CN102955701A - 使用Bootloader程序的应用程序更新方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用Bootloader程序的应用程序更新方法，所述应用程序更新方法包括：当程序存储模块插入电子标签时产生中断触发信号；中断触发信号触发Bootloader程序读取程序存储模块中的应用程序；Bootloader程序将读取的应用程序存储在电子标签的存储器中。通过本发明的使用Bootloader程序的应用程序更新的方法，不会额外增加交易时间。

Description

使用Bootloader程序的应用程序更新方法

技术领域

本发明涉及电子不停车收费(ETC)系统，更具体地讲，涉及一种ETC系统中的电子标签的应用程序更新方法。

背景技术

现有国内ETC系统的电子标签的使用中，交易速度一直是一个关键指标，这是由应用环境决定的。即交易速度越快越好，在现有技术中还不能达到令人比较满意的交易速度。要提高ETC电子标签的交易速度的方法有很多，像自由流应用中的办法是：取消电子钱包，所有计算在后台结算，这简化了交易流程。但是在非自由流的应用中无法取消电子钱包，因此在流程优化能力有限的情况下，一般采取提高硬件速度的办法。即便如此，交易速度提高幅度也有限。

电子标签是一种电子产品，使用单片机作为主微处理器(MCU)。单片机的特点是处理能力和资源有限。现阶段国内的ETC发展还不是很成熟，因此各个电子标签厂商所生产的电子标签的机载程序多少可能会有不完善的地方。如果在电子标签已经安装到用户车上后才发现程序有缺陷，则更新标签程序是一件非常麻烦的事情。首先要通知用户回到标签的营业网点进行程序更新，其次要给用户更新电子标签程序，而更新电子标签程序需要专业人士才能操作。从2007年电子收费国标颁布之后到目前为止，需要大面积更新电子标签的程序的事件并不少见，各个电子标签厂家均要耗费大量人力、物力和财力才能平息事件的影响，可见电子标签的程序更新是个比较严重的问题。

随着微电子技术的不断发展，单片机程序的烧写从最初使用专用的烧写器烧写到现在支持JTAG(联合测试行为组织)调试器烧写，但都有诸多不便，特别是对于成熟产品的软件升级。然而，产品不可能都带一个JTAG调试器。后来发展出现了BootLoader的概念，可以用BootLoader进行程序更新。要实现BootLoader，首先要求单片机的内部程序存储器(一般为闪存)具有在线应用编程(IAP)功能，即程序有对其自身闪存擦除和写入的功能。现在很多的单片机已经支持IAP功能。

使用BootLoader的单片机系统一般需要有一个BootLoader程序和一个应用程序。图1是BootLoader程序和应用程序在闪存中的地址分配的示意图。如图1所示，BootLoader程序和应用程序存储在闪存中，并且两者存储区域不同。BootLoader程序的存储地址是0x0000，应用程序的存储地址是0x1000(具体存储地址可视情况自由定义)。

一般BootLoader程序包含两种不同的操作模式：启动加载模式和下载模式。启动加载模式也称为自主模式，即从系统上电开始运行BootLoader程序，然后跳转到应用程序区运行，整个过程并没有用户的介入。

下载模式是系统的BootLoader程序通过串口连接或其它连接等通信手段从主机(比如PC机)下载应用程序，从主机下载的应用程序通常首先被BootLoader程序保存到目标机的RAM中，然后再被BootLoader程序写到系统存储器上的应用程序区中。通常在系统更新时使用下载模式，工作于这种模式下的BootLoader程序通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令接口，比如：系统进入BootLoader程序后，一般会再等待一段时间，以查看是否有来自串口或其它通讯接口的用户的特殊更新命令。如果有，则进入下载模式更新程序，然后跳转到应用程序区，否则直接跳转到应用程序区。

