CN107729179B - 基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现系统及方法，涉及Android智能终端领域。该系统包括硬件模块、软件镜像、软件识别处理模块，硬件模块包括CPU、GPIO口、附属电路，附属电路在CPU的GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配，进行电压分压，通过不同的电压值，按照一定的映射关系，为不同的硬件映射对应的硬件标识HW_ID；软件识别处理模块对设备进行烧写或升级时，通过共用的U‑Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID；选择不同的U‑Boot、Kernel进行烧写或升级。本发明能使用统一的软件镜像来支持不同硬件的烧写和升级，降低产品的开发和维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及Android智能终端领域，具体是涉及一种基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现系统及方法。
背景技术
随着Android智能终端的普及，用户的特性化需求也越来越多。终端的设备形态多种多样。例如手机、PAD、机顶盒、音箱、智能融合网关等等。在智能机顶盒领域，不同的用户对于终端的需求也不一致。
例如：内存要求不同，有1G、2G之分。体现在软件中，就是启动参数不同，一般由镜像的U-Boot部分控制。U-Boot，全称Universal Boot Loader，是遵循GPL(General PublicLicense，GNU通用公共许可证)条款的开放源码项目，U-Boot的作用是系统引导。
FLASH容量大小不同，有4G\8G\16G之分。体现在软件中，就是FLASH分区不同，一般由镜像的U-Boot部分控制。
Wi-Fi的形态也不同，有双频、单频、单天线、双天线等等，体现在软件中，就是编译时选定的驱动不同。一般由镜像的Kernel(实时操作系统)部分控制。Kernel一般指操作系统内核，操作系统内核是指大多数操作系统的核心部分，它由操作系统中用于管理存储器、文件、外设和系统资源的那些部分组成。操作系统内核通常运行进程，并提供进程间的通信。
硬件PCB的层数不同，有2层板\4层板，体现在软件中就是启动配置参数不同，一般由镜像的U-Boot部分控制。
以上这些差异与中央处理器无关，基于相同的中央处理器实现如上差异化的需求，会在硬件上设计产生差异，从而导致软件镜像无法统一。
不同的硬件，需要软件配置不同的参数来支持。这些差异的配置，体现在软件镜像中，基本上是U-Boot、Kernel的差异。也就是说，不同的硬件，需要烧写不同的U-Boot和Kernel镜像。
基于相同的中央处理器，不同的硬件产品形态众多。如果每一种形态都需要一个软件镜像来支持，那么会给版本开发和工程维护带来很多麻烦。
例如开发时，需要编译不同的镜像。维护时，需要对不同形态设备进行不同的升级操作，如果升级错误，可能导致设备无法使用，对用户造成较大影响。如何使用统一的软件镜像来支持不同硬件的烧写和升级，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现系统及方法，能够使用统一的软件镜像来支持不同硬件的烧写和升级，降低产品的开发和维护成本，减少人为因素导致版本升级错误的情况。
本发明提供一种基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现系统，该系统包括硬件模块、软件镜像、软件识别处理模块，
所述硬件模块包括中央处理器CPU、CPU的通用输入/输出GPIO口、附属电路，所述附属电路在CPU的GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配，进行电压分压，通过不同的电压值，按照一定的映射关系，为不同的硬件映射对应的硬件标识HW_ID；
所述软件识别处理模块用于：制作共用芯片的初步启动程序U-Boot，将U-Boot编译成CPU共用启动镜像，集成到软件镜像中；
所述软件镜像包括CPU共用启动镜像U-Boot、与硬件差异相关的U-Boot、系统内核Kernel、共用的系统镜像、共用的数据镜像，每一款差异硬件都有一套U-Boot和Kernel；
所述软件识别处理模块读取GPIO的电压，识别不同的硬件，根据硬件类型，选择适合不同硬件的U-Boot、Kernel及其它共用镜像；将需要适配不同硬件的软件镜像用不同名称区分，做好标识，打包到软件镜像中；
所述软件识别处理模块对设备进行烧写或者升级的时候，通过共用的U-Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID；选择不同的U-Boot、Kernel进行烧写或升级，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
在上述技术方案的基础上，所述附属电路包括电源端VCC、第一电阻R1、第二电阻R2、接地端GND，第一电阻R1的一端与电源端VCC相连，另一端分别与CPU、第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与接地端GND相连。
在上述技术方案的基础上，所述附属电路根据不同硬件，采用不同阻值的第一电阻R1和第二电阻R2，对电源端VCC的供电电压进行分压，将不同的电压输入到GPIO口；CPU对输入电压进行模数转换，识别不同的输入电压。
在上述技术方案的基础上，所述软件识别处理模块对设备进行烧写或者升级的具体过程如下：
