CN107678761A - Mcu固件升级方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明适用计算机技术领域，提供了一种MCU固件升级方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：当检测到用户设备的MCU上电或软件复位时，检测MCU上是否存在设备应用程序有效标识，当检测到不存在时，对MCU上的UART通信接口和MCU的升级环境进行初始化，通过初始化后的UART通信接口接收用户设备的主控制器发送的固件升级文件和固件升级文件的校验码，根据验证码对固件升级文件进行校验，将校验通过的固件升级文件写入MCU中，将设备应用程序有效标识写入MCU中并重新启动MCU，从而通过MCU上普遍存在的UART通信接口实现MCU的固件升级，且无需对设备进行拆机，有效地提高了MCU固件升级的便捷度和适用性，进而提高了用户体验。

Description

MCU固件升级方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明属于嵌入式系统领域，尤其涉及一种MCU固件升级方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在现有的嵌入式系统设计中，尤其是在消费类电子产品的系统设计中，由于受上市时间的影响，这类产品的产品开发时间都比较短暂，在产品开发前期很可能产品功能需求不是特别清晰，所以这类产品在开发过程中需要不断地根据产品功能需求的改变升级产品的MCU(微控制单元)固件代码，来实现新的功能特性。另外，在产品的使用过程中，也有可能会出现一些软件设计上的漏洞或者软件控制逻辑上的缺陷，同样可能需要通过升级MCU固件代码的方式来修复这些软件缺陷或漏洞。然而，目前进行MCU固件升级时大多需要对产品进行拆机，或者可升级MCU的产品范围较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MCU固件升级方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中MCU固件升级方法复杂、适用性不强，导致用户体验不佳的问题。

一方面，本发明提供了一种MCU固件升级方法，所述方法包括下述步骤：

当检测到用户设备的MCU上电或所述MCU软件复位时，检测所述MCU上是否存在设备应用程序有效标识；

当检测到所述MCU上不存在所述设备应用程序有效标识时，对所述MCU上的UART通信接口和所述MCU的升级环境进行初始化；

通过所述UART通信接口接收所述用户设备的主控制器发送的固件升级文件和所述固件升级文件的校验码，根据所述校验码对所述固件升级文件进行校验，将校验通过的所述固件升级文件写入所述MCU中；

将所述设备应用程序有效标识写入所述MCU中，并重新启动所述MCU。

另一方面，本发明提供了一种MCU固件升级装置，所述装置包括：

标识检测单元，用于当检测到用户设备的MCU上电或所述MCU软件复位时，检测所述MCU上是否存在设备应用程序有效标识；

初始化单元，用于当检测到所述MCU上不存在所述设备应用程序有效标识时，对所述MCU上的UART通信接口和所述MCU的升级环境进行初始化；

文件写入单元，用于通过所述UART通信接口接收所述用户设备的主控制器发送的固件升级文件和所述固件升级文件的校验码，根据所述校验码对所述固件升级文件进行校验，将校验通过的所述固件升级文件写入所述MCU中；以及

MCU重启单元，用于将所述设备应用程序有效标识写入所述MCU中，并重新启动所述MCU。

另一方面，本发明还提供了一种用户设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述MCU固件升级方法所述的步骤。

另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述MCU固件升级方法所述的步骤。

本发明在检测到用户设备的MCU上电或者软件复位时，检测MCU上是否存在设备应用程序有效标识，当不存在时，对MCU上的UART通信接口和MCU的升级环境进行初始化，通过UART通信接口接收固件升级文件和固件升级文件的校验码，根据该校验码对固件升级文件进行校验，将校验通过的固件升级文件写入MCU中，最终将设备应用程序有效标识写入MCU中并重新启动MCU，从而在无需对用户设备进行拆机的情况下，通过MCU上普遍存在的UART通信接口实现MCU的固件升级，简化了MCU固件升级过程，有效地提高了MCU固件升级的便捷度和适用性，进而提高了用户体验。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的MCU固件升级方法的实现流程图；

图2是本发明实施例二提供的MCU固件升级装置的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的MCU固件升级装置的优选结构示意图；以及

图4是本发明实施例三提供的用户设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的MCU固件升级方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤S101中，当检测到用户设备的MCU上电或软件复位时，检测MCU上是否存在设备应用程序有效标识。

