CN101398760B - 固件更新系统及其更新方法 - Google Patents

Abstract

一种固件更新系统及其更新方法。固件更新系统包括一映像文件更新装置及一嵌入式装置。映像文件更新装置包括一第一储存装置及一合并模块。第一储存装置用以储存一第一标头及一第一文件系统。合并模块用以合并第一标头及第一文件系统以输出一第一映像文件。嵌入式装置包括一第二储存装置及一自我更新模块。第二储存装置用以储存一第二映像文件。第二映像文件包括一第二标头、一第二文件系统及一第三文件系统。自我更新模块用以根据第一映像文件将第二映像文件的第二文件系统更新为第一文件系统。

Description

固件更新系统及其更新方法

技术领域

本发明涉及一种固件更新系统及其更新方法，且特别是涉及一种可自我更新部分文件系统的固件更新系统及其更新方法。

背景技术

嵌入式系统(embedded system)为一种整合软件及硬件且具有特定功能的计算机系统。嵌入式系统的软件也称为固件，并包括执行特定功能的指令集。许多电子装置如个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、电话系统、复印机、升降梯...等应用嵌入式系统。由于嵌入式系统应用的范围极广大，且业界致力于扩展嵌入式系统的功能，因此如何更新固件为目前相当重要的课题。

固件大部分储存于只读存储器(read-only memory，ROM)中。现今更新固件的方法为将电子装置通过网络接口卡(network interface card)或连接端口如RS-232连接至个人计算机。再从个人计算机下载完整的映像文件(image)至电子装置的随机存取存储器(random access memory，RAM)。接着比对已下载的映像文件及原有的程序代码，并将不相同部分的映像文件写入闪速只读存储器以更新固件。其中有些技术是边下载映像文件边更新程序代码，然后重新启动电子装置即完成更新固件的方法。然而通过网络下载整个映像文件并在下载映像文件时同时更新映像文件的方式，若网络断线则会造成映像文件更新错误。再者，映像文件的内容可能遭窜改而导致安全性不足。因此，目前大多将映像文件完整地下载至电子装置，再更新程序代码。然而此种更新固件的方法具有以下缺点：

第一、通过连接端口将个人计算机的整个映像文件传输至嵌入式系统，当固件大小增加时，传输时间相对地提高许多。

第二、将完整的映像文件写入随机存取存储器以更新固件的方式，容易导致随机存取存储器空间不足而降低系统稳定度。

第三、每次更新软件都需将完整的映像文件传输至电子装置再做比对，然而不需更新的程序代码也会传输至电子装置中而造成时间的浪费。

第四、由于整个嵌入式系统都位于同一映像文件中，因此映像文件中不常更新的部分如核心码(kernel)或开机码(boot code)也会传输至电子装置中并进行比对，因此不仅浪费频宽更降低更新效率。

发明内容

有鉴于此，本发明披露有关于一种固件更新系统及其更新方法，利用映像文件更新装置的合并模块将嵌入式装置需要更新的第一映像文件输出至嵌入式装置，且嵌入式装置的自我更新模块根据第一映像文件更新部分文件系统。

根据本发明的第一方面，提出一种固件更新系统。固件更新系统包括一映像文件更新装置及一嵌入式装置。映像文件更新装置包括一第一储存装置及一合并模块。第一储存装置用以储存一第一标头及一第一文件系统，其中该第一标头具有该第一文件系统的信息。合并模块用以比对该映像文件更新装置和该嵌入式装置的程序代码，以找出该嵌入式装置需要更新的程序代码为该第一文件系统，并合并第一标头及第一文件系统以输出一第一映像文件。嵌入式装置包括一第二储存装置及一自我更新模块。第二储存装置用以储存一第二映像文件。第二映像文件包括一第二标头、一第二文件系统及一第三文件系统，其中，该第二文件系统为需要被更新的程序代码，该第三文件系统为无需被更新的程序代码，该第二标头具有该第二文件系统和该第三文件系统的信息。自我更新模块用以根据第一映像文件将第二映像文件的第二文件系统更新为第一文件系统，并且根据该第一文件系统及该第三文件系统将该第二标头更新为一第三标头。

