的雲端系統、控制器開發方法與控制器

本發明是有關於一種開發控制器的技術，且特別是有關於一種透過平台伺服器提供的網頁服務來進行控制器開發的雲端系統、控制器開發方法以及配合本發明之控制器開發技術而設計的控制器。

現有市面上的微控制器單元(Micro Controller Unit，MCU)為可程式化的控制器，其可以透過韌體程式碼來更新與修改其功能。然而，控制器需要由開發者自行撰寫程式碼來實現特定功能，因此控制器的開發會變得耗時較久，且開發成本也難以下降。再者，開發者的終端裝置還必須要安裝可以除錯與開發上述程式碼的除錯與開發相關軟體，且除錯與開發相關軟體對於終端裝置的規格與運算能力都有一定程度要求。換言之，開發者難以使用類似上網本這類的低運算能力的終端裝置來進行控制器的開發。

除了上述技術問題之外，多數可程式化控制器受限於其處理單元的計算能力不夠快速，與/或受限於其作為儲存空間的記憶體或暫存器之容量不夠龐大，開發者難以在本地端運用控制器設計大量運算的控制功能，例如實現類神經網路、卷積類神經網路與顯示控制器等。

由上述描述可以理解，本發明需要解決的技術問題是如何提供一不用安裝除錯與開發相關軟體於終端裝置的雲端系統給開發者進行控制器的開發，且此雲端系統可以減少開發者撰寫程式碼的時間，甚至讓控制器可以實現大量運算才能開發出來的功能。

為了解決上述的習知問題，本發明的實施例提供一種用於開發控制器的雲端系統，其包括控制器、終端裝置與平台伺服器。控制器操作於程式碼寫入模式或模擬器模式，其中於程式碼寫入模式中，控制器允許程式碼的寫入，以及於模擬器模式，控制器進行程式碼對應的第一韌體的功能。終端裝置連接於控制器，且具有支援網頁存取周邊裝置功能的瀏覽器。平台伺服器通訊連接終端裝置，用於提供網頁及對應網頁的服務給使用終端裝置的開發者進行第二韌體的開發，其中平台伺服器透過網頁存取周邊裝置功能對控制器進行資料存取。

為了解決上述的習知問題，本發明的實施例還提供一種控制器開發方法，其包括以下步驟。控制器與具有網頁存取周邊裝置功能的終端裝置建立連接。終端裝置與平台伺服器建立通訊連接。控制器進入程式碼寫入模式。開發者透過對終端裝置之瀏覽器的操作操作使用平台伺服器提供網頁的服務，使平台伺服器將程式碼寫入至控制器。控制器進入模擬器模式。控制器進行程式碼對應的第一韌體之功能，且將產生的第一資料傳送給平台伺服器。平台伺服器對控制器的第一資料進行運算處理，並產生第二資料傳送給控制器，以使控制器等效上具有開發者透過平台伺服器提供網頁的服務所開發的第二韌體的功能。

為了解決上述的習知問題，本發明的實施例提供一種控制器，其包括模式控制器、可程式化處理單元與儲存空間。模式控制器用於使控制器進入程式碼寫入模式或模擬器模式。於程式碼寫入模式中，程式碼被寫入於可程式化處理單元，以及於模擬器模式，可程式化處理單元進行程式碼對應的第一韌體的功能，並產生第一資料。儲存空間用於暫存第一資料與第二資料。控制器與具有網頁存取周邊裝置功能的終端裝置建立連接，以使與終端裝置通訊連接的平台伺服器用於將程式碼傳輸給控制器，以及使控制器將第一資料傳輸給平台伺服器，平台伺服器對控制器的第一資料進行運算處理，並產生第二資料傳送給控制器，以使控制器等效上具有第二韌體的功能。

承上所述，本發明提供之開發控制器的技術可以支援更多且免費的使用者介面程式庫(User Interface library，UI library)，且平台伺服器可以自行更新使用者圖形介面與提供的程式碼，而不需終端裝置做任何的更新，甚至本發明之開發控制器的技術可以具有跨平台的優點與支援更多種類的周邊裝置。

