CN100561433C - 嵌入式系统及其升级方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及嵌入式系统技术，特别涉及一种在嵌入式系统引导程序中实现升级的技术。本发明提供一种在不扩充bootloader的情况下，让系统可以通过http、tftp协议下载软件实现系统升级的嵌入式系统及其升级方法，通过在FLASH增加一个经操作系统裁减后的软件升级模块，来下载升级软件，不需要在bootloader中再写驱动程序和网络协议，即直接利用裁减后的操作系统中已有的驱动程序和网络协议来下载升级软件。本发明实现了在引导阶段完成系统升级。裁减过的软件升级模块小，不增加系统成本，而且在主文件系统损坏时还可提供系统恢复功能，提高了安全性，有利于软件的后续升级和维护，有着较大的社会效益和使用价值。

Description

嵌入式系统及其升级方法

技术领域

本发明涉及嵌入式系统技术，特别涉及一种在嵌入式系统引导程序中实现升级的技术。

背景技术

嵌入式软件系统由于具有操作系统和众多的驱动程序、协议栈和应用程序，系统较为复杂，从而变得脆弱，容易发生程序错误而需要不断的升级。

系统引导程序(bootloader)是嵌入式系统上电启动运行的第一段软件代码，是在操作系统内核或用户应用程序运行之前，运行的一段子程序。通过这段程序，初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，以便为最终调用操作系统内核或用户应用程序准备好正确的环境。即在嵌入式系统中系统引导模块与操作系统相连，引导操作系统运行。

嵌入式系统软件一般由设备开发商在试制或生产时通过EJTAG调试器或编程器烧录到FLASH中，其bootloader功能很弱。虽然现有的嵌入式系统包含有RS232串口、网络接口、升级包存储单元，但系统如欲在引导程序中实现系统升级，必须额外在引导程序中编写大量的软件代码，增加网口驱动、HTTP协议栈等模块。经扩充后的系统引导模块通过操作系统可分别与RS232串口、网络接口通信，把下载的升级软件保存在升级包存储单元。但是由于不同平台硬件架构不同，软件要做很多的移植工作，其工作量较大，此类方法操作复杂且升级软件速度较慢，给产品开发商和用户带来了诸多不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种在不扩充bootloader的情况下，让系统可以通过http、tftp协议下载软件实现系统升级的嵌入式系统及其升级方法。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

嵌入式系统，包括系统引导模块、操作系统、RS232串口、网络接口、升级包存储单元；增加了一个软件升级模块，操作系统与系统引导模块相连；软件升级模块也与系统引导模块相连；软件升级模块还分别与RS232串口、网络接口、升级包存储单元相连。

通过在FLASH中增加一个软件升级模块，该软件升级模块为裁减后的操作系统，通过该软件升级模块来下载升级软件，不需要在bootloader中再写驱动程序和网络协议，即直接利用裁减后的操作系统中已有的驱动程序和网络协议来下载升级软件。

本发明还提供该嵌入式系统的升级方法：软件升级模块启动中先检测是否在延迟时间内出现升级请求，若没有则正常启动；若有则进入软件升级模块，执行升级程序下载、写FLASH。其具体步骤如下：

a、嵌入式系统上电，运行系统引导程序，统引导程序完成硬件的初始化并加载相关的硬件驱动程序；

b、判断在延迟时间内是否有升级请求，若否，进入步骤c；若是，进入步骤d；

c、启动操作系统；

d、启动软件升级模块，软件升级模块设置网络参数，并通过网络接口与升级服务器通信，将升级文件下载到FLASH，升级完毕回到步骤a。

本发明的有益效果是：使用本发明所述嵌入式系统进行软件升级，增加一个经过操作系统裁减后的软件升级模块来加强引导程序的功能，实现了在引导阶段完成系统升级，大大节省了工作量，缩短产品的开发周期。裁减过的软件升级模块很小，不增加系统成本，而且在主文件系统损坏时还可提供系统恢复功能，提高了安全性，有利于软件的后续升级和维护，有着较大的社会效益和使用价值。

以下结合附图与具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为嵌入式系统示意图；

图2为嵌入式系统的升级流程图。

具体实施方式

下面以PNX8550开发平台为例，采用PHILIPS PNX8550开发板，已经移植了linux操作系统，相关驱动和应用软件基本完成，有一个基本的bootloader，此bootloader只有uart驱动和nand FLASH驱动，要让此bootloader支持文件下载功能需要写网卡驱动和TCP/IP、tftp、http协议，工作量较大且不便于移植。

linux内核本来就包含了网卡驱动和TCP/IP、tftp、http协议，裁剪linux内核，生成一个专门用来下载升级软件的软件升级模块，包括网卡芯片驱动、FLASH读写驱动、RS232串口驱动等，构成一个嵌入式最小系统，将与网络连接、下载保存无关的进程模块裁减掉。

