CN104331312A - 一种固件升级方法及嵌入式设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种固件升级方法及嵌入式设备，所述方法包括：预先在嵌入式设备的处理芯片中设置升级控制程序，并从所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区，将所述升级控制程序保存至所述系统区；当触发固件升级，则所述升级控制程序控制嵌入式设备的近距离无线通信组件，连接到升级控制器；向所述升级控制器提取固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

Description

一种固件升级方法及嵌入式设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种固件升级方法及嵌入式设备。

背景技术

嵌入式设备的构成，是以嵌入式处理芯片为主，配合相关的支撑硬件和应用程序，共同组成一个软硬件于一体的可独立工作的设备。相比于手机或者平板电脑等高智能设备，所谓的嵌入式设备往往是更为简单的小型电子设备。一般嵌入式设备不接入互联网，不设有USB或micro等实体接口，也不具备高智能操作系统，但依然可以通过内置的应用程序来实现诸多实用功能。例如，心率带/脉搏表或类似的小型可穿戴电子设备，均属于嵌入式设备。

由于所述嵌入式设备不接入互联网，也不具有类似于安卓系统之类的高智能操作系统，所以无法通过网络对应用程序进行固件升级，或者直接通过操作系统进行固件升级。现阶段如需对嵌入式设备进行固件升级，就必须利用专用的烧写设备，现场进行固件升级。例如JTAG设备，即是常见的烧写设备。

在现有的利用烧写设备实现的固件升级过程中，需要对嵌入式设备处理芯片的闪存(FLASH)彻底擦除，随后再重新写入，如此完成固件升级，实现应用程序的更新。在此过程中，处理芯片本身不需要任何主动的响应，整个烧写过程完全由烧写设备主导。

现有的固件升级存在的缺陷在于，由烧写设备完全主导整个烧写过程，导致烧写设备价格昂贵，烧写步骤繁琐复杂，普通用户不能够自行完成固件升级；现阶段固件升级的过程对于普通用户而言极为不方便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固件升级方法及嵌入式设备，利用智能设备通过短距离无线通信向嵌入式设备传输固件升级包，并且使嵌入式设备的处理芯片主动响应，自行完成固件升级，使固件升级无需使用专用的烧写设备。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种固件升级方法，所述方法包括：

预先在嵌入式设备的处理芯片中设置升级控制程序，并从所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区，将所述升级控制程序保存至所述系统区；

当触发固件升级，则所述升级控制程序控制嵌入式设备的近距离无线通信组件，连接到升级控制器；向所述升级控制器提取固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

