CN109597635A - 一种主控程序安全引导升级方法、嵌入式设备及存储器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主控程序安全引导升级方法、嵌入式设备及存储器，涉及软件升级技术领域；该主控程序安全引导升级方法包括：接收外部输入的升级指令，根据所述升级指令擦除外部存储器中存储有主控程序的第一扇区；接收外部输入的升级文件，所述升级文件包括文件数据、校验和；并将所述文件数据写入所述第一扇区；本发明在主控程序的更新过程中，仅擦除了存储器中用于存储主控程序的第一扇区，如出现异常(掉电或通讯异常)导致升级中断，重新上电后，嵌入式设备仍然可以加载外部存储器第二扇区中的监控程序，通过该监控程序继续对主控程序进行更新，实现对武器系统中主控程序的安全可靠的引导升级，降低风险系数。

Description

一种主控程序安全引导升级方法、嵌入式设备及存储器

技术领域

本发明属于软件升级技术领域，更具体地，涉及一种主控程序安全引导升级方法、嵌入式设备及存储器。

背景技术

机载武器系统控制软件固化于嵌入式芯片组件的外部非易失性存储器(外部存储器)中，控制系统上电后，嵌入式芯片从外部存储器中将控制软件导入芯片内部易失性存储器(内部存储器)，然后按照软件设定逻辑控制整个武器系统运行。为了便于武器系统控制软件的更新维护，控制软件通常会加入基于某种通讯方式外部在线升级功能，避免频繁拆解武器系统，破坏结构的稳定性。

常见的在线升级方案中，外部存储器全扇区只分配一种控制软件程序，所有功能均包含在一种控制软件中，控制软件的在线升级过程中需要对存储代码的外部存储器芯片执行全扇区擦除；这样就导致控制软件的升级流程就存在一定的风险，即升级流程启动后，如果扇区擦除完成，新控制软件代码数据写入外部存储器过程中出现异常(掉电或通讯异常)，会导致升级失败且不可逆转，最终结果就是必拆解武器系统，连接芯片仿真器更新软件，造成武器系统结构性能的可靠性降低。

在这种情况下，为了降低控制软件在线升级过程中的风险，提高机载武器系统控制软件代码维护的可靠性，需要开发一种安全的在线升级方案。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种主控程序安全引导升级方法、嵌入式设备及存储器，其目的在于解决现有的升级方法中，如果升级过程中出现掉电或通讯异常情况将导致升级失败且不可逆转，需要拆解武器系统重新进行升级的问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了种主控程序安全引导升级方法，包括：

加载外部存储器中的监控程序，通过所述监控程序接收外部输入的在线升级指令，根据所述在线升级指令擦除外部存储器中存储有主控程序的第一扇区；

接收外部输入的升级文件，所述升级文件包括文件数据、校验和；并将所述文件数据写入所述第一扇区。

优选的，上述主控程序安全引导升级方法，加载外部存储器中的监控程序之后，还包括：

当在预置的时间内接收到所述在线升级指令，根据所述在线升级指令擦除所述第一扇区；

当在预置的时间内未接收到所述在线升级指令，加载并启动所述第一扇区内的主控程序。

优选的，上述主控程序安全引导升级方法，根据所述在线升级指令擦除外部存储器的第一扇区之后，还包括：

通过监控程序发出擦除状态指示消息，所述擦除状态指示消息用于提示已完成对第一扇区中主控程序的擦除。

优选的，上述主控程序安全引导升级方法，将所述文件数据写入所述第一扇区之后，还包括：

接收外部输入的烧写结束指令，根据所述烧写结束指令发出烧写状态提示消息，并将所述校验和写入第一扇区内预先设置的地址中。

优选的，上述主控程序安全引导升级方法，加载外部存储器中的监控程序之前，还包括：

获取并加载所述外部存储器第二扇区中的引导程序，通过所述引导程序将外部存储器第二扇区中存储的监控程序数据写入嵌入式设备的内部存储器中，并触发所述监控程序运行，通过该监控程序接收在线升级指令。