图2是传统BootLoader程序的下载模式运行过程的流程图。如图2所示，BootLoader程序从系统上电开始运行。在步骤S201，BootLoader程序初始化通讯接口。在步骤S202，BootLoader程序等待来自通讯接口的升级命令。如果在步骤S203确定有升级命令，则在步骤S204，系统从主机下载更新应用程序并将更新应用程序写入应用程序区。随后，在步骤S206，系统跳转到应用程序区，在步骤S207进入应用程序区并且初始化外部设备。由于BootLoader程序和应用程序是两个不同的程序，因此系统在BootLoader程序阶段需要初始化所用到的外部设备(比如串口)，而系统跳转应用程序区后，一般情况下需要对外部设备重新初始化以及初始化尚未被初始化的外部设备。随后在步骤S208，系统循环执行应用程序。如果在步骤S203没有接收到命令并且在步骤S205等待超时后，系统也将跳转到应用程序区(步骤S206)。

使用BootLoader程序和没有使用BootLoader程序的单片机系统相比，使用BootLoader程序的单片机系统的优点在于，在产品推向市场后，如果要更新程序，不需要使用专业的烧写器或JTAG调试器，只需要一条串口线或者其它通讯线即可，相对来说简单方便很多。而没有使用BootLoader程序的单片机系统由于必须使用烧写器或JTAG调试器更新程序，普通用户很难操作，因此更新程序不方便。

ETC电子标签的发行量很大，用户非常多，运营商一般配备有营业网点。如果电子标签使用BootLoader程序，则需要再写一个简单的PC端的自动下载程序。在需要更新电子标签的应用程序时，只需将更新程序发给营业网点，用户可以择时到网点进行更新，由营业员操作即可，无须专业人员操作。但是目前的情况是电子标签厂商普遍未使用这种方法，就是因为如果使用BootLoader程序会延长电子标签进入应用程序区的时间，从而降低交易速度，而交易速度又是电子标签的一个关键指标。分析如下：

进入BootLoader程序后需要等待一段时间才能确定是否要进入下载模式，这个时间考虑到PC机的延时以及传输等因素，一般至少15ms。

进入应用程序区后，系统的外围设备要重新初始化，这又浪费了时间。

综上所述，如果使用BootLoader程序则电子交易时间会增加一般20ms左右，20ms对于交易性能来说极为重要，所以各个电子标签厂家都没有使用BootLoader程序，即使更新程序比较麻烦。

发明内容

为了解决以上的问题，本发明提供了一种使用Bootloader程序的应用程序更新的方法，所述应用程序更新方法包括：当程序存储模块插入电子标签时产生中断触发信号；中断触发信号触发Bootloader程序读取程序存储模块中的应用程序；Bootloader程序将读取的应用程序存储在电子标签的存储器中。

优选地，所述程序存储模块支持ISO7816标准并且具有数据存储能力。

优选地，所述程序存储模块是车辆识别模块和CPU卡之一。

优选地，使用Bootloader程序的应用程序更新的方法还包括：确定中断触发信号的类型是否为程序存储模块插入；当确定是程序存储模块插入时，Bootloader程序初始化程序存储模块读写电路。

优选地，读取程序存储模块中的应用程序的步骤包括：Bootloader程序将程序存储模块中存储的应用程序的版本号与已经存储在电子标签中的应用程序的版本号进行比较。

优选地，Bootloader程序将读取的应用程序存储在电子标签的存储器中的步骤包括：如果程序存储模块中存储的应用程序的版本号与已经存储在电子标签中的应用程序的版本号不一致，则Bootloader程序使用程序存储模块中存储的应用程序更新电子标签中存储的应用程序；Bootloader程序将电子标签中存储的应用程序的版本号修改为对应于程序存储模块中存储的应用程序的版本号。