1:雲端系統

10:控制器

101:模式控制器

102:可程式化處理單元

103、2011、301、302:儲存空間

20:終端裝置

201:瀏覽器

30:平台伺服器

LK1:連接

LK2:通訊連接

MR1、MR5~MR7:標示處

S601~S607:步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：圖1是本發明實施例的用於開發控制器的雲端系統的方塊圖；圖2是本發明實施例的雲端系統呈現給開發者的其中一個網頁的示意圖；圖3是本發明實施例的雲端系統呈現給開發者的其中一個網頁的示意圖；圖4是本發明實施例的雲端系統呈現給開發者的其中一個網頁的示意圖；以及 圖5是本發明實施例的控制器開發方法的流程圖。

有鑑於上述待克服的技術問題，本發明實施例提供一種透過雲端的平台伺服器提供的網頁服務來進行控制器開發的雲端系統、控制器開發方法以及配合本發明之控制器開發技術而設計的控制器。進一步地說，雲端系統包括平台伺服器、終端裝置(例如但不限定是上網本、平板電腦、筆記型電腦或個人電腦)與控制器(例如但不限定以開發板樣式呈現)。控制器與具有網頁存取周邊裝置功能(例如但不限定網頁通用序列匯流排(Web USB)來實現此功能)的終端裝置建立連接，以及終端裝置與平台伺服器建立通訊連接，因此，平台伺服器可以直接透過終端裝置對控制器進行存取(包括平台伺服器將資料與程式碼傳送給控制器與控制器將資料傳送給平台伺服器)。平台伺服器還供開發者透過瀏覽網頁的方式進行程式碼的撰寫、產生與編輯。

控制器被設計成可以操作於兩種模式，一種模式為程式碼寫入模式，而另一種模式為模擬器模式。於程式碼寫入模式中，控制器被寫入對應於第一韌體的程式碼。於模擬器模式中，控制器進行第一韌體的功能，以產生資料，並透過終端裝置將其資料傳送給平台伺服器。接著，平台伺服器對終端裝置產生的資料進行處理，並產生另一資料給控制器，以藉此讓控制器等效上具有第二韌體的功能。舉例來說，第二韌體用於實現機器學習的功能，其可以用於實現分類模型的訓練與分類，第一韌體則用於實現資料採集控制。

另外一方面，雲端系統的平台伺服器提供的網頁還可以讓開發者透過瀏覽器針對控制器的之暫存器的數值、腳位的信號與各種資料進行監控。 在一個實施例中，可以獲取控制器之特定位址的暫存器的數值，來判斷控制器設定的輸入輸出介面類型(例如，通用非同步收發傳輸器(UART)、區域互聯網路(LIN)、RS486、單線傳輸與紅外通訊技術)。在一個實施例中，可以獲取控制器之特定位址的暫存器的數值來判斷控制器之各腳位的功能。在一個實施例中，可以獲取控制器中用於儲存時脈選擇信號的暫存器的數值，並藉此將控制器的各時脈以時脈樹的圖表顯示給開發者知悉。

請參照圖1，圖1是本發明實施例的用於開發控制器的雲端系統的方塊圖。雲端系統1包括控制器10、終端裝置20與平台伺服器30，其中終端裝置20具有網頁存取周邊裝置功能，例如網頁通用序列匯流排(Web USB)的功能，其以JavaScript應用介面(API)的形式被嵌入於瀏覽器201中，例如谷哥的Chrome瀏覽器即支援此功能。終端裝置20與控制器10建立連接LK1，以及終端裝置20與平台伺服器30建立通訊連接LK2。由於終端裝置20具有網頁存取周邊裝置功能，因此，開發者可以透過終端裝置20的瀏覽器201操作使用平台伺服器30提供的網頁，且平台伺服器30可以透過終端裝置20對控制器10進行資料存取。

控制器10是一個包括模式控制器101、可程式化處理單元102與多個暫存器形成之儲存空間103的開發板，以讓開發者開發其欲實現的韌體的功能，其中可程式化處理單元102連接模式控制器101及儲存空間103。控制器10可以是微控制器單元的開發板，且本發明不以此為限制。模式控制器101用於使控制器10操作於程式碼寫入模式或模擬器模式。終端裝置20會為瀏覽器201配置相應的儲存空間2011以藉此暫存來自於終端裝置10與平台伺服器30傳輸的資料。平台伺服器30會為提供之網頁的服務配置儲存空間301、302，儲 存空間301用於暫存程式碼，以及儲存空間302用於暫存來自於控制器10傳輸的資料。平台伺服器30通常來說具有較大的運算能力，然而，控制器10的運算能力與儲存空間103可能因應成本或電力需求，而有限制，但本發明不以此為限制。