系统启动，读取镜像包，载入CPU共用启动镜像U-Boot；U-Boot镜像通过CPU读取GPIO的电压，按照映射关系，找到电压所匹配的硬件标识HW_ID；
根据HW_ID，判断软件镜像中是否存在对应的U-Boot和Kernel，若不存在，则提示升级包中不包含此款硬件的镜像；若存在，则烧写或升级对应镜像；完成烧写后，系统重新启动，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
本发明还提供一种适用于上述系统的基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现方法，包括以下步骤：
制作共用芯片的初步启动程序U-Boot，将U-Boot编译成CPU共用启动镜像，集成到软件镜像中；软件镜像包括CPU共用启动镜像U-Boot、与硬件差异相关的U-Boot、系统内核Kernel、共用的系统镜像、共用的数据镜像，每一款差异硬件都有一套U-Boot和Kernel；
在中央处理器CPU的GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配，进行电压分压，通过不同的电压值，按照一定的映射关系，为不同的硬件映射对应的硬件标识HW_ID；
读取GPIO的电压，识别不同的硬件，根据硬件类型，选择适合不同硬件的U-Boot、Kernel及其它共用镜像；将需要适配不同硬件的软件镜像用不同名称区分，做好标识，打包到软件镜像中；
对设备进行烧写或者升级的时候，通过共用的U-Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID；选择不同的U-Boot、Kernel进行烧写或升级，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
在上述技术方案的基础上，所述对设备进行烧写或者升级的具体过程如下：
系统启动，读取镜像包，载入CPU共用启动镜像U-Boot；U-Boot镜像通过CPU读取GPIO的电压，按照映射关系，找到电压所匹配的硬件标识HW_ID；
根据HW_ID，判断软件镜像中是否存在对应的U-Boot和Kernel，若不存在，则提示升级包中不包含此款硬件的镜像；若存在，则烧写或升级对应镜像；完成烧写后，系统重新启动，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明制作共用芯片的初步启动程序U-Boot，将U-Boot编译成CPU共用启动镜像，集成到软件镜像中；软件镜像包括CPU共用启动镜像U-Boot、与硬件差异相关的U-Boot、系统内核Kernel、共用的系统镜像、共用的数据镜像，每一款差异硬件都有一套U-Boot和Kernel；
在中央处理器CPU的GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配，进行电压分压，通过不同的电压值，按照一定的映射关系，为不同的硬件映射对应的硬件标识HW_ID；
读取GPIO的电压，识别不同的硬件，根据硬件类型，选择适合不同硬件的U-Boot、Kernel及其它共用镜像；将需要适配不同硬件的软件镜像用不同名称区分，做好标识，打包到软件镜像中；
对设备进行烧写或者升级的时候，通过共用的U-Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID；选择不同的U-Boot、Kernel进行烧写或升级，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
本发明能够使用统一的软件镜像来支持不同硬件的烧写和升级，不同硬件产品，仅硬件相关部分代码不同，而其他相同软件功能开发可以使用同一套源代码，有利于降低开发的成本。
(2)统一的软件镜像，发布给维护人员。维护人员使用统一的镜像，不用区分不同的硬件形态，能够减少维护成本，也在一定程度上减少人为因素导致版本升级错误的情况。
(3)基于相同主芯片不同硬件的产品，使用统一的软件镜像进行升级、生产，减少了版本的数量，有利于版本管理。
(4)一套代码即可编译出不同硬件的产品升级、生产包，减少了编译服务器存储源代码和软件镜像的空间。
附图说明
图1是本发明实施例中附属电路的电路图。
图2是本发明实施例中对设备进行烧写或者升级的的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
基于Android系统的终端设备，软件镜像通常有以下几个部分：U-Boot、Kernel、system、data。U-Boot的基本作用是系统引导，Kernel的作用是系统内核，system是系统，data是数据。与硬件相关主要是U-Boot和Kernel这两个部分。
本发明实施例提供一种基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现系统，该系统包括硬件模块、软件镜像、软件识别处理模块，其中：硬件模块包括CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)、CPU的GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)口、附属电路。
参见图1所示，附属电路包括电源端VCC、第一电阻R1、第二电阻R2、接地端GND，第一电阻R1的一端与电源端VCC相连，另一端分别与CPU、第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与接地端GND相连。
附属电路根据不同硬件，采用不同阻值的第一电阻R1和第二电阻R2，对电源端VCC的供电电压进行分压，将不同的电压输入到GPIO口；CPU对输入电压进行模数转换，识别不同的输入电压。