优选地，程序存储模块包括应用程序内容文件和应用程序版本文件。

本发明的有益效果是，根据本发明的使用Bootloader程序的应用程序更新方法，由于使用车辆识别模块(VIM)或者用户卡作为程序存储模块，通过中断方式决定是否进入下载模式，而不需要像传统方法那样等待外部通讯接口给它发送一个特殊命令，因此不会额外增加交易时间。因为插入车辆识别模块(VIM)或用户卡的动作发生时不会进行交易。

附图说明

图1是BootLoader程序和应用程序在闪存中的地址分配的示意图。

图2是传统BootLoader程序的下载模式运行过程的流程图。

图3是国际ETC电子标签的文件结构的示意图。

图4是本发明实施例1的使用Bootloader程序的应用程序更新方法所使用的车辆识别模块(VIM)和电子标签的文件结构的示意图。

图5是本发明实施例1的使用Bootloader程序的应用程序更新方法的流程图。

图6是本发明实施例2的使用Bootloader程序的应用程序更新方法所使用的程序升级卡的文件目录结构的示意图。

图7是本发明实施例2的使用Bootloader程序的应用程序更新方法的流程图。

具体实施方式

为了解决上述现有技术问题，提供了一种使用Bootloader程序的应用程序更新方法。所述方法包括：程序存储模块插入电子标签时产生中断触发信号；中断触发信号触发Bootloader程序读取程序存储模块中的应用程序；Bootloader程序将读取的应用程序存储在电子标签的存储器中。

下面结合附图和参考具体实施例来描述本发明的使用Bootloader程序的应用程序更新方法。

实施例1

本实施例的使用Bootloader程序的应用程序更新方法采用车辆识别模块(VIM)作为程序存储模块。

VIM是一种ETC电子标签的安全模块，主要特征在于：1、记录运营单位信息；2、记录车主的车辆信息；3、信息的访问符合ISO-7816标准规范以及PBOC规范；4、信息结构和应用协议符合ITSC的规定；5、具有真正防拆的功能，可有效防止用户将该模块移到其它车辆上去使用。

VIM可包括嵌入式安全模块、储能元件、微处理器和触发电路。当VIM通过连接器与电子标签的主电路连接时，储能元件充电，当VIM从电子标签的主电路上拿下来时，由储能元件对VIM供电。在VIM从电子标签的主电路上拿下来时，触发电路工作使得微处理器上的所述一个或多个中断引脚状态发生变化，并触发微处理器向嵌入式安全模块发送信号。

使用VIM有两个好处：1、将模块和标签分别生产，有利于提高生产效率，向市场提供更稳定的产品；2、使得电子标签可以进入电子市场自由销售，有利于竞争和技术进步。用户可以在市场上自由购买电子标签，然后到运营商的网点购买VIM，由运营商将相关的密钥、数据信息写入车辆识别模块，然后用户将VIM插入电子标签即可正常使用。

但是使用VIM也有一个技术难点：由于目前我国高速公路运营的特点，每个运营单位都会有独特的要求，因此电子标签在每一个地区使用的程序都不同。传统的电子标签由厂家向运营商销售，再由运营商向用户销售，标签在出厂时已经确定了使用地区，因此只需要烧写该地区的程序即可。在使用了VIM后，电子标签在电子市场上销售，在电子标签没有安装前是不知道具体是在哪一个地区使用的，因此无法在出厂时烧录具体哪一个地区的程序，只能烧录一个通用的测试程序，等用户到网点购买VIM时才能确定该标签使用哪一个地区的程序。此时如何烧录程序，程序是使用BootLoader烧录还是不使用BootLoader烧录都有问题，如前面所述的现有技术中的问题。