當控制器10操作於程式碼寫入模式時，開發者可以直接透過終端裝置20的瀏覽器201，使用平台伺服器30呈現的網頁(web page)上的功能來產生、撰寫與編輯程式碼(依照控制器10的類型，程式碼可能是韌體程式碼、軟體程式碼或硬體描述語言程式碼)。平台伺服器30產生的程式碼除了界定韌體的功能外，更界定控制器10之時脈與腳位的設定等。儲存空間301暫存的程式碼可以是一種範本程式碼，以供開發者編輯改寫。平台伺服器30會將開發者決定的程式碼傳送給終端裝置20，並儲存於終端裝置20為瀏覽器201配置的儲存空間2011內。

由於瀏覽器201可以支援網頁存取周邊裝置功能，因此，瀏覽器201可以讀寫控制器10的儲存空間103，並且控制器10會將程式碼會被寫入至控制器10的可程式化處理單元102中，其中上述程式碼對應於第一韌體。第二韌體是開發者所要開發並實現的功能，可程式化處理單元102根據寫入的程式碼等效上可以進行第二韌體的功能。簡單地說，開發者透過網頁僅需要進行第二韌體的設計，而平台伺服器則會依照控制器10的資源(計算能力與儲存能力)，自動地產生第二韌體的程式碼，開發者使得資源有限的控制器10實現計算量龐大的第二韌體開發工作。

由於控制器10的運算能力與儲存空間有限，因此，在控制器10進入模擬器模式時，僅根據程式碼實現第一韌體的功能。此時，控制器10產生 的資料會先被暫存到儲存空間2011，並接著被送到平台伺服器30的儲存空間302。平台伺服器30對儲存空間302的資料再次進行處理後，送至暫存到儲存空間2011暫存，然後，這些平台伺服器30處理後的資料被傳送到控制器10，以藉此讓控制器10等效上實現了第二韌體的功能。在另一個實施例中，平台伺服器30不處理控制器10產生的資料。

在一種使用情境下，第二韌體是用於實現機器學習的功能，例如類神經網路，第一韌體用於實現具有分類模型的分類器與資料採集控制裝置。第一韌體獲取外接感測器(透過例如UART或其他輸入輸出介面與控制器10連接)的感測資料，並使用分類模型根據採集的資料產生分類結果，但不進行分類模型(類神經網路)的訓練。控制器10會將外接感測器採集的資料送到平台伺服器30，平台伺服器30在蒐集到一定時間或一定數量的資料後，會重新訓練分類模型。此時，在開發者使控制器10再次進入到程式碼寫入模式時，平台伺服器30可以對控制器10的可程式化處理單元102重新寫入程式碼，以藉此更新分類模型。

在另一種使用情境下，第二韌體用於實現機器學習的功能，例如類神經網路，以及第一韌體用於實現資料採集控制。第一韌體用於取得外接感測器(透過例如UART或其他輸入輸出介面與控制器10連接)獲取的資料，平台伺服器30除了訓練分類模型之外，更可以根據控制器10傳輸的感測資料進行分類，以產生分類結果的資料給控制器10。

簡單地說，在控制器10操作於程式碼寫入模式時，透過平台伺服器30提供的網頁服務，開發者可以使用對話選單與豐富的使用者圖形介面(Graphic User Interface，GUI)來設計開發控制器10，且開發者不用特定地在終端 裝置20安裝特定的除錯與開發相關軟體，甚至，開發者可以減少撰寫程式碼的時間。在控制器10操作於模擬器模式時，控制器10可以與平台伺服器30協同作業，以藉此讓計算能力與儲存空間有限的控制器10得以實現高運算量的硬體電路之功能，並讓控制器10可以連接使用更多種類的周邊裝置。另外，在模擬器模式時，平台伺服器30還可以提供使用者圖形介面給開發者選取調閱控制器10之腳位上之信號、暫存器的數值與各時脈之間關係。再者，在模擬器模式時，控制器10可以讀取數值或映射表來獲取控制器之周邊裝置的選項資訊。

請接著參照圖1、圖2，圖2是本發明實施例的雲端系統呈現給開發者的其中一個網頁的示意圖。在設計開發控制器10時，如標示處MR1所示，開發者可以透過平台伺服器30的網頁選取控制器10之輸入輸出介面類型(例如，通用非同步收發傳輸器(UART)、區域互聯網路(LIN)、RS486、單線傳輸與紅外通訊技術)。換言之，控制器10在被寫入程式碼時，除了可程式化處理單元102的功能會被程式碼界定外，控制器10之輸入輸出介面類型也會被界定。