附属电路在CPU的GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配，进行电压分压，通过不同的电压值，按照一定的映射关系，为不同的硬件映射对应的硬件标识HW_ID，HW_ID和GPIO电压映射关系表参见表1所示。
表1、HW_ID和GPIO电压映射关系表
| HW_ID | HW_VS | R1阻值 | R2阻值 |
| 0 | 0 | 空 | 100K |
| 1 | 0.083*VCC | 91K | 8.2K |
| 2 | 0.163*VCC | 82K | 16K |
| 3 | 0.242*VCC | 75K | 24K |
| 4 | 0.327*VCC | 68K | 33K |
| 5 | 0.411*VCC | 56K | 39K |
| 6 | 0.5*VCC | 47K | 47K |
| 7 | 0.589*VCC | 39K | 56K |
| 8 | 0.673*VCC | 33K | 68K |
| 9 | 0.758*VCC | 24K | 75K |
| 10 | 0.837*VCC | 16K | 82K |
| 11 | 0.917*VCC | 8.2K | 91K |
| 12 | VCC | 100K | 空 |
软件识别处理模块用于：制作共用芯片的初步启动程序U-Boot，将U-Boot编译成CPU共用启动镜像，集成到软件镜像中；
软件镜像包括CPU共用启动镜像U-Boot、与硬件差异相关的U-Boot、系统内核Kernel、共用的系统镜像、共用的数据镜像，每一款差异硬件都有一套U-Boot和Kernel；
软件识别处理模块读取GPIO的电压，识别不同的硬件，根据硬件类型，选择适合不同硬件的U-Boot、Kernel及其它共用镜像；将需要适配不同硬件的软件镜像用不同名称区分，做好标识，打包到软件镜像中；
软件识别处理模块对设备进行烧写或者升级的时候，通过共用的U-Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID；选择不同的U-Boot、Kernel进行烧写或升级，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
参见图2所示，软件识别处理模块对设备进行烧写或者升级的具体过程如下：
系统启动，读取镜像包，载入CPU共用启动镜像U-Boot；U-Boot镜像通过CPU读取GPIO的电压，按照映射关系，找到电压所匹配的硬件标识HW_ID；
根据HW_ID，判断软件镜像中是否存在对应的U-Boot和Kernel，例如：若HW_ID＝1，在镜像包中寻找U-Boot1和Kernel1，判断是否存在；若不存在，则提示升级包中不包含此款硬件的镜像；若存在，则烧写或升级对应镜像；完成烧写后，系统重新启动，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
本发明实施例还提供适用于上述系统的一种基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现方法，包括以下步骤：
制作共用芯片的初步启动程序U-Boot，将U-Boot编译成CPU共用启动镜像，集成到软件镜像中；软件镜像包括CPU共用启动镜像U-Boot、与硬件差异相关的U-Boot、系统内核Kernel、共用的系统镜像、共用的数据镜像，每一款差异硬件都有一套U-Boot和Kernel；
在中央处理器CPU的GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配，进行电压分压，通过不同的电压值，按照一定的映射关系，为不同的硬件映射对应的硬件标识HW_ID；
读取GPIO的电压，识别不同的硬件，根据硬件类型，选择适合不同硬件的U-Boot、Kernel及其它共用镜像；将需要适配不同硬件的软件镜像用不同名称区分，做好标识，打包到软件镜像中；
对设备进行烧写或者升级的时候，通过共用的U-Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID；选择不同的U-Boot、Kernel进行烧写或升级，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
参见图2所示，对设备进行烧写或者升级的具体过程如下：
系统启动，读取镜像包，载入CPU共用启动镜像U-Boot；U-Boot镜像通过CPU读取GPIO的电压，按照映射关系，找到电压所匹配的硬件标识HW_ID；
根据HW_ID，判断软件镜像中是否存在对应的U-Boot和Kernel，若不存在，则提示升级包中不包含此款硬件的镜像；若存在，则烧写或升级对应镜像；完成烧写后，系统重新启动，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
在实际应用中，软件镜像包括CPU共用启动镜像U-Boot和与硬件差异相关的U-Boot1、Kernel1；U-Boot2、Kernel2；U-Boot3、Kernel3等等，还包括共用的system镜像，共用的data镜像等。每一款差异硬件都有一套U-Boot和Kernel，每增加一款设备占用的存储空间大约会增长不到10MB。
目前运营商的要求是下载缓存区域大于500MB，软件升级一般为400MB。在这种通常情况下，用于下载缓存的区域可以支撑10个硬件差异。建议根据具体情况，适当调整升级包下载缓存分区大小。
U-Boot镜像通过CPU读取GPIO口电压时，为避免电压间隔太小而导致识别率不强，本发明实例中使用的是12V电压，每隔0.8V设置一个。电压值可根据CPU能力自行设定。
本发明实施例要解决基于相同处理器不同硬件实现统一软件镜像的技术问题，需要解决以下问题：