操作系统不用动态模块库，只用静态模块，文件系统采用initramfs，网卡驱动采用静态方式连接进内核，rootfs文件系统采用busybox编译，只保留httpget程序，编译成vmlinux，再用gzip压缩。

进一步裁减，将执行的第一个进程init改成http下载程序，去掉bash、init等shell程序。

再进一步裁减，改造linux启动部分，将linux启动线程init改成http下载线程，去掉rootfs文件系统。

FLASH上保留最终裁减过后的操作系统，即软件升级模块。利用此软件升级模块下载升级软件至FLASH，实现系统升级。如图1所示，形成双系统bootloader，除操作系统与系统引导模块相连以外，还有软件升级模块也与系统引导模块相连；软件升级模块还分别与RS232串口、网络接口、升级包存储单元相连。上述嵌入式系统的FLASH空间分配如下表：

程序	地址	大小
			bootloader	0x00000000～0x00040000	256K
软件升级模块	0x00040000～0x00300000	2M-256K
			操作系统	0x00300000～0x01000000	2M-64M

这样就不需要在bootloader中写相关驱动程序，嵌入式系统利用软件升级模块中的驱动和网络协议来下载升级软件，还可以利用驱动中的LCD驱动以图形方式显示软件下载、写入FLASH的进度，不但缩短了开发周期，而且功能强大，http下载可以穿透代理，可以显示下载进度图形。

裁减操作系统，也可以用其他比较小的系统如ucDOS、pSos等系统，去掉所有不用的功能，只保留http下载和写FLASH程序，用gzip压缩。

如图2所示，为嵌入式系统的升级流程如下：

嵌入式系统上电复位后，首先运行bootloader，此程序主要完成硬件的初始化并加载相关的硬件驱动程序。当bootLoader初始化结束后，通过软件控制加入3秒的软件延时，在此时间段内判断RS232串口有无请求升级的按键按下，若无，延迟时间到后立即启动操作系统，进行正常引导。若在延迟时间内RS232串口接收到有相应的升级功能请求键按下，立刻进入软件升级流程。通过设置网络参数(本机地址、服务器地址、MAC地址、网络传输协议等)来与升级服务器互连互通。设置结束后按下升级开始功能键开始软件升级，若升级成功则返回到上电初始化状态重起系统。

升级的软件一般包括操作系统的驱动修正程序或应用层面的增值服务软件两个方面。

Claims (8)

1、一种嵌入式系统，包括系统引导模块、操作系统、RS232串口、网络接口、升级包存储单元，其特征在于，还包括软件升级模块，所述软件升级模块与所述系统引导模块相连；所述软件升级模块分别与所述RS232串口、所述网络接口、所述升级包存储单元相连；

所述系统引导模块用于运行系统引导程序，完成硬件的初始化并加载相关的硬件驱动程序，在延迟时间内检测RS232串口是否有升级请求，如是，启动软件升级模块；如否，启动操作系统；

所述RS232串口用于接收升级请求；

所述网络接口用于与升级服务器通信；

所述升级包存储单元用于存储下载的升级文件；

所述软件升级模块用于设置网络参数，并通过网络接口与升级服务器通信，将升级文件下载到升级包存储单元，下载完毕后控制进行软件升级。

2、如权利要求1所述一种嵌入式系统，其特征在于，所述系统引导模块、操作系统、升级包存储单元、软件升级模块都内置于FLASH中。

3、如权利要求1或2所述一种嵌入式系统，其特征在于，所述软件升级模块包括网卡芯片驱动、FLASH读写驱动、RS232串口驱动。

4、如权利要求1所述一种嵌入式系统的升级方法，包括以下步骤：

a、嵌入式系统上电，运行系统引导程序，系统引导程序完成硬件的初始化并加载相关的硬件驱动程序；

b、判断在延迟时间内是否有升级请求，若否，进入步骤d；若是，进入步骤c；

c、启动软件升级模块，软件升级模块设置网络参数，并通过网络接口与升级服务器通信，将升级文件下载到FLASH，升级完毕回到步骤a；

d、启动操作系统。

5、如权利要求4所述一种嵌入式系统的升级方法，其特征在于，所述软件升级模块为裁减后的操作系统，包括网卡芯片驱动、FLASH读写驱动、RS232串口驱动。

6、如权利要求4或5所述一种嵌入式系统的升级方法，其特征在于，所述软件升级模块保存在所述FLASH上。

7、如权利要求6所述一种嵌入式系统的升级方法，其特征在于，所述步骤b，所述升级请求由RS232串口输入。

8、如权利要求7所述一种嵌入式系统的升级方法，其特征在于，所述网络参数包括本机地址、服务器地址、MAC地址、网络传输协议。

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