所述升级控制程序包括：

启动器和控制状态机。

所述触发固件升级具体为：

启动器接收固件升级指令则触发固件升级；

或者，启动器查询应用区中是否保存有应用程序，若所述应用区中无应用程序，则触发固件升级。

所述向升级控制器提取固件升级包具体为：

控制状态机对所述嵌入式设备的系统初始化，使所述系统进入空闲状态；

控制状态机通过近距离无线通信连接接收固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

所述固件升级包包括多个升级程序块，则所述控制状态机接收固件升级包具体为：

所述控制状态机逐一接收所述升级程序块。

所述控制状态机接收固件升级包还包括：

所述控制状态机在接收所述固件升级包之前，接收预处理程序包；并利用所述预处理程序包进行预处理；

所述预处理程序包包括多个预处理程序块，则所述接收预处理程序包具体为；所述控制状态机逐一接收所述预处理程序块。

所述控制状态机将所述固件升级包保存至所述应用区还包括：

控制状态机对所述固件升级包进行合法性验证，如果验证成功则使所述系统进入待执行状态。

所述方法还包括：

为每个升级程序块设定唯一的编号。

所述控制状态机接收所述升级程序块还包括：

将当前接收的升级程序块的编号发送至所述升级控制器；

当嵌入式设备的近距离无线通信组件与升级控制器的通信连接断开并重新连接，则所述控制状态机直接提取所述升级控制器获取的编号对应的升级程序块。

所述控制状态机接收所述升级程序块还包括：

在所述应用区中划分出若干存储块，并为所述存储块设置唯一的序号；建立所述存储块序号与升级程序块编号的对应关系；

当接收到所述升级程序块，则根据该升级程序块的编号，查找到序号对应的存储块；

将所述升级程序块保存至所述序号对应的存储块中。

所述方法还包括：

将所述应用区划分为第一区间和第二区间；

将所述固件升级包保存至第一区间；

将原应用程序保存至第二区间。

一种固嵌入式设备，所述设备包括：

系统控制模块，用于预先在嵌入式设备的处理芯片中设置升级控制程序，从所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区，将所述升级控制程序保存至所述系统区；

近距离无线通信组件，用于通过近距离无线通信连接到升级控制器；

升级控制程序，用于触发固件升级，向所述升级控制器提取固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

通过以上技术方案可知，本发明存在的有益效果是：所述嵌入式设备只需配合一个常见的作为升级控制器的智能设备便可以完成，无需专用的烧写设备，也避免了复杂的烧写过程，用户可以自行完成固件升级，使得嵌入式设备固件升级的方便性极大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述方法流程图；

图2为本发明另一实施例所述方法流程图；

图3为本发明实施例所述方法的优选方案示意图；

图4为本发明实施例所述嵌入式设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中所述的对于嵌入式设备的固件升级，区别于现有技术主要在于两个方面：一方面利用现有的嵌入式设备通常具备的近距离无线通信功能，实现固件升级包的传输和接受，提供通信支持；另一方面在嵌入式设备的处理芯片中增设升级控制程序，使得所述处理芯片自行控制和完成固件升级。

具体参照图1所示，本发明所述固件升级方法包括以下步骤：

步骤101、预先在嵌入式设备的处理芯片中设置升级控制程序，并从所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区，将所述升级控制程序保存至所述系统区。

现有技术中，处理芯片在固件升级过程中并不主动响应，所以处理芯片中也就不存在控制固件升级的相关程序。而本实施例为使嵌入式设备的处理芯片自行完成固件升级，于是在所述处理芯片中设置了升级控制程序，以便处理芯片本身能够控制接收固件升级包并刷写自身闪存。

所述升级控制程序包括启动器和控制状态机。所述启动器即Bootloader，用于触发固件升级。控制状态机则用于执行固件升级，即控制固件升级包的通信接收以及保存。

所述固件升级包中保存有目标版本的应用程序。

另外，现有技术之所以未实现处理芯片自行完成固件升级，存在的另一主要因素是，若处理芯片自行刷写自身的闪存，就会出现误删系统程序以及固件升级过程中必须升级控制程序的情况，使得固件升级过程无法执行完成，并且使得设备本身系统遭到破坏；所以现有技术中才采取了利用烧写设备完全重写处理芯片闪存的方式。

而在本实施例中，为避免这一情况的出现，而将所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区。所述升级控制程序以及设备的系统程序等需要避免误删的程序，均保存在系统区；系统区内的所有内容在升级程序中均不得删除或修改。而其他应用程序将保存在应用区，应用区的内容可以被删除或者修改，以便实现新版的应用程序替代旧版应用程序，即完成固件升级。

本实施例中通过设置寄存器实现处理芯片闪存的区域划分。即系统程序及升级控制程序将从闪存基地址开始连续的写入，该写入过程完成后，被写入的区域即为所述系统区。在将闪存的下一个未被写入的存储单元地址保存到寄存器中，该未被写入的存储单元的地址即作为应用区基地址。该存储单元及其之后的所有存储区域便是所述应用区。

步骤102、当触发固件升级，则所述升级控制程序控制嵌入式设备的近距离无线通信组件，连接到升级控制器；向所述升级控制器提取固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

当升级控制程序中的启动器触发固件升级过程，则嵌入式设备通过自身的近距离无线通信组件与升级控制器建立通信连接，并且通过近距离无线通信接收固件升级包。

所述近距离无线通信组件，在嵌入式设备当中通常为蓝牙芯片。而前述已知，嵌入式设备一般没有硬件接口，也不接入网络，所以选择近距离无线通信组件实现通信，完成固件升级包的接收。