第一、统一的软件镜像需要识别不同的硬件，因此在硬件上需要有标识，供软件识别；
第二、统一的软件镜像需要集成适配不同硬件的差异；
第三、在设备进行烧写、升级时，需要根据不同的硬件，升级不同的镜像。
为了解决上述技术问题，本发明实施例在硬件设计时，使用中央处理器的一个GPIO，在这个GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配进行电压分压，通过不同的电压值按照一定的映射关系，可以映射为不同硬件的标识HW_ID。制作共用芯片的启动程序U-Boot，并编译成镜像，集成到统一软件镜像中。共用的U-Boot程序的作用为初步启动芯片，读取GPIO管脚电压，并选择适合此硬件的U-Boot及Kernel。将需要适配不同硬件的软件镜像用命名区分，做好标识，打包到统一软件镜像包中。
例如，统一软件镜像包的名称叫做update.zip，其中包含了硬件1的U-Boot1和Kernel1、硬件2的U-Boot2和Kernel2、硬件3的U-Boot3和Kernel13，还包括了与硬件无关的其他部分，例如共用的system镜像，data镜像等。
当对设备进行烧写或者升级的时候，通过公共的U-Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID。选择不同的U-Boot和Kernel进行烧写或升级，从而基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (2)
1.一种基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现系统，其特征在于：该系统包括硬件模块、软件镜像、软件识别处理模块，
所述硬件模块包括中央处理器CPU、CPU的通用输入/输出GPIO口、附属电路，所述附属电路在CPU的GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配，进行电压分压，通过不同的电压值，按照一定的映射关系，为内存要求、FLASH容量大小、Wi-Fi形态、硬件PCB层数不同的硬件映射对应的硬件标识HW_ID；
所述附属电路包括电源端VCC、第一电阻R1、第二电阻R2、接地端GND，第一电阻R1的一端与电源端VCC相连，另一端分别与CPU、第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与接地端GND相连；所述附属电路根据内存要求、FLASH容量大小、Wi-Fi形态、硬件PCB层数不同的硬件，采用不同阻值的第一电阻R1和第二电阻R2，对电源端VCC的供电电压进行分压，将不同的电压输入到GPIO口；CPU对输入电压进行模数转换，识别不同的输入电压；
所述软件识别处理模块用于：制作共用芯片的初步启动程序U-Boot，将U-Boot编译成CPU共用启动镜像，集成到软件镜像中；
所述软件镜像包括CPU共用启动镜像U-Boot、与硬件差异相关的U-Boot、系统内核Kernel、共用的系统镜像、共用的数据镜像，每一款差异硬件都有一套U-Boot和Kernel；
所述软件识别处理模块读取GPIO的电压，识别内存要求、FLASH容量大小、Wi-Fi形态、硬件PCB层数不同的硬件，根据硬件类型，选择适合不同硬件的U-Boot、Kernel及其它共用镜像；将需要适配不同硬件的软件镜像用不同名称区分，做好标识，打包到软件镜像中；
所述软件识别处理模块对Android智能终端设备进行烧写或者升级的时候，系统启动，读取镜像包，载入CPU共用启动镜像U-Boot；通过共用的U-Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID；根据HW_ID，判定软件镜像中存在对应的U-Boot和Kernel时，选择不同的U-Boot、Kernel进行烧写或升级，完成烧写后，系统重新启动，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
2.适用于权利要求1所述系统的一种基于相同处理器不同硬件的统一软件镜像实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
制作共用芯片的初步启动程序U-Boot，将U-Boot编译成CPU共用启动镜像，集成到软件镜像中；软件镜像包括CPU共用启动镜像U-Boot、与硬件差异相关的U-Boot、系统内核Kernel、共用的系统镜像、共用的数据镜像，每一款差异硬件都有一套U-Boot和Kernel；
在中央处理器CPU的GPIO的输入端，通过不同的电阻阻值匹配，进行电压分压，通过不同的电压值，按照一定的映射关系，为内存要求、FLASH容量大小、Wi-Fi形态、硬件PCB层数不同的硬件映射对应的硬件标识HW_ID；
读取GPIO的电压，识别内存要求、FLASH容量大小、Wi-Fi形态、硬件PCB层数不同的硬件，根据硬件类型，选择适合不同硬件的U-Boot、Kernel及其它共用镜像；将需要适配不同硬件的软件镜像用不同名称区分，做好标识，打包到软件镜像中；
对Android智能终端设备进行烧写或者升级的时候，系统启动，读取镜像包，载入CPU共用启动镜像U-Boot；通过共用的U-Boot程序，读取GPIO值，根据不同的GPIO值和映射关系找出对应的HW_ID；根据HW_ID，判定软件镜像中存在对应的U-Boot和Kernel时，选择不同的U-Boot、Kernel进行烧写或升级，完成烧写后，系统重新启动，基于相同处理器不同硬件实现软件镜像的统一。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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