根据本发明的另一方面，提出一种固件更新方法，用以更新一嵌入式装置的一第二映像文件。第二映像文件具有一第二标头、一第二文件系统及一第三文件系统，其中，该第二文件系统为需要被更新的程序代码，该第三文件系统为无需被更新的程序代码，该第二标头具有该第二文件系统和该第三文件系统的信息。固件更新方法包括以下步骤。首先，连接嵌入式装置至一映像文件更新装置。映像文件更新装置具有一第一标头及一第一文件系统，其中该第一标头具有该第一文件系统的信息。然后，在映像文件更新装置中比对该映像文件更新装置和该嵌入式装置的程序代码，以找出该嵌入式装置需要更新的程序代码为该第一文件系统，并合并第一标头及第一文件系统成一第一映像文件。其次，将第一映像输出该嵌入式装置。接着，根据第一映像文件将第二映像文件的第二文件系统更新为第一文件系统，并且根据该第一文件系统及该第三文件系统将该第二标头更新为一第三标头。

为使本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下：

附图说明

图1示出了依照本发明较佳实施例的一种固件更新系统的示意图；

图2A示出了第三映像文件的示意图；

图2B示出了图2A的映像文件记录标签的示意图；

图3示出了依照本发明较佳实施例的固件更新方法的流程图；以及

图4示出了图3的固件更新方法的详细流程图。

附图符号说明

100：固件更新系统

110：映像文件更新装置

111：第一储存装置

112：合并模块

113：第一标头

114：第一文件系统

120：嵌入式装置

121：第二储存装置

122：自我更新模块

123：第二映像文件

124：第二标头

125：第二文件系统

126：第三文件系统

127：第四文件系统

128：第三储存装置

130：第三映像文件

131：第三标头

132：映像文件校验和

133：识别码

134：版本码

135：映像文件尺寸字段

136：虚拟磁盘位移字段

137：开机版本码

138：映像文件记录标签

139、143：子映像文件标签

140、144：子映像文件位移字段

141、145：子映像文件尺寸字段

142、146：子映像文件校验和

147：保留位

具体实施方式

请参考图1，其示出了依照本发明较佳实施例的一种固件更新系统的示意图。固件更新系统100包括一映像文件更新装置110及一嵌入式装置120。映像文件更新装置110例如是一个人计算机并包括一第一储存装置111及一合并模块112。第一储存装置111用以储存一第一标头113及一第一文件系统114。第一文件系统114例如是程序代码且为嵌入式装置120要更新的程序代码，第一标头113具有第一文件系统114的信息。合并模块112用以比对映像文件更新装置110及嵌入式装置120的程序代码，以找出嵌入式装置120需要更新的程序代码为第一文件系统114，再合并第一标头113及第一文件系统114以输出一第一映像文件(未绘示于图中)至嵌入式装置120。

嵌入式装置120包括一第二储存装置121及一自我更新模块122。第二储存装置121例如是一只读存储器(read-only memory，ROM)、一闪速只读存储器(flash ROM)或一电可擦除可编程只读存储器(electrically-erasable programmable ROM，EEPROM)。第二储存装置121用以储存一第二映像文件123。第二映像文件123包括一第二标头124、一第二文件系统125及一第三文件系统126。第二文件系统125及第三文件系统126例如为程序代码且较佳地为不同功能的程序代码，第二标头124具有第二文件系统125及第三文件系统126的信息。在本实施例中，第三文件系统126为第二映像文件123中无需更新的程序代码，且第二文件系统125为需更新的程序代码。映像文件更新装置110将第一映像文件传输至嵌入式装置120后，自我更新模块122将第二文件系统125的程序代码更新为第一文件系统114。相较于传统的固件更新方法，本实施例的固件更新方法利用合并模块112仅将需要更新至嵌入式装置120的部分程序代码输出，并利用自我更新模块122将第二文件系统125更新为第一文件系统114，藉此可节省传输时间并提高更新效率。

此外，嵌入式装置120独立时常需要更新的文件系统的目录，如/user、/lib或/lib/module等子目录，因此当嵌入式装置120的目录需要更新时，不会影响组成影像文件时其它目录的位置。藉此可达到无须传输及更新其它目录的文件系统的功效。