所述升级控制器需要同样具备近距离无线通信的功能，而且可以通过硬件接口或者网络下载所述固件升级包以传输到嵌入式设备。实际上，所述升级控制器可以是PC、平板电脑、手机或者其他任何具备上述功能的智能设备。

当嵌入式设备与升级控制器建立通信连接之后，即可以从所述升级控制器中提取所述固件升级包，并且将固件升级包保存至应用区当中，最终以固件升级包中的应用程序代替需要升级的旧应用程序，即完成了固件升级过程。

通过以上技术方案可知，本实施例所述方法存在的有益效果是：所述嵌入式设备只需配合一个常见的作为升级控制器的智能设备便可以完成，无需专用的烧写设备，也避免了复杂的烧写过程，用户可以自行完成固件升级，使得嵌入式设备固件升级的方便性极大提高。

参见图2所示，为本发明所述方法的另一个具体实施例。本实施例中，将对所述升级控制程序在固件升级过程中的控制流程进行更加具体的公开。为便于叙述，本实施例中所述方法将建立在一下应用场景之下：具有蓝牙通信功能的嵌入式设备心率带，当前保存的应用程序“心率测试”版本为1.0，现需要通过固件升级将应用程序“心率测试”的版本升级为2.0。在此基础上，本实施例中所述方法包括以下步骤：

步骤201、预先在嵌入式设备的处理芯片中设置升级控制程序，并从所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区，将所述升级控制程序保存至所述系统区；所述升级控制程序包括启动器和控制状态机。

本实施例中，所述升级控制程序保存在所述系统区当中，而所述应用程序“心率测试”1.0则保存在所述应用区中。

步骤202、启动器接收固件升级指令则触发固件升级；或者，启动器查询应用区中是否保存有应用程序，若所述应用区中无应用程序，则触发固件升级。

启动器触发固件升级需满足两个特定条件中任意一个。

通过人为对启动器生成固件升级指令，以触发固件升级。

或者如果应用区中无应用程序，也就意味着此时嵌入式设备无法给用户提供任何功能，此时触发固件升级，将应用程序保存到应用区中进而执行。

本实施例中应用区中已经保存有应用程序“心率测试”1.0，所以将以通过启动器接收固件升级指令的方式触发固件升级。

步骤203、控制状态机控制嵌入式设备的近距离无线通信组件，连接到升级控制器。

本实施例中，当固件升级被触发，则嵌入式设备立刻通过蓝牙与升级控制器建立通信连接，以作为固件升级包传输的通信通道。所述升级控制器中预先保存有固件升级包。本实施例中所述固件升级包中包括应用程序“心率测试”2.0。

步骤204、控制状态机对所述嵌入式设备的系统初始化，使所述系统进入空闲状态。

控制状态机对所述嵌入式设备的系统初始化，包括停止正在执行的应用程序，释放处理芯片闪存等处理；使处理芯片和闪存均处于空闲，以备执行后续的固件传输和升级。

本步骤是固件升级包实际进行传输之前的准备步骤。

步骤205、所述控制状态机接收预处理程序包；并利用所述预处理程序包进行预处理。

在一些情况下，升级控制器中处理保存有固件升级包之外，还保存有预处理程序包。而当升级控制器中保存有预处理程序包，则控制状态机将在接收固件升级包之前接收预处理程序包，并且利用所述预处理程序包中的程序对待升级的应用程序(本实施例中即应用程序“心率测试”1.0)进行预处理。

所述预处理包括，针对所述固件升级包的体积在闪存中预留一定的存储空间。

需要说明的是，本实施例当中由于受到蓝牙通信功耗及传输效率的限制，导致所述预处理程序包并不能够一次性的被传输，而是需要将预处理程序包划分为多个预处理程序块，所述控制状态机将逐一接收所述预处理程序块。

