CN105808292A - 嵌入式终端设备的固件升级方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种嵌入式终端设备的固件升级方法，其通过嵌入式终端设备在线接收固件升级包，并将接收到的固件升级包存储在外部存储器或者解压缩后存储至外部存储器；之后，再利用固件升级包采用基于文件系统更新的方式或基于对硬件存储器进行读写替换的方式实现嵌入式终端设备的固件升级。因此，本发明能够有效解决本地在线升级固件以及服务器在线升级固件的问题，解决固件升级存储空间不足的问题，解决操作系统升级(固件升级)过程中稳定性不高的问题以及解决升级过程中快捷性及安全性的问题。

Description

嵌入式终端设备的固件升级方法

技术领域

本发明涉及嵌入式系统技术领域，尤其涉及一种嵌入式终端设备的固件升级方法。

背景技术

嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有：嵌入式Linux、WindowsEmbedded(如：WinCE6.0)、VxWorks等，以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等。嵌入式操作系统的特点主要有：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务、需要开发工具和环境等。

操作系统(OperatingSystem,OS)是嵌入式开发的核心部分，因此操作系统的升级更新工作也变得尤为重要。现在各个不同厂家在操作系统的升级过程都采用了不同的方式实现。但是在各种升级过程中又会有操作系统升级稳定性及安全性问题的产生，这对实际的生产及开发到后续的用户使用都带来了极大潜在的风险。尤其是当用户产品使用的存储芯片是NANDFlash存储芯片，由于NAND产生坏块的原因也会造成操作系统升级失败，甚至整个系统死掉等问题。

承上述，现有的嵌入式操作系统升级的方法大部分是将新的系统文件存放在某一个固定的存储区域，然后再将其复制存储到系统文件固定的区域。每次复制之前会先删除原来的操作系统文件，在最终新的系统文件复制成功后，重新启动嵌入式设备完成一次系统固件更新(也即操作系统升级)操作。

如图1所示，还有一种操作系统升级方法是将新的系统文件加密后上传至服务器，然后通过软件下载到嵌入式设备本地，再删除原来的旧的系统文件，最后复制至系统特定的区域，重启系统完成操作系统更新；其中，嵌入式设备包括下载模块、存储模块以及引导加载模块。

然而，现有技术中的嵌入式操作系统的升级方法仍然存在以下问题：a)系统升级过程的不稳定性；b)系统升级文件包太大，本地存放空间不足；c)系统升级的简洁性及方便性问题；以及d)操作系统升级的快速性及安全性问题。

发明内容

因此，为克服现有技术中的缺点和不足，本发明提出一种嵌入式终端设备的固件升级方法。

具体地，本发明实施例提出的一种嵌入式终端设备的固件升级方法，包括步骤：(i)嵌入式终端设备接收固件升级包并存储至所述嵌入式终端设备的内部存储器或连接所述嵌入式终端设备的外部存储器；(ii)解压缩所述固件升级包以得到升级用固件程序并存储至所述外部存储器；(iii)备份所述内部存储器中的应用层软件及其配置信息至所述外部存储器并将所述外部存储器设置为系统盘；(iv)使系统断电并从作为系统盘的所述外部存储器重启；(v)格式化所述内部存储器并在格式化所述内部存储器后将所述升级用固件程序从所述外部存储器复制至所述内部存储器以及将备份的应用层软件及其配置信息从所述外部存储器复制至所述内部存储器；以及(vi)使系统从所述内部存储器重启，从而完成固件升级。

在本发明的一个实施例中，步骤(iii)是通过在所述外部存储器的预设位置写入标志位将所述外部存储器设置为系统盘；以及在步骤(vi)之前还包括步骤：清除所述标志位以将所述外部存储器重新改设为非系统盘。

在本发明的一个实施例中，系统的默认启动方式是从作为系统盘时的所述外部存储器启动，第二启动方式是从所述内部存储器启动。

在本发明的一个实施例中，所述外部存储器为SD卡。

在本发明的一个实施例中，所述内部存储器为闪存。

在本发明的一个实施例中，所述嵌入式终端设备为LED显示异步控制卡。

此外，本发明另一实施例提供的一种嵌入式终端设备的固件升级方法，包括步骤：(1)嵌入式终端设备接收固件升级包并存储至连接所述嵌入式终端设备的外部存储器；(2)将所述固件升级包从所述外部存储器复制至所述嵌入式终端设备的内部存储器的备用启动区并进行解压缩处理以得到升级用固件程序；(3)在得到所述升级用固件程序后，使系统从所述备用启动区重启；(4)系统重启后，利用所述升级用固件程序更新所述内部存储器的默认启动区的固件程序；以及5)使系统从所述默认启动区重启，从而完成固件升级。