再者，在本实施例中，嵌入式装置120例如是通过连接端口(com port)如RS-232或通用序列总线(universal serial bus，USB)等方式直接连接至映像文件更新装置110。嵌入式装置120也可通过网络接口卡(networkinterface card，NIC)与映像文件更新装置110的一小型文件传输协议(trivial file transfer protocol，TFTP)服务器达成通讯。

此外，在本实施例中，第一储存装置111还包括第四文件系统127，且第四文件系统127的程序代码相同于第三文件系统126的程序代码。第三文件系统126例如是第二映像文件123中不常更新的部分，如核心码或开机码。由于第四文件系统127的程序代码相同于第三文件系统126的程序代码，因此合并模块112不会将第四文件系统127输出至嵌入式装置120，藉此以节省传输时间。

在本实施例中，嵌入式装置120较佳地还包括一第三储存装置128，嵌入式装置120接收映像文件更新装置110输出的第一映像文件后，先将第一映像文件储存于第三储存装置128，再重新启动嵌入式装置120以将第一映像文件更新至第二储存装置121。第三储存装置128例如是一动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)或一双信道同步动态随机存储器(double-data-rate synchronous DRAM，DDR SDRAM)。由于映像文件更新装置110仅传输嵌入式装置120需要更新的第一文件系统114及第一标头113至嵌入式装置120的第三储存装置128，相较于传统的嵌入式装置，更具有节省第三储存装置128空间的优点。

更进一步来说，自我更新模块122读取储存于第三储存装置128的第一映像文件，并根据第一映像文件的第一文件系统114更新第二文件系统125。此外，自我更新模块122根据第一文件系统114及第三文件系统126将第二标头124更新为一第三标头131(绘示于图2A)，第三标头131、第一文件系统114及第三文件系统126为一第三映像文件130(绘示于图2A)。

请参考图2A及图2B，图2A示出了第三映像文件的示意图，图2B示出了图2A的映像文件记录标签的示意图。如图2A所示，第三映像文件130包括第三标头131、第一文件系统114及第三文件系统126。在本实施例中，第三标头131包括一映像文件校验和(image checksum)132、一识别码(vender)133、一版本(reversion)码134、一映像文件尺寸(image size)字段135、一虚拟磁盘位移(ramdisk offset)字段136、一开机版本(bootversion)码137、一映像文件记录标签(image record tag)138及一保留(reversed)位147。

映像文件校验和132用以检查第三映像文件130的完整性，且映像文件捡查值132例如为4位，然映像文件校验和132的位数不限于此。

识别码133用以记录制造商信息。识别码133较佳地为一常数。在本实施例中，识别码133为4位，但其位数不限于此。

版本码134用以记录第三映像文件130的版本，合并模块112较佳地根据版本码134判别是否更新嵌入式装置120。在本实施例中，版本码134为4位，但其位数不限于此。

映像文件尺寸字段135用以记录第三映像文件130的大小。在本实施例中，映像文件尺寸字段135为4位，但其位数不限于此。

虚拟磁盘位移字段136用以记录第三映像文件130的开机文件位于第三标头131之后的相对位置。在本实施例中，虚拟磁盘位移字段136为4位，但其位数不限于此。

开机版本码137用以记录第三映像文件130的开机码的版本。在本实施例中，开机版本码137为4位，但其位数不限于此。

保留位147用以将第三标头131保留至一固定大小。在本实施例中，保留位147将第三标头131保留至1024位，但保留位147也可保留至其它位数。

映像文件记录标签138用以记录第一文件系统114及第三文件系统126的信息。如图2B所示，映像文件记录标签138包括一第一子映像文件标签139、一第一子映像文件位移字段140、一第一子映像文件尺寸字段141、一第一子映像文件校验和142、一第二子映像文件标签143、一第二子映像文件位移字段144、一第二子映像文件尺寸字段145及一第二子映像文件校验和146。

第一子映像文件标签139及第二子映像文件标签143分别用以记录第一文件系统114及第三文件系统126的代号，以辨识程序代码功能。第一子映像文件标签139及第二子映像文件标签143分别为一常数。在本实施例中，子映像文件标签139及143分别为4位，但其位数不限于此。