請接著參照圖1、圖3，圖3是本發明實施例的雲端系統呈現給開發者的其中一個網頁的示意圖。在模擬器模式時，如標示處MR5，網頁顯示了控制器10之儲存GPA腳位之設定值(共4個位元)的暫存器的數值，且此數值用於將GPA腳位映射至對應的功能，如標示處MR6，網頁顯示了控制器10之儲存GPB腳位之設定值(共4個位元)的暫存器的數值，且此數值用於將GPB腳位映射至對應的功能。

請接著參照圖1、圖4，圖4是本發明實施例的雲端系統呈現給開發者的其中一個網頁的示意圖。在模擬器模式時，如標示處MR7，網頁顯示了控制器10之儲存時脈選取信號CLKSEL0之設定值的暫存器的數值，於此例子中，時脈選取信號CLKSEL0之設定值的數值為F，且網頁以時脈樹的圖表顯示相應的各時脈關係。

請接著參照圖1、圖5，圖5是本發明實施例的控制器開發方法的流程圖。控制器開發方法可以透過圖1的雲端系統1來執行，但本發明的控制器開發方法不以圖1的雲端系統為限制。在步驟S601中，控制器10與具有網頁存取周邊裝置功能的終端裝置20建立連接，例如終端裝置20的瀏覽器支援Web USB，且終端裝置20與控制器10以通用序列匯流排(USB)連接。在步驟S602，終端裝置20與平台伺服器30建立通訊連接，例如透過有線或無線的通訊方式。在此請注意，步驟S601與步驟S602的順序可以對調，或者，步驟S601可以在步驟S603與S604之間執行，只要在將程式碼寫入到控制器10前，執行步驟S601即可。

然後，在步驟S603中，控制器10進入程式碼寫入模式。接著，在步驟S604中，開發者透過對終端裝置20之瀏覽器201的操作使用平台伺服器30提供網頁的服務，使平台伺服器30將程式碼寫入至控制器10中，進一步地，平台伺服器30產生的程式碼先傳送至對應於瀏覽器201的儲存空間2011，接著，終端裝置20將程式碼傳送給控制器10進行程式碼的寫入。之後，在步驟S605中，控制器10進入模擬器模式。在步驟S606中，控制器10進行程式碼對應的第一韌體之功能，且將產生的資料傳送給平台伺服器30的儲存空間302。

接著，在步驟S607中，平台伺服器30對控制器10的資料進行運算處理，並產生另一資料傳送給控制器10，以使控制器10等效上具有第二韌體的功能。進一步地，平台伺服器30將另一資料先傳輸給終端裝置20之瀏覽器201的儲存空間2011，接著，終端裝置20將此另一資料傳輸給控制器10的儲存空間103。另一方面，除了圖6之步驟S601~S607外，本發明的控制器開發方法更包括透過平台伺服器30提供的網頁服務讓開發者設定控制器10之各輸入 輸出介面、調閱控制器10之各暫存器的數值與/或調閱控制器10之各時脈間的關係(例如以時脈樹的圖表呈現)。

綜合以上所述，本發明實施例提供一種不用安裝除錯與開發相關軟體於終端裝置的雲端系統給開發者進行控制器的開發，且此雲端系統可以減少開發者撰寫程式碼的時間，甚至讓控制器可以等效上實現大量運算。進一步地，本發明主要是透過具有網頁存取周邊裝置功能的終端裝置與控制器建立連接，並透過終端裝置使用平台伺服器提供的網頁來進行程式碼的產生、編輯與撰寫，不但可以達到跨平台的優勢外，更可以減少更新終端裝置的更新時間。再者，透過本發明的開發控制器之技術，還可以讓控制器支援更多種類的周邊裝置。

本發明在本文中僅以較佳實施例揭露，然任何熟習本技術領域者應能理解的是，上述實施例僅用於描述本發明，並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。舉凡與上述實施例均等或等效之變化或置換，皆應解讀為涵蓋於本發明之精神或範疇內。因此，本發明之保護範圍應以下述之申請專利範圍所界定者為基準。

1:雲端系統

10:控制器

101:模式控制器

102:可程式化處理單元

103、2011、301、302:儲存空間

20:終端裝置

201:瀏覽器

30:平台伺服器

LK1:連接

LK2:通訊連接

Claims (10)