图3是国际ETC电子标签的文件结构的示意图。

如图3所示，在主目录3F00目录下存储EF01系统信息文件，在DF01子目录下存储EF01车辆信息文件。

为了实现本实施例的使用Bootloader程序的应用程序更新方法，VIM和电子标签中还需要包括关于应用程序的目录结构。

图4是本发明实施例1的使用Bootloader程序的应用程序更新方法所使用的VIM和电子标签的文件结构的示意图。

如图4所示，除了图3中示出的目录之外，图4中的VIM和电子标签的文件结构还包括DF05程序存储目录，在该目录下存储001D程序版本文件和001E程序内容文件。

在程序发布过程中，营业网点工作人员将车主的VIM插入读写设备，随后进入VIM的程序存储目录，读取该目录下的程序版本文件以获得版本信息。如果发现存储的版本信息与要发布的程序版本相同，则不进行更新。如果发现版本信息不同，则将要发布的程序写入程序内容文件。同时，将程序版本文件中的程序版本号更新为发布的程序版本号。如果在VIM中没有存储程序，则在VIM中将不存在程序存储目录，这时工作人员将建立程序存储目录，并将相应的程序存储为001E程序内容文件，将相应的版本号存储在001D程序版本文件中。

图5是本发明实施例1的使用Bootloader程序的应用程序更新方法的流程图。

在应用本实施例的使用Bootloader程序的应用程序更新方法的电子标签中包括内部程序存储器，在内部程序存储器中存储有Bootloader程序和应用程序。在没有交易的情况下电子标签处于睡眠状态。

下面参照图5对本实施例的使用Bootloader程序的应用程序更新方法进行详细描述。

如图5所示，在步骤S501，在VIM插入电子标签之后，电子标签产生中断触发信号，以触发电子标签中的微处理器启动并且运行Bootloader程序。

在步骤S502，Bootloader程序检测外部中断类型是否为VIM插入。

如果在步骤S502确定外部中断类型为VIM插入，则进入步骤S503，Bootloader程序初始化VIM读写电路。

如果在步骤S502确定外部中断不是VIM插入，则执行步骤S508；例如，外部中断是电子标签检测到微波交易信号引起，则执行步骤S508，Bootloader跳转到应用程序区执行ETC交易；又例如，如果外部中断是防拆机构异动引起时，则执行步骤S508，Bootloader跳转到应用程序区以执行防拆标志修改；又例如，如果外部中断是用户卡插入引起，则执行步骤S508，Bootloader跳转到应用程序区以显示用户卡信息等资料。

随后，VIM读写电路读取VIM中存储的应用程序的版本信息。

如果在步骤S504读取版本信息成功，下一步执行步骤S505，在步骤S505中，Bootloader程序将VIM中存储的应用程序的版本号与已经存储在电子标签中的应用程序的版本号进行比较。

如果在步骤S505确定两个版本号不一致，则Bootloader程序确定有新版本的应用程序，然后在步骤S506，Bootloader程序读取新版本应用程序的程序文件，并用读取的新版本应用程序来更新电子标签中存储的程序文件内容中的旧有应用程序。

在存储新版本应用程序的同时，在步骤S507，Bootloader程序将电子标签中的程序版本文件修改为对应于新版本应用程序的程序版本文件。

随后在步骤S508，Bootloader程序跳转到应用程序区。同样，当在步骤S504读取版本不成功以及在步骤S505确定应用程序版本相同时，Bootloader程序也跳转到应用程序区(步骤S508)。

本实施例的使用Bootloader程序的应用程序更新方法，如果Bootloader程序判断当前的中断触发不是VIM插入，则不需要初始化外围设备并直接跳转到应用程序区。该判断和跳转所需时间在10微秒以下，可以忽略不计，这样不会增加正常的交易时间。这与传统方法中仍然需要等待确定的方法有很大的不同。

以上描述了通过使用VIM模块作为程序存储模块来实现本发明的使用Bootloader程序的应用程序更新方法。在本实施例中，使用VIM的原因是VIM支持ISO7816标准并且具有数据存储能力。

实施例2

国标的ETC系统所使用的电子标签除了可以和VIM通讯外，还可以读取用户卡信息。用户卡是一张普通的CPU卡，同样支持ISO7816标准并且具有数据存储能力。因此本发明的程序更新方法除了可以使用VIM作为程序存储模块外，本发明的其他实施例还可以使用CPU卡作为程序存储模块。

