伴随航运行业的一些新发展趋势出现如船舶大数据、智能船舶等,这都对获取机舱数据提出更多的要求,也对机舱分布式处理单元的固件程序全寿命周期维护提出更高要求。本课题以现场总线型机舱监控系统的分布式处理单元为研究对象,对分布式处理单元的固件程序升级系统进行设计和实现。分析基于操作站和现场总线的分布式处理单元升级系统,建立现场总线的最糟糕响应时间模型,研究现场总线的瞬变负载对实时性的影响,提出一种基于以太网传输固件程序的升级系统总体设计。对分布式处理单元的发展趋势进行深入分析,在遵照相关行业标准的基础上设计通用的分布式处理单元,有效地减少机舱分布处理单元的种类。分析现场总线和以太网协议的通信机制,划分固件数据和共享配置数据的闪存分区,设计固件数据通信程序和校验机制。分析固件程序的二进制文件数据结构,设计基于超文本传输协议的固件数据包下载方法。研究微控制器的在应用编程机制,提出一种“变量定位”和“虚拟重启”的程序跳转方法有效避免了中断对程序跳转的干扰,利用分散加载的机制切换分布式处理单元的工作模式。对比分析三种固件程序升级方式,提出分布式处理单元固件程序的升级策略。在理论分析和系统实现的基础上,测试三种升级方式下载固件程序的时间,验证在应用编程下载方式的数据完整性。通过升级系统上位机验证程序跳转方法和共享配置数据机制的有效性,进一步测试分布式处理单元数字量通道的有效性和模拟量通道的精度。