本发明实施例适用于嵌入式系统中微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)的固件升级。当用户设备的MCU上电或软件复位时，MCU程序指针指向复位向量处，此时，检测MCU的存储器中是否存在设备应用程序有效标识，设备应用程序有效标识为判断用户设备中的应用程序是否有效的标识，当存在设备应用程序有效标识时，说明用户设备中的应用程序处于有效状态，此时直接运行用户设备上的应用程序，否则，对MCU进行固件升级，以对用户设备的应用程序控制漏洞或缺陷进行修复。其中，MCU上电即MCU接通电源，MCU软件复位即通过程序指令使得MCU程序指针指向复位向量处，MCU的存储器即MCU的Flash(闪存)。

在步骤S102中，当检测到MCU上不存在设备应用程序有效标识时，对MCU上的UART通信接口和MCU的升级环境进行初始化。

在本发明实施例中，当检测到MCU上不存在设备应用程序有效标识时，说明用户设备中的应用程序处于失效状态，此时对MCU进行固件升级。在对MCU进行固件升级时，首先对MCU上的UART通信接口进行初始化，并在接收到用户设备中主控制器(例如CPU)发送的升级环境初始化指令时，对MCU的升级环境进行初始化，即对MCU升级控制参数(例如，升级文件的大小、升级文件的写入位置等)进行复位。

优选地，当接收到主控制器发送的升级环境初始化指令时，同时接收主控制器发送的升级环境初始化指令的补码，根据该补码对升级环境初始化指令是否正确进行验证，即验证升级环境初始化指令是否为有效指令，当确定升级环境初始化指令为有效指令时，对MCU的升级环境进行初始化，从而当主控制器发送的升级环境初始化指令在主控制器与MCU连接的串口信号线上被干扰并出错时，有效地避免了MCU执行错误的指令。

在步骤S103中，通过UART通信接口接收用户设备的主控制器发送的固件升级文件和固件升级文件的校验码，根据校验码对固件升级文件进行校验，将校验通过的固件升级文件写入MCU中。

在本发明实施例中，通过初始化后的UART通信接口接收主控制器发送的固件升级文件的文件块、固件升级文件的校验码，这里的校验码可为循环冗余校验码，可计算接收到的所有文件块的循环冗余校验码，将该计算得到的循环冗余校验码与接收到的固件升级文件的循环冗余校验码进行比较，当两者相等时，可认为接收到的固件升级文件的所有文件块是可靠的或者这些文件块的传输未发生错误，进而根据接收到的主控制器发送的这些文件块的将这些文件块的大小和偏移地址，将这些文件块写入MCU的存储器中。在计算所有文件块的循环冗余校验码时，可在接收到所有文件块后一起进行计算，也可每接收到一个文件块进行一次计算。

优选地，在接收到主控制器发送的固件升级文件的文件块、文件块的大小、文件块的偏移地址、或者固件升级文件的校验码等内容时，同时接收主控制器发送的这些内容的补码，以根据这些内容的补码对这些内容是否有效进行验证，从而避免主控制器发送的内容在主控制器与MCU的串口信号线上被干扰出错时引起MCU固件升级失败。

优选地，将固件升级文件的文件块写入MCU的存储器中后，对MCU存储器中写入的内容进行回读，以通过判断回读的内容与固件升级文件的内容是否一致，确定固件升级文件是否成功写入MCU的存储器中。

优选地，当对固件升级文件进行校验后确定固件升级文件传输错误后，接收主控制器发送的重新发送指令和该重新发送指令的补码，根据该补码确定重新发送指令是否为有效指令，当确定重新发送指令为有效指令时，对MCU中预设的文件升级参数(例如文件块的大小、文件块的偏移位置、固件升级文件的校验码等)进行复位，并接收主控制器重新发送的固件升级文件，从而有效地解决了固件升级文件传输错误的问题。

在步骤S104中，将设备应用程序有效标识写入MCU中，并重新启动MCU。

在本发明实施例中，在将固件升级文件成功写入MCU的存储器中后，将设备应用程序有效标识写入MCU中，以表示当前不需要对MCU进行固件升级，同时对MCU进行重启，最终完成MCU的固件升级。

优选地，当在MCU的固件升级过程中接收到主控制器对用户设备中的应用程序代码进行擦除的指令时，同时接收该指令的补码，以确定该擦除指令是否为有效指令，当该擦除指令为有效指令时，对用户设备中的应用程序代码进行擦除，从而有效地降低了MCU固件升级过程中应用程序代码擦除的失误率。