1. 一種用於開發控制器的雲端系統，包括：一控制器，操作於一程式碼寫入模式或一模擬器模式，其中於該程式碼寫入模式中，該控制器允許一程式碼的寫入，以及於該模擬器模式，該控制器進行該程式碼對應的一第一韌體的一功能；一終端裝置，連接於該控制器，具有支援一網頁存取周邊裝置功能的一瀏覽器；一平台伺服器，通訊連接該終端裝置，用於提供一網頁及對應該網頁的一服務給使用該終端裝置的一開發者進行一第二韌體的開發，並產生對應該第一韌體的該程式碼，其中該平台伺服器透過該網頁存取周邊裝置功能對該控制器進行資料存取。
2. 如請求項1所述之用於開發控制器的雲端系統，其中該平台伺服器產生該程式碼，並將該程式碼傳輸到該終端裝置之該瀏覽器的一儲存空間，該終端裝置將該程式碼傳輸到該控制器，以於該程式碼寫入模式中，將該程式碼寫入到該控制器。
3. 如請求項2所述之用於開發控制器的雲端系統，其中於該模擬器模式中，該控制器產生一第一資料，該第一資料被傳輸到該終端裝置之該瀏覽器的該儲存空間，該終端裝置將該第一資料傳輸到該平台伺服器的一儲存空間，該平台伺服器對該第一資料進行處理，以產生一第二資料，該平台伺服器將該第二資料傳輸給該終端裝置的該瀏覽器的該儲存空間，且該終端裝置將該第二資料傳輸給該控制器，以使該控制器等效上進行了該第二韌體的一功能。
4. 如請求項1所述之用於開發控制器的雲端系統，其中該網頁存取周邊裝置功能為一網頁通用序列匯流排(Web USB)。
5. 如請求項1所述之用於開發控制器的雲端系統，其中該程式 碼為一韌體程式碼，該控制器為一微控制器單元。
6. 如請求項1所述之用於開發控制器的雲端系統，其中該第二韌體用於實現一機器學習，該第一韌體用於實現一資料採集裝置，且該平台伺服器用於訓練該機器學習之一分類器的一分類模型。
7. 如請求項1所述之用於開發控制器的雲端系統，其中該平台伺服器提供的該網頁的該服務更用於讓該開發者設定該控制器之各輸入輸出介面、調閱該控制器之各暫存器的數值與/或調閱該控制器之各時脈間的關係。
8. 一種控制器開發方法，包括：一控制器與具有一網頁存取周邊裝置功能的一終端裝置建立連接；一終端裝置與一平台伺服器建立通訊連接；該控制器進入一程式碼寫入模式；一開發者透過對該終端裝置之一瀏覽器的操作使用該平台伺服器提供一網頁的一服務，使該平台伺服器將一程式碼寫入至該控制器；該控制器進入一模擬器模式；該控制器進行該程式碼對應的一第一韌體之功能，且將產生的一第一資料傳送給該平台伺服器；以及該平台伺服器對該控制器的該第一資料進行運算處理，並產生一第二資料傳送給該控制器，以使該控制器等效上具有該開發者透過該平台伺服器提供該網頁的該服務所開發的一第二韌體的功能。
9. 如請求項8所述之控制器開發方法，更包括：透過該平台伺服器提供的該網頁的該服務讓該開發者設定該控制器之各輸入輸出介面、調閱該控制器之各暫存器的數值與/或調閱該控制器之各時脈間的關係。
10. 一種控制器，包括：一模式控制器，用於使該控制器進入一程式碼寫入模式或一模擬器模式；一可程式化處理單元，其中於該程式碼寫入模式中，該程式碼被寫入於該可程式化處理單元，以及於該模擬器模式，該可程式化處理單元進行該程式碼對應的一第一韌體的功能，並產生一第一資料；以及一儲存空間，用於暫存該第一資料與一第二資料；其中該控制器與具有一網頁存取周邊裝置功能的一終端裝置建立連接，以使與該終端裝置通訊連接的一平台伺服器用於將該程式碼傳輸給該控制器，以及使該控制器將該第一資料傳輸給該平台伺服器，該平台伺服器對該控制器的該第一資料進行運算處理，並產生該第二資料傳送給該控制器，以使該控制器等效上具有一第二韌體的功能。