在本发明实施例2中，存储有应用程序的CPU卡称为程序升级卡，并在程序升级卡中设置文件目录结构。图6是本发明实施例2的使用Bootloader程序的应用程序更新方法所使用的程序升级卡的文件目录结构的示图。如图6所示，在主目录3F00目录下包括DF05程序存储目录，在DF05程序存储目录下存储001D程序版本文件和001E程序内容文件。

图7是根据本发明实施例2的使用Bootloader程序的应用程序更新方法的流程图。在图7中，除了步骤S702、S703和S704与图5的步骤S502、S503和S504不同之外，其余步骤与图5中的类似，因此不对这些类似步骤进行详细描述。

如图7所示，在CPU卡插入电子标签之后，在步骤S702，Bootloader程序检测外部中断类型是否为CPU卡插入。

如果在步骤S702确定外部中断类型为CPU卡插入，则在步骤S703，Bootloader程序初始化CPU卡读写电路。

由于CPU卡包括普通CPU卡和程序升级卡，因此在Bootloader程序读取应用程序的版本文件时，如果插入的CPU卡是程序升级卡，则版本文件存在，在步骤S704版本文件读取成功。而如果插入的CPU卡是普通CPU卡，则版本文件不存在，在步骤S704版本文件读取不成功。这时，Bootloader程序跳转到应用程序区执行步骤S708。虽然跳转到应用程序区后同样需要重新初始化读卡电路从而产生了一点点延时，但是这是没有关系的。根据ETC电子标签的应用特点，只有微波唤醒才会进入交易流程并对时间有严格的要求，其它唤醒不会进入交易流程，因此对时间没有要求。因此，只要唤醒后的第一步能正确判断出中断类型并根据中断类型判断是进入BootLoader程序还是直接跳转到应用程序区即可。

本发明以上实施例的使用Bootloader程序的应用程序更新方法，由于使用VIM或者用户卡作为程序存储模块，通过中断方式决定是否进入下载模式，而不需要像传统方法那样等待外部通讯接口给它发送一个特殊命令，因此不会额外增加交易时间。尽管已经参照本发明的实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (7)

1.一种使用Bootloader程序的应用程序更新方法，其特征在于，所述方法包括：

当程序存储模块插入电子标签时产生中断触发信号；

中断触发信号触发Bootloader程序读取程序存储模块中的应用程序；

Bootloader程序将读取的应用程序存储在电子标签的存储器中。

2.如权利要求1所述的应用程序更新方法，其特征在于，所述程序存储模块支持ISO7816标准并且具有数据存储能力。

3.如权利要求2所述的应用程序更新方法，其特征在于，所述程序存储模块是车辆识别模块和CPU卡之一。

4.如权利要求1所述的应用程序更新方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定中断触发信号的类型是否为程序存储模块插入；

当确定是程序存储模块插入时，Bootloader程序初始化程序存储模块读写电路。

5.如权利要求1所述的应用程序更新方法，其特征在于，读取程序存储模块中的应用程序的步骤包括：

Bootloader程序将程序存储模块中存储的应用程序的版本号与已经存储在电子标签中的应用程序的版本号进行比较。

6.如权利要求5所述的应用程序更新方法，其特征在于，Bootloader程序将读取的应用程序存储在电子标签的存储器中的步骤包括：

如果程序存储模块中存储的应用程序的版本号与已经存储在电子标签中的应用程序的版本号不一致，则Bootloader程序使用程序存储模块中存储的应用程序更新电子标签中存储的应用程序；

Bootloader程序将电子标签中存储的应用程序的版本号修改为对应于程序存储模块中存储的应用程序的版本号。

7.如权利要求1所述的应用程序更新方法，其特征在于，程序存储模块包括应用程序内容文件和应用程序版本文件。

Images