在本发明实施例中，通过用户设备MCU上的UART通信接口接收用户设备主控制器的固件升级文件包，并通过设备应用程序有效标识、固件升级文件包的校验码以及主控制器发送指令的补码，分别对是否需要进行固件升级、固件升级文件包是否可靠以及主控制器发送指令是否有效进行判断，实现了无需对用户设备进行拆机的MCU固件升级，从而有效地提高了MCU固件升级的便捷度和适应性，有效地提高了用户体验。

实施例二：

图2示出了本发明实施例二提供的MCU固件升级装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：

标识检测单元21，用于当检测到用户设备的MCU上电或软件复位时，检测MCU上是否存在设备应用程序有效标识。

在本发明实施例中，当用户设备的MCU上电或软件复位时，MCU程序指针指向复位向量处，此时，检测MCU的存储器中是否存在设备应用程序有效标识，设备应用程序有效标识为判断用户设备中的应用程序是否有效的标识，当存在设备应用程序有效标识时，说明用户设备中的应用程序处于有效状态，此时直接运行用户设备上的应用程序，否则，对MCU进行固件升级，以对用户设备的应用程序控制漏洞或缺陷进行修复。

初始化单元22，用于当检测到MCU上不存在设备应用程序有效标识时，对MCU上的UART通信接口和MCU的升级环境进行初始化。

在本发明实施例中，当检测到MCU上不存在设备应用程序有效标识时，说明用户设备中的应用程序处于失效状态，此时对MCU进行固件升级。在对MCU进行固件升级时，首先对MCU上的UART通信接口进行初始化，在接收到用户设备中主控制器发送的升级环境初始化指令时，再对MCU的升级环境进行初始化，即对MCU升级控制参数进行复位。

文件写入单元23，用于通过UART通信接口接收用户设备的主控制器发送的固件升级文件和固件升级文件的校验码，根据校验码对固件升级文件进行校验，将校验通过的固件升级文件写入MCU中。

在本发明实施例中，通过初始化后的UART通信接口接收主控制器发送的固件升级文件的文件块、固件升级文件的校验码，这里的校验码可为循环冗余校验码，可计算接收到的所有文件块的循环冗余校验码，将该计算得到的循环冗余校验码与接收到的固件升级文件的循环冗余校验码进行比较，当两者相等时，可认为接收到的固件升级文件的所有文件块是可靠的或者这些文件块的传输未发生错误，进而根据接收到的主控制器发送的这些文件块的将这些文件块的大小和偏移地址，将这些文件块写入MCU的存储器中。在计算所有文件块的循环冗余校验码时，可在接收到所有文件块后一起进行计算，也可每接收到一个文件块进行一次计算。

优选地，在接收到主控制器发送的固件升级文件的文件块、文件块的大小、文件块的偏移地址、或者固件升级文件的校验码等内容时，同时接收主控制器发送的这些内容的补码，以根据这些内容的补码对这些内容是否有效进行验证，从而避免主控制器发送的内容在主控制器与MCU的串口信号线上被干扰出错时引起MCU固件升级失败。

优选地，将固件升级文件的文件块写入MCU的存储器中后，对MCU存储器中写入的内容进行回读，以通过判断回读的内容与固件升级文件的内容是否一致，确定固件升级文件是否成功写入MCU的存储器中。

优选地，当对固件升级文件进行校验后确定固件升级文件传输错误后，接收主控制器发送的重新发送指令和该重新发送指令的补码，根据该补码确定重新发送指令是否为有效指令，当确定重新发送指令为有效指令时，对MCU中预设的文件升级参数进行复位，并接收主控制器重新发送的固件升级文件，从而有效地解决了固件升级文件传输错误的问题。

MCU重启单元24，用于将设备应用程序有效标识写入MCU中，并重新启动MCU。

在本发明实施例中，在将固件升级文件成功写入MCU的存储器中后，将设备应用程序有效标识写入MCU中，以表示当前不需要对MCU进行固件升级，同时对MCU进行重启，最终完成MCU的固件升级。

优选地，当在MCU的固件升级过程中接收到主控制器对用户设备中的应用程序代码进行擦除的指令时，同时接收该指令的补码，以确定该擦除指令是否为有效指令，当该擦除指令为有效指令时，对用户设备中的应用程序代码进行擦除，从而有效地降低了MCU固件升级过程中应用程序代码擦除的失误率。

