[發明專利]嵌入式微處理器系統及其固件更新方法

有效

• 申請號: 201110315449.3
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102360304A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 張齊;李蕾;劉發貴;朱寧西;林奎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及嵌入式系統，特別涉及嵌入式微處理器系統及其固件更新方法。

背景技術

嵌入式設備中的計算機系統稱為嵌入式微處理器系統，嵌入式微處理器系 統的硬件主要包括嵌入式微處理器、存儲器和接口電路等組成。存放在嵌入式 微處理器系統存儲器中的程序代碼稱為固件(Firmware)。隨著軟件版本的不斷 升級，或者不同的應用需求，固件內容需要及時更新。當前運行的固件通常保 存在程序存儲器里。嵌入式微處理器系統中的程序存儲器大都采用NOR FLASH存儲器。

嵌入式微處理器系統固件的更新方法有現場更新和遠程更新兩種。

嵌入式系統固件的現場更新技術已經非常成熟，嵌入式處理器廠家或第三 方開發商提供了多種方式支持固件現場更新。使用編程器將固件直接寫入 FLASH存儲器，或通過RS-232、USB、JTAG口將固件傳送到FLASH存儲器， 但這些更新方法都不適合于遠程更新。

嵌入式微處理器系統往往應用于遠程控制設備和移動信息設備，這些設備 遠離用戶或用戶不容易接近，如電力變壓器參數采集系統。這些嵌入式設備中 的嵌入式微處理器系統無法采用現場更新方法，固件必須采用遠程更新方式。

嵌入式處理器系統固件的遠程更新目前采用基于Bootloader的更新方法。 該方法在FLASH存儲器的Bootloader存儲區后面設計了3個鏡像文件存儲區， 分別是當前區、前版本區和初版本區。初版本區存儲最初版本的鏡像文件，前 版本區存儲上一個版本的鏡像文件，當前區存儲當前要啟動的最新鏡像文件。 在更新過程中，系統每次啟動后，更新進程首先會向后臺控制模塊報告當前軟 件的版本號，隨后檢查FLASH存儲器中的更新位，然后進入阻塞狀態；當系 統收到控制模塊發來的更新指令后，釋放阻塞的信號量，進行更新。更新進程 采用TCP協議接收控制模塊發來的新版本鏡像文件。當新鏡像文件下載完成 后，更新進程先判斷前版本區在FLASH上的位置，然后將新鏡像文件寫入前 版本存儲區中。更新后，Bootloader通過讀取參數存儲區的啟動點參數來引導 3個程序存儲區的某個鏡像文件，從而啟動嵌入式系統。這種更新方法提高了 更新程序在傳輸過程中的可靠性，并且提高了嵌入式系統更新后重新啟動的穩 定性和可靠性。但是它也存在著不利之處：(1)同時保存3個鏡像文件，占用 了更多的FLASH存儲資源，增加了嵌入式系統的硬件成本；(2)需要操作系 統、網絡協議、文件系統的支持，這些部分的軟件代碼無法更新，無法做到固 件整體更新，這種方法不適合于資源配置較少的嵌入式微處理器系統，如含 ARM7內核的一部分嵌入式微處理器系統，系統程序和用戶程序一齊編譯生成 一個固件，無法使用這種方式更新；(3)關鍵存儲器區(如啟動區的Bootloader) 數據無保護，一旦損毀，系統將無法啟動，更新無從談起；(4)如果3個鏡像 文件存儲區的數據一旦全部損毀，系統也將無法正常使用。

申請號為CN200810146863.4的專利申請文件描述了一種可自動更新軟件 的嵌入式系統及其軟件更新方法，是在嵌入式系統中儲存一份操作系統映像文 件、一份開機程序代碼以及一份驗證基準值，由開機模塊中的開機程序代碼來 判斷操作系統映像文件待驗值與驗證基準值是否相符，當不相符時，生成請求， 并傳送該請求至計算機主機，計算機主機依據該請求回傳軟件更新文件，依據 該軟件更新文件更新該操作系統映像文件，重復以上步驟，直到操作系統映像 文件待驗值與驗證基準值一致，完成更新過程。然后執行新的操作系統映像文 件作業代碼。該方法解決了現有技術中使用者無法自行更新嵌入式系統的軟件 的問題，進而達成降低現有嵌入式系統更新軟件時所需耗費的人力與成本。缺 點是軟件更新與回傳軟件更新文件交替進行，一旦更新過程中出錯可能系統無 法啟動。