在本发明的一个实施例中，所述外部存储器为U盘存储设备且所述固件升级方法是采用基于文件系统更新的方式，所述内部存储器为闪存。

在本发明的一个实施例中，所述嵌入式终端设备为LED显示异步控制卡。

由上可知，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：a)能够有效解决本地在线升级固件以及服务器在线升级固件的问题；b)能够解决固件升级存储空间不足的问题；c)能够解决操作系统升级(固件升级)过程中稳定性不高的问题；以及d)解决升级过程中快捷性及安全性的问题。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为现有技术中的一种嵌入式固件升级系统框图。

图2为本发明第一实施例的基于SD卡的嵌入式固件升级系统框图。

图3为本发明第一实施例的基于SD卡的嵌入式固件升级流程图。

图4为本发明第二实施例的基于U盘存储设备的嵌入式固件升级系统框图。

图5为本发明第二实施例的基于U盘存储设备的嵌入式固件升级流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

【第一实施例】

本发明第一实施例提供一种基于SD卡的嵌入式固件升级的解决方案，该方案支持嵌入式终端设备例如LED显示异步控制卡从本地升级和从服务器端远程升级两种方式。图2所示为基于SD卡的嵌入式固件升级系统框图，图3所示为基于SD卡的嵌入式固件升级流程图。

在本地计算机或服务器端存储嵌入式终端设备的固件升级包，当用户需要升级时，需先选择本地计算机连接的待升级嵌入式终端设备或者在服务器端选择待升级的嵌入式终端设备，然后点击本地计算机中上位机软件的升级按钮或者点击服务器端的在线升级按钮后，通过网络数据包的形式将嵌入式终端设备的固件升级包发送至嵌入式终端设备。

嵌入式终端设备的下位机软件的数据接收模块接收来自本地计算机或服务器端发送的在线固件升级包，数据接收模块将接收到的固件升级包存储在本地内部存储器例如闪存，然后下位机软件对固件升级包进行解压缩以由SD卡存取模块将解压缩后的系统固件程序文件存储至连接嵌入式终端设备的SD卡上，并对其进行MD5校验，检验无误，则可由升级驱动模块开始对本地内部存储器中的应用层软件及其配置信息进行备份，备份存储至SD卡中，同时还将固件升级的日志信息记录至SD卡中，以备查询升级过程的问题。

在所有的应用层软件及其配置信息备份完成后，将SD卡设置为系统盘，至于设置系统盘的方式可以通过对SD卡分区的某一个位置写一个固定的标志位来实现；从而系统断电重启后会从SD卡中读取对应的标志位，如果SD卡被设置为系统盘，则系统从SD卡启动。

在设置完系统盘标志位后，嵌入式终端设备中的下位机软件的MCU控制模块发送命令至单片机，让单片机对系统硬件进行断电重启操作。此时，系统将会从SD卡启动，启动后，先将本地闪存格式化，删掉之前存储的旧的系统文件，然后将SD卡中新的系统固件程序文件复制至本地闪存，复制成功之后，会将原来SD卡中存放的系统固件程序文件删掉，并将SD卡的系统盘标志位恢复至普通的SD卡，也即清除标志位；在系统固件程序文件复制完成后将之前备份的应用层软件及其配置信息复制至本地闪存，完成之后，系统再断电重启，重启之后系统会从本地闪存启动，此时启动后，系统的固件程序版本便是升级之后的版本，整个固件升级过程完成。本实施例中，优选地，待升级嵌入式终端设备中的系统默认启动方式是从SD卡系统盘启动，第二启动方式是从本地闪存启动。再者，本实施例的基于SD卡的固件升级方式典型地应用于WinCE等嵌入式操作系统的升级。

最后需要说明的是，嵌入式终端设备的下位机软件的数据接收模块接收到的固件升级包不限于先存储在本地内部存储器再解压缩至SD卡，也可以直接存储至SD卡并进行解压缩处理。

【第二实施例】

本发明第二实施例是基于U盘存储设备的固件升级方案；其典型地应用于基于文件系统更新方式升级的Linux、安卓等嵌入式操作系统的升级。图4所示为基于U盘存储设备的固件升级系统框图，图5所示为基于U盘存储设备的固件升级流程图；本发明第二实施例与第一实施例中的固件升级流程大致相同，不同点在于：

(1)固件升级包存储介质不同，第一实施例为SD卡，第二实施例为U盘存储设备；

(2)基于SD卡的固件升级存储替换是基于对硬件存储器(例如闪存)的读写，而基于U盘存储设备的固件升级是基于文件系统更新的方式；

(3)针对基于SD卡的固件升级方式，其是将操作系统的Boot程序(开机启动程序)以及内核程序一起进行升级，而U盘存储设备的基于文件系统升级的只是升级固件程序的内核程序部分，Boot程序部分是不做升级的；