优选地，如图3所示，初始化单元22包括接口初始化单元221、初始化指令校验单元222和环境初始化单元223，其中：

接口初始化单元221，用于对UART通信接口进行初始化。

初始化指令校验单元222，用于接收主控制器发送的升级环境初始化指令和升级环境初始化指令的补码，根据升级环境初始化指令的补码，确定升级环境初始化指令是否为有效指令。

环境初始化单元223，用于当确定升级环境初始化指令为有效指令时，初始化MCU的升级环境。

在本发明实施例中，当接收到主控制器发送的升级环境初始化指令时，同时接收主控制器发送的升级环境初始化指令的补码，根据该补码对升级环境初始化指令是否正确进行验证，即验证升级环境初始化指令是否为有效指令，当确定升级环境初始化指令为有效指令时，对MCU的升级环境进行初始化，从而当主控制器发送的升级环境初始化指令在主控制器与MCU连接的串口信号线上被干扰并出错时，有效地避免了MCU执行错误的指令。

优选地，文件写入单元23包括校验码获取单元231、文件校验单元232和文件块写入单元233，其中：

校验码获取单元231，用于通过UART通信接口接收主控制器发送的固件升级文件的文件块和固件升级文件的循环冗余校验码，计算固件升级文件的所有文件块的循环冗余校验码；

文件校验单元232，用于根据接收到的固件升级文件的循环冗余校验码与计算得到的所有文件块的循环冗余校验码是否相等，确定固件升级文件是否传输正确；以及

文件块写入单元233，用于当确定固件升级文件传输正确时，根据接收到所有文件块的大小和所有文件块的偏移地址，将所有文件块写入MCU的存储器中。

在本发明实施例中，通过用户设备MCU上的UART通信接口接收用户设备主控制器的固件升级文件包，并通过设备应用程序有效标识、固件升级文件包的校验码以及主控制器发送指令的补码，分别对是否需要进行固件升级、固件升级文件包是否可靠以及主控制器发送指令是否有效进行判断，实现了无需对用户设备进行拆机的MCU固件升级，从而有效地提高了MCU固件升级的便捷度和适应性，有效地提高了用户体验。

在本发明实施例中，MCU固件升级装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。

实施例三：

图4示出了本发明实施例三提供的用户设备的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例的用户设备4包括处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。该处理器40执行计算机程序42时实现上述方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S104。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述各装置实施例中各单元的功能，例如图2所示单元21至24的功能。

在本发明实施例中，检测到用户设备的MCU上电或者软件复位时，检测MCU上是否存在设备应用程序有效标识，当不存在时，对MCU上的UART通信接口和MCU的升级环境进行初始化，通过UART通信接口接收固件升级文件和固件升级文件的校验码，根据该校验码对固件升级文件进行校验，将校验通过的固件升级文件写入MCU中，最终将设备应用程序有效标识写入MCU中并重新启动MCU，从而在无需对用户设备进行拆机的情况下，通过MCU上普遍存在的UART通信接口实现MCU的固件升级，有效地提高了MCU固件升级的便捷度和适用性，进而提高了用户体验。

实施例四：

在本发明实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤，例如，图1所示的步骤S101至S104。或者，该计算机程序被处理器执行时实现上述装置实施例中各单元的功能，例如图2所示单元21至24的功能。

在本发明实施例中，检测到用户设备的MCU上电或者软件复位时，检测MCU上是否存在设备应用程序有效标识，当不存在时，对MCU上的UART通信接口和MCU的升级环境进行初始化，通过UART通信接口接收固件升级文件和固件升级文件的校验码，根据该校验码对固件升级文件进行校验，将校验通过的固件升级文件写入MCU中，最终将设备应用程序有效标识写入MCU中并重新启动MCU，从而在无需对用户设备进行拆机的情况下，通过MCU上普遍存在的UART通信接口实现MCU的固件升级，有效地提高了MCU固件升级的便捷度和适用性，进而提高了用户体验。

本发明实施例的计算机可读存储介质可以包括能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质，例如，ROM/RAM、磁盘、光盘、闪存等存储器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MCU固件升级方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