不过，所述预处理的过程并非是必要过程。

步骤206、控制状态机通过近距离无线通信连接接收固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

同理，本实施例当中由于受到蓝牙通信功耗及传输效率的限制，导致所述固件升级包并不能够一次性的被传输，而是需要将固件升级包划分为多个升级程序块，所述控制状态机将逐一接收所述升级程序块。

步骤207、控制状态机对所述固件升级包进行合法性验证，如果验证成功则使所述系统进入待执行状态。

当固件升级包被保存至应用区，即意味着处理芯片的闪存中已经存有了应用程序“心率测试”2.0版本的程序。在此之后，还需要对该固件升级包进行合法性验证，若验证成功，则说明本次升级完成。系统将进入待执行状态，也就是说此时应用程序“心率测试”2.0即可被执行，也就是被用户使用。

通过以上技术方案可知，本实施例存在的有益效果是：对于固件升级包的传输方式进行了更进一步的公开，使得整体技术方案更加完整，公开更加充分。

在图2所示实施例的基础之上，本发明还可以结合一下的优选技术方案，参照图3所示：

步骤301、为每个升级程序块设定唯一的编号。

由于一个固件升级包可划分为多个升级程序块，所以可为每个升级程序块设定一个唯一的编号。基于升级程序块的编号，可以实现断点续传以及乱序整理的优选功能，具体参见后续阐述。

步骤302、将当前接收的升级程序块的编号发送至所述升级控制器；当嵌入式设备的近距离无线通信组件与升级控制器的通信连接断开并重新连接，则所述控制状态机直接提取所述升级控制器获取的编号对应的升级程序块。

在本步骤中描述了本发明所述固件升级方法的断线续传功能。也就是利用升级程序块的编号，保证各个升级程序块有序的传输；并且在开始传输一个升级程序块时，将该升级程序块的编号发送至所述升级控制器。

如果在传输某个升级程序块的过程中，通信连接中断而后续又重新恢复，则升级控制器根据先前获悉的该升级程序块的编号，重新找到该升级程序块并继续传输给嵌入式设备，随后陆续将顺序在该升级程序块之后的其他升级程序块一并进行传输。

由此所述固件升级方法具备了断点续传的功能，即能够从上次传输中断处继续传输，无需在通信断开后重新进行整个固件升级包的传输。

步骤303、在所述应用区中划分出若干存储块，并为所述存储块设置唯一的序号；建立所述存储块序号与升级程序块编号的对应关系；当接收到所述升级程序块，则根据该升级程序块的编号，查找到序号对应的存储块；将所述升级程序块保存至所述序号对应的存储块中。

在本步骤中描述了本发明所述固件升级方法的乱序整理功能。理论上来说，多个升级程序块将按照顺序传输到给嵌入式设备并同样按照顺序保存至闪存当中。但不排除在一些情况下，会出现顺序错乱或者某些升级程序块丢失的情况。而如果升级程序块没有按照顺序连续的保存到闪存中，则无法还原成完整的固件升级包。

所以，对此提出的解决方案是，应用区中划分出若干存储块，并为所述存储块设置唯一的序号；建立所述存储块序号与升级程序块编号的对应关系。一般来说，存储块的数量将不少于升级程序块的数量。

当一个升级程序块传输完成之后，即保存在对应的存储块当中，这样即使传输顺序错乱，保存后的升级程序块依然满足固有的顺序。而如果有个别升级程序块丢失，通过上述对应关系也能够轻易的获悉丢失的升级程序块的编号。进而控制状态机只需向升级控制器针对性的提取丢失的升级程序块即可，无需重新传输所有的升级程序块。

同理，按照步骤301～步骤303中描述的方法，也可以对预处理程序块进行相应的处理。二者原理上没有区别，在此不作重复的叙述。

步骤304、将所述应用区划分为第一区间和第二区间；将所述固件升级包保存至第一区间；将原应用程序保存至第二区间。

本步骤中为防止固件升级一旦失败，却导致原应用程序丢失无法使用的情况，所以将应用区划分为第一区间和第二区间。固件升级包保存至至第一区间，原应用程序保存至第二区间。如果固件升级成功，则删除第二区间中的原应用程序释放空间；若固件升级失败，则第二区间中的原应用程序依然可以运行，不妨碍用户的正常使用。本步骤中描述了所述固件升级的失败恢复功能。