(4)针对基于SD卡的固件升级方式，固件升级需要对内部存储器例如闪存直接操作，容易出现数据损坏或者丢失问题，而且一般的Boot程序是可以不跟随内核程序一起升级的，除非在Boot程序部分有更新时才需要这样做；而针对基于U盘存储设备的文件系统升级方式，并不需要Boot程序跟随内核程序一起升级，这样减少了数据损坏的可能性。

更具体地，本发明第二实施例的基于U盘存储设备的固件升级过程大致如下：

在本地计算机或服务器端存储嵌入式终端设备的固件升级包，当用户需要升级时，需先选择本地计算机连接的待升级嵌入式终端设备或者在服务器端选择待升级的嵌入式终端设备，然后点击本地计算机中上位机软件的升级按钮或者点击服务器端的在线升级按钮后，通过网络数据包的形式将嵌入式终端设备的固件升级包发送至嵌入式终端设备。

嵌入式终端设备例如LED显示异步控制卡的下位机软件的数据接收模块接收来自本地计算机或服务器端发送的在线固件升级包，再通过U盘存取模块将数据接收模块接收到的固件升级包存储至插接到嵌入式终端设备的U盘存储设备。

由于嵌入式终端设备的本地内部存储器(例如闪存)中会存在两个系统启动文件，一个位于默认启动区，一个位于备份启动区；因此，U盘存储设备中存储的固件升级包通过升级驱动模块首先会被复制更新到本地内部存储器的备份启动区以替换原有的备用升级包并进行解压缩处理，然后由MCU控制模块控制单片机，让单片机对系统硬件进行断电重启操作；系统从备份启动区重启后再将默认启动区的系统固件程序文件更新至最新的固件程序，最后使系统从默认启动区重启，即完成了基于U盘存储设备的固件升级的整个过程。

最后，本领域技术人员在参考前述实施例的基础上还可以作适当地变换，例如固件升级包并不限于采用在线方式发送至嵌入式终端设备供其数据接收模块接收并最终存储至外部存储器例如SD卡或U盘存储设备，也可以是采用离线方式利用PC机软件将固件升级包先写入SD卡或U盘存储设备、再将SD卡或U盘存储设备电连接至待升级的嵌入式终端设备。

综上所述，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：a)能够有效解决本地在线升级固件以及服务器在线升级固件的问题；b)能够解决固件升级存储空间不足的问题；c)能够解决操作系统升级(固件升级)过程中稳定性不高的问题；以及d)解决升级过程中快捷性及安全性的问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，包括步骤：

(i)嵌入式终端设备接收固件升级包并存储至所述嵌入式终端设备的内部存储器或连接所述嵌入式终端设备的外部存储器；

(ii)解压缩所述固件升级包以得到升级用固件程序并存储至所述外部存储器；

(iii)备份所述内部存储器中的应用层软件及其配置信息至所述外部存储器并将所述外部存储器设置为系统盘；

(iv)使系统断电并从作为系统盘的所述外部存储器重启；

(v)格式化所述内部存储器并在格式化所述内部存储器后将所述升级用固件程序从所述外部存储器复制至所述内部存储器以及将备份的应用层软件及其配置信息从所述外部存储器复制至所述内部存储器；以及

(vi)使系统从所述内部存储器重启，从而完成固件升级。

2.如权利要求1所述的嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，步骤(iii)是通过在所述外部存储器的预设位置写入标志位将所述外部存储器设置为系统盘；以及在步骤(vi)之前还包括步骤：清除所述标志位以将所述外部存储器重新改设为非系统盘。

3.如权利要求2所述的嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，系统的默认启动方式是从作为系统盘时的所述外部存储器启动，第二启动方式是从所述内部存储器启动。

4.如权利要求1所述的嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，所述外部存储器为SD卡。

5.如权利要求1所述的嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，所述内部存储器为闪存。

6.如权利要求1所述的嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，所述嵌入式终端设备为LED显示异步控制卡。

7.一种嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，包括步骤：

(1)嵌入式终端设备接收固件升级包并存储至连接所述嵌入式终端设备的外部存储器；

(2)将所述固件升级包从所述外部存储器复制至所述嵌入式终端设备的内部存储器的备用启动区并进行解压缩处理以得到升级用固件程序；

(3)在得到所述升级用固件程序后，使系统从所述备用启动区重启；

(4)系统重启后，利用所述升级用固件程序更新所述内部存储器的默认启动区的固件程序；以及

(5)使系统从所述默认启动区重启，从而完成固件升级。

8.如权利要求7所述的嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，所述外部存储器为U盘存储设备且所述固件升级方法是采用基于文件系统更新的方式，所述内部存储器为闪存。

9.如权利要求7所述的嵌入式终端设备的固件升级方法，其特征在于，所述嵌入式终端设备为LED显示异步控制卡。