第一子映像文件位移字段140用以记录第一文件系统114位于第三标头131之后的相对位置，第二子映像文件位移字段114用以记录第三文件系统126位于第三标头131之后的相对位置。在本实施例中，子映像文件位移字段140及144分别为4位，但其位数不限于此。

第一子映像文件尺寸字段141及第二子映像文件尺寸字段145分别用以记录第一文件系统114及第三文件系统126的大小。在本实施例中，子映像文件尺寸字段141及145分别为4位，但其位数不限于此。

第一子映像文件校验和142及第二子映像文件校验和146分别用以检查第一文件系统114及第三文件系统126的完整性。在本实施例中，子映像文件校验和142及146分别为4位，但其位数不限于此。

在本实施例中，映像文件记录标签138虽以两个子映像文件标签(139及143)、两个子映像文件位移字段(140及144)、两个子映像文件尺寸字段(141及145)及两个子映像文件校验和(142及146)为例作说明，但并非用以限制本发明的技术范围。例如：在实际应用上，若第三映像文件130还包括一第五文件系统，则映像文件记录标签138还包括一第三子映像文件标签、一第三子映像文件位移字段、一第三子映像文件尺寸字段及一第三子映像文件校验和。

另外，在此虽以第三映像文件130为例作说明，但第一映像文件及第二映像文件123较佳地与第三映像文件130具有相似的数据形态。也就是说，第一映像文件及第二映像文件123分别具有映像文件校验和、识别码、版本码、映像文件尺寸字段、虚拟磁盘位移字段、开机版本码、映像文件记录标签及保留位，其中映像文件记录标签还包括子映像文件标签、子映像文件位移字段、子映像文件尺寸字段及子映像文件校验和。

以下还搭配流程图说明固件更新方法。请参考图3，其示出了依照本发明较佳实施例的固件更新方法的流程图。并请同时参考图1、图2A及图2B的组件标号。固件更新方法用以更新嵌入式装置120的第二映像文件123，第二映像文件123具有第二标头124、第二文件系统125及第三文件系统126。固件更新方法包括以下步骤。

首先，如步骤S310所示，连接嵌入式装置120至具有第一标头113及第一文件系统114的映像文件更新装置110，第一标头113具有第一文件系统114的信息，如图1所示。嵌入式装置120例如是通过连接端口或网络接口卡连接至映像文件更新装置110。

接着，如步骤S320所示，映像文件更新装置110通过合并模块112将第一标头113及第一文件系统114合并成第一映像文件。

然后，如步骤S330所示，将第一映像文件由映像文件更新装置110输出至嵌入式装置120。

其次，如步骤S340所示，嵌入式装置120的自我更新模块122根据第一映像文件将第二映像文件123的第二文件系统125更新为第一文件系统114。

上述的固件更新方法仅将嵌入式装置120需要更新的第一文件系统114与第一标头113合并成第一映像文件并传输至嵌入式装置120，因此降低了传输时间。此外，嵌入式装置120仅需要将第二文件系统125更新为第一文件系统，因此减少更新时间以增加效率。

此外，步骤S320较佳地根据第一标头113的版本码及第二标头124的版本码作为是否更新的依据。若第一标头113的版本码及第二标头124的版本码不相同，则将第一标头113及第一文件系统114合并成第一映像文件。

更进一步来说，在本实施例中，固件更新方法较佳地还包括步骤S350：根据第一文件系统114及第三文件系统126将第二标头124更新为第三标头131，如图2A所示。其中，第三标头131、第一文件系统114及第三文件系统126为第三映像文件130。请同时参考图2A、图2B及图4，图4示出了图3的固件更新方法的详细流程图。

如图4所示，步骤S350较佳地还包括以下步骤。首先，如步骤s352所示，将第三标头131的第一子映像文件标签139更新为第一文件系统114的代号。

再者，如步骤s 354所示，计算第一文件系统114位于第三标头131之后的相对位置，以更新第三标头131的第一子映像文件位移字段140。此外，由于嵌入式装置120较佳地将所有文件系统连续地储存，所以当第二文件系统125更新为第一文件系统114，第三文件系统126的储存位置也会改变。因此，如步骤s 356所示，计算第三文件系统126位于第三标头131之后的相对位置，以更新第三标头131的第二子映像文件位移字段144。