当检测到用户设备的MCU上电或软件复位时，检测所述MCU上是否存在设备应用程序有效标识；

当检测到所述MCU上不存在所述设备应用程序有效标识时，对所述MCU上的UART通信接口和所述MCU的升级环境进行初始化；

通过所述UART通信接口接收所述用户设备的主控制器发送的固件升级文件和所述固件升级文件的校验码，根据所述校验码对所述固件升级文件进行校验，将校验通过的所述固件升级文件写入所述MCU中；

将所述设备应用程序有效标识写入所述MCU中，并重新启动所述MCU。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述MCU上的UART通信接口和所述MCU的升级环境进行初始化的步骤，包括：

对所述UART通信接口进行初始化；

接收所述主控制器发送的升级环境初始化指令和所述升级环境初始化指令的补码，根据所述升级环境初始化指令的补码，确定所述升级环境初始化指令是否为有效指令；

当确定所述升级环境初始化指令为有效指令时，初始化所述MCU的升级环境。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述UART通信接口接收所述用户设备的主控制器发送的固件升级文件和所述固件升级文件的校验码，根据所述校验码对所述固件升级文件进行校验，将校验通过的所述固件升级文件写入所述MCU中的步骤，包括：

通过所述UART通信接口接收所述主控制器发送的所述固件升级文件的文件块和所述固件升级文件的循环冗余校验码，计算所述固件升级文件的所有文件块的循环冗余校验码；

根据所述接收到的所述固件升级文件的循环冗余校验码与所述计算得到的所述所有文件块的循环冗余校验码是否相等，确定所述固件升级文件是否传输正确；

当确定所述固件升级文件传输正确时，根据接收到所述所有文件块的大小和所述所有文件块的偏移地址，将所述所有文件块写入所述MCU的存储器中。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述固件升级文件是否传输正确的步骤之后，将所述所有文件块写入所述MCU的存储器中的步骤之前，所述方法还包括：

当所述固件升级文件传输错误、且接收到所述主控制器发送的重新发送指令和所述重新发送指令的补码时，根据所述重新发送指令的补码确定所述重新发送指令是否为有效指令；

当确定所述重新发送指令为有效指令时，对所述MCU中预设的文件升级参数进行复位，接收所述主控制器重新发送的所述固件升级文件。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将校验通过的所述固件升级文件写入所述MCU中的步骤之后，将所述设备应用程序有效标识写入所述MCU中的步骤之前，所述方法还包括：

对写入所述MCU中的内容进行回读，将所述回读的内容与所述固件升级文件的内容进行比较，以确定所述固件升级文件是否写入成功。

6.一种MCU固件升级装置，其特征在于，所述装置包括：

标识检测单元，用于当检测到用户设备的MCU上电或软件复位时，检测所述MCU上是否存在设备应用程序有效标识；

初始化单元，用于当检测到所述MCU上不存在所述设备应用程序有效标识时，对所述MCU上的UART通信接口和所述MCU的升级环境进行初始化；

文件写入单元，用于通过所述UART通信接口接收所述用户设备的主控制器发送的固件升级文件和所述固件升级文件的校验码，根据所述校验码对所述固件升级文件进行校验，将校验通过的所述固件升级文件写入所述MCU中；以及

MCU重启单元，用于将所述设备应用程序有效标识写入所述MCU中，并重新启动所述MCU。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述初始化单元还包括：

接口初始化单元，用于对所述UART通信接口进行初始化；

初始化指令校验单元，用于接收所述主控制器发送的升级环境初始化指令和所述升级环境初始化指令的补码，根据所述升级环境初始化指令的补码，确定所述升级环境初始化指令是否为有效指令；以及

环境初始化单元，用于当确定所述升级环境初始化指令为有效指令时，初始化所述MCU的升级环境。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述文件写入单元包括：

校验码获取单元，用于通过所述UART通信接口接收所述主控制器发送的所述固件升级文件的文件块和所述固件升级文件的循环冗余校验码，计算所述固件升级文件的所有文件块的循环冗余校验码；

文件校验单元，用于根据所述接收到的所述固件升级文件的循环冗余校验码与所述计算得到的所述所有文件块的循环冗余校验码是否相等，确定所述固件升级文件是否传输正确；以及

文件块写入单元，用于当确定所述固件升级文件传输正确时，根据接收到所述所有文件块的大小和所述所有文件块的偏移地址，将所述所有文件块写入所述MCU的存储器中。

9.一种用户设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。