通过以上优选技术方案进一步实现的有益效果是：通过为升级程序块设定编号，实现了断点续传和乱序整理的功能；通过对应用区进行区间划分，实现了失败恢复功能。

参照图4所示，为本发明所述嵌入式设备的具体实施例。本实施例中所述的嵌入式设备，将以前述实施例中所述方法进行固件升级，其技术方案本质上与前述实施例一致，所以前述实施例中相应的描述同样适用于本实施例当中。本实施例中，所述嵌入式设备包括：

系统控制模块，用于预先在嵌入式设备的处理芯片中设置升级控制程序，从所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区，将所述升级控制程序保存至所述系统区；

近距离无线通信组件，用于通过近距离无线通信连接到升级控制器；

升级控制程序，用于触发固件升级，向所述升级控制器提取固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

通过以上技术方案可知，本实施例存在的有益效果是：所述嵌入式设备只需配合一个常见的作为升级控制器的智能设备便可以完成，无需专用的烧写设备，也避免了复杂的烧写过程，用户可以自行完成固件升级，使得嵌入式设备固件升级的方便性极大提高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种固件升级方法，其特征在于，所述方法包括：

预先在嵌入式设备的处理芯片中设置升级控制程序，并从所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区，将所述升级控制程序保存至所述系统区；

当触发固件升级，则所述升级控制程序控制嵌入式设备的近距离无线通信组件，连接到升级控制器；向所述升级控制器提取固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述升级控制程序包括：

启动器和控制状态机。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述触发固件升级具体为：

启动器接收固件升级指令则触发固件升级；

或者，启动器查询应用区中是否保存有应用程序，若所述应用区中无应用程序，则触发固件升级。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述向升级控制器提取固件升级包具体为：

控制状态机对所述嵌入式设备的系统初始化，使所述系统进入空闲状态；

控制状态机通过近距离无线通信连接接收固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述固件升级包包括多个升级程序块，则所述控制状态机接收固件升级包具体为：

所述控制状态机逐一接收所述升级程序块。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述控制状态机接收固件升级包还包括：

所述控制状态机在接收所述固件升级包之前，接收预处理程序包；并利用所述预处理程序包进行预处理；

所述预处理程序包包括多个预处理程序块，则所述接收预处理程序包具体为；所述控制状态机逐一接收所述预处理程序块。

7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述控制状态机将所述固件升级包保存至所述应用区还包括：

控制状态机对所述固件升级包进行合法性验证，如果验证成功则使所述系统进入待执行状态。

8.根据权利要求5～7任意一项所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

为每个升级程序块设定唯一的编号。

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述控制状态机接收所述升级程序块还包括：

将当前接收的升级程序块的编号发送至所述升级控制器；

当嵌入式设备的近距离无线通信组件与升级控制器的通信连接断开并重新连接，则所述控制状态机直接提取所述升级控制器获取的编号对应的升级程序块。

10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述控制状态机接收所述升级程序块还包括：

在所述应用区中划分出若干存储块，并为所述存储块设置唯一的序号；建立所述存储块序号与升级程序块编号的对应关系；

当接收到所述升级程序块，则根据该升级程序块的编号，查找到序号对应的存储块；

将所述升级程序块保存至所述序号对应的存储块中。

11.根据权利要求1～7任意一项所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述应用区划分为第一区间和第二区间；

将所述固件升级包保存至第一区间；

将原应用程序保存至第二区间。

12.一种固嵌入式设备，其特征在于，所述设备包括：

系统控制模块，用于预先在嵌入式设备的处理芯片中设置升级控制程序，从所述处理芯片的闪存划分出系统区和应用区，将所述升级控制程序保存至所述系统区；

近距离无线通信组件，用于通过近距离无线通信连接到升级控制器；

升级控制程序，用于触发固件升级，向所述升级控制器提取固件升级包；并将所述固件升级包保存至所述应用区。