然后，如步骤S358所示，较佳地根据第一文件系统114的大小更新第三标头131的第一子映像文件尺寸字段141。此外，如步骤S360所示，较佳地根据第三映像文件130的大小更新第三标头131的映像文件尺寸字段135。

接着，如步骤S362所示，将第二文件系统125更新为第一文件系统114后，较佳地根据第三标头131的第一子映像文件校验和142检验第一文件系统114的完整性。此外，如步骤S364所示，较佳地根据第三标头131的映像文件校验和132检验第三文件映像文件130的完整性，以确保嵌入式装置120可读取并执行第三映像文件130。

其次，如步骤S366所示，较佳地更新第三标头131的版本码134。之后，嵌入式装置120可依据版本码134作为是否更新的依据。

上述依照本发明较佳实施例的固件更新系统及其更新方法，利用映像更新装置的合并模块，将嵌入式装置需要更新的文件系统合并并传输至嵌入式装置，再利用嵌入式装置的自我更新模块更新文件系统，不仅提高嵌入式装置的更新效率还具有多项优点，以下仅列举部分优点说明：

第一、减少更新文件系统大小。若嵌入式装置仅需更新部分文件系统，则映像文件更新装置仅需传输部分文件系统至嵌入式装置，因此可有效地减少更新文件系统大小。

第二、组态弹性。开发人员可自行组态要更新或改变的部分文件系统，因此提高了开发时的弹性及效率。

第三、增加传输速度。由于映像文件更新装置仅需传输部分文件系统至嵌入式装置，因此相较于传统的更新方式，本发明披露的固件更新系统可有效地提高传输速度。

第四、节省频宽。若映像文件更新装置通过网络接口卡连接至嵌入式装置，仅传输部分的文件系统可有效地节省频宽。

第五、节省存储器。嵌入式装置仅储存需要更新的文件系统至随机存取存储器，藉此可节省嵌入式装置的存储器空间。

第六、减少运算。嵌入式装置的自我更新模块仅需比对已下载的映像文件及原有的映像文件，藉此可减少运算进而提升效率。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可作若干的更改与修饰。因此，本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims (27)

1.一种固件更新系统，包括：

一映像文件更新装置和一嵌入式装置，其中，

该映像文件更新装置包括：

一第一储存装置，用以储存一第一标头及一第一文件系统，其中该第一标头具有该第一文件系统的信息；及

一合并模块，用以比对该映像文件更新装置和该嵌入式装置的程序代码，以找出该嵌入式装置需要更新的程序代码为该第一文件系统，并合并该第一标头及该第一文件系统以输出一第一映像文件；以及

该嵌入式装置，包括：

一第二储存装置，用以储存一第二映像文件，该第二映像文件包括一第二标头、一第二文件系统及一第三文件系统，其中，该第二文件系统为需要被更新的程序代码，该第三文件系统为无需被更新的程序代码，该第二标头具有该第二文件系统和该第三文件系统的信息；及

一自我更新模块，用以根据该第一映像文件将该第二映像文件的该第二文件系统更新为该第一文件系统，并且根据该第一文件系统及该第三文件系统将该第二标头更新为一第三标头。

2.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第一储存装置还包括一第四文件系统，且该第四文件系统的程序代码相同于该第三文件系统的程序代码。

3.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头、该第一文件系统及该第三文件系统为一第三映像文件。

4.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头包括：

一映像文件校验和，用以检查该第三映像文件的完整性。

5.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头包括：

一识别码，用以记录制造商信息。

6.如权利要求5所述的固件更新系统，其中该识别码为一常数。

7.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头包括：

一版本码，用以记录该第三映像文件的版本。

8.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头包括：

一映像文件尺寸字段，用以记录该第三映像文件的大小。

9.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头包括：

一虚拟磁盘位移字段，用以记录该第三映像文件的开机文件位于该第三标头之后的相对位置。

10.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头包括：

一开机版本码，用以记录该第三映像文件的开机码的版本。

11.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头包括：

一保留位，用以将该第三标头保留至一固定大小。

12.如权利要求10所述的固件更新系统，其中该保留位将该第三标头保留至1024bytes。

13.如权利要求1所述的固件更新系统，其中该第三标头还包括：

一映像文件记录标签，用以记录该第一文件系统及该第三文件系统的信息。

14.如权利要求13所述的固件更新系统，其中该映像文件记录标签包括：

一第一子映像文件标签，用以记录该第一文件系统的代号；以及

一第二子映像文件标签，用以记录该第三文件系统的代号。

15.如权利要求13所述的固件更新系统，其中该映像文件记录标签还包括：

一第一子映像文件位移字段，用以记录该第一文件系统位于该第三标头之后的相对位置；以及

一第二子映像文件位移字段，用以记录该第三文件系统位于该第三标头之后的相对位置。

16.如权利要求13所述的固件更新系统，其中该映像文件记录标签还包括：

一第一子映像文件尺寸字段，用以记录该第一文件系统的大小；以及

一第二子映像文件尺寸字段，用以记录该第三文件系统的大小。

17.如权利要求13所述的固件更新系统，其中该映像文件记录标签还包括：

一第一子映像文件校验和，用以检查该第一文件系统的完整性；以及

一第二子映像文件校验和，用以检查该第三文件系统的完整性。

18.一种固件更新方法，用以更新一嵌入式装置的一第二映像文件，该第二映像文件具有一第二标头、一第二文件系统及一第三文件系统，其中，该第二文件系统为需要被更新的程序代码，该第三文件系统为无需被更新的程序代码，该第二标头具有该第二文件系统和该第三文件系统的信息，该固件更新方法包括：

(a)连接该嵌入式装置至一映像文件更新装置，该映像文件更新装置具有一第一标头及一第一文件系统，其中该第一标头具有该第一文件系统的信息；

(b)在该映像文件更新装置中比对该映像文件更新装置和该嵌入式装置的程序代码，以找出该嵌入式装置需要更新的程序代码为该第一文件系统，并合并该第一标头及该第一文件系统成一第一映像文件；

(c)将该第一映像文件输出至该嵌入式装置；以及

(d)根据该第一映像文件将该第二映像文件的该第二文件系统更新为该第一文件系统，并且根据该第一文件系统及该第三文件系统将该第二标头更新为一第三标头。

19.如权利要求18所述的固件更新方法，其中，该第三标头、该第一文件系统及该第三文件系统为一第三映像文件。

20.如权利要求18所述的固件更新方法，其中该步骤(b)还包括：

(b-1)若该第一标头的一版本码及该第二标头的一版本码不相同，则合并该第一标头及该第一文件系统成该第一映像文件。

21.如权利要求19所述的固件更新方法，其中该步骤(e)还包括：

(e-1)将该第三标头的一第一子映像文件标签更新该第一文件系统的代号。

22.如权利要求19所述的固件更新方法，其中该步骤(e)还包括：

(e-2)根据该第一文件系统位于该第三标头的之后的相对位置更新该第三标头的一第一子映像文件位移字段；以及

(e-3)根据该第三文件系统位于该第三标头之后的相对位置更新该第三标头的一第二子映像文件位移字段。

23.如权利要求19所述的固件更新方法，其中该步骤(e)还包括：

(e-4)根据该第一文件系统的大小更新该第三标头的一第一子映像文件尺寸字段。

24.如权利要求19所述的固件更新方法，其中该步骤(e)还包括：

(e-5)根据该第三标头的一第一子映像文件校验和检验该第一文件系统的完整性。

25.如权利要求19所述的固件更新方法，其中该步骤(e)还包括：

(e-6)更新该第三标头的丨版本码。

26.如权利要求19所述的固件更新方法，其中该步骤(e)还包括：

(e-7)根据该第三映像文件的大小更新该第三标头的一映像文件尺寸字段。

27.如权利要求19所述的固件更新方法，其中该步骤(e)还包括：

(e-8)根据该第三标头的一映像文件校验和检验该第三映像文件的完整性。

Images