优选的，上述主控程序安全引导升级方法，加载并启动所述主控程序之前还包括以下步骤：

通过所述引导程序将外部存储器中第一扇区中的主控程序数据写入嵌入式设备的内部存储器中；

根据预存的校验和对所述主控程序进行校验，当校验通过时加载并启动所述主控程序；当校验失败时发出故障信号。

按照本发明的第二个方面，还提供了一种嵌入式设备，包括监控模块和升级模块；

所述监控模块用于接收外部输入的在线升级指令，根据所述在线升级指令擦除所述外部存储器中存储有主控程序的第一扇区；

所述升级模块用于接收外部输入的升级文件，所述升级文件包括文件数据、校验和；并将所述文件数据写入所述第一扇区。

优选的，上述嵌入式设备，还包括主控模块，所述主控模块用于获取并加载所述第一扇区中存储的主控程序。

优选的，上述嵌入式设备，其监控模块还用于在预置的时间内接收到所述在线升级指令后，根据所述在线升级指令擦除所述第一扇区；在预置的时间内未接收到所述在线升级指令，发出第一启动指令，所述第一启动指令用于指示主控模块加载第一扇区中存储的主控程序。

优选的，上述嵌入式设备，监控模块还用于完成对第一扇区的擦除后发出擦除状态指示消息。

优选的，上述嵌入式设备，其升级模块还用于接收外部输入的烧写结束指令，所述烧写结束指令用于指示升级模块发出烧写状态提示消息，并将所述校验和写入第一扇区内预先设置的地址中。

优选的，上述嵌入式设备，还包括引导模块，所述引导模块用于将外部存储器中用于存储监控程序的第二扇区的数据写入嵌入式设备的内部存储器，触发监控模块运行所述监控程序。

优选的，上述嵌入式设备，其引导模块还用于将外部存储器中用于存储主控程序的第一扇区的数据写入嵌入式设备的内部存储器；

还用于对所述主控程序进行校验，当校验成功时发出第二启动指令，所述第二启动指令用于指示主控模块加载所述主控程序；当校验失败时发出故障信号。

按照本发明的第三个方面，还提供了一种存储器，该存储器包括第一扇区和第二扇区，所述第一扇区中存储有主控程序，所述第二扇区中存储有监控程序；所述监控程序被嵌入式设备加载时执行上述方法的步骤。

优选的，上述存储器，其第一扇区包括程序扇区和数据扇区，所述数据扇区中存储有主控程序相关的通用参数变量；所述主控程序被嵌入式设备加载时从数据扇区中提取所述通用参数变量。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的一种主控程序安全引导升级方法、嵌入式设备及存储器，其外部存储器包括用于存储主控程序的第一扇区和用于存储监控程序的第二扇区；在主控程序的更新过程中，仅擦除了外部存储器中主控程序对应的第一扇区，如出现异常(掉电或通讯异常)导致升级中断，重新上电后，嵌入式设备仍然可以加载外部存储器第二扇区中的监控程序，通过该监控程序继续对主控程序进行更新，实现对武器系统中主控程序的安全可靠的引导升级，降低风险系数，避免拆解武器系统导致的武器系统结构性能的可靠性降低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的外部存储器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的安全引导升级方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的处理器的逻辑框图；

图4是本发明实施例提供的嵌入式设备的安全引导升级方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的升级流程的示意图；

图6是本发明实施例提供的主控程序跳转流程的示意图。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实施例所提供的一种外部非易失性存储器(外部存储器)，其作为机载武器系统(以下统称嵌入式设备)的嵌入式芯片的外部存储器使用，嵌入式设备上电后，嵌入式芯片将外部存储器中的主控程序导入芯片内部易失性存储器(内部存储器)中，然后按照主控程序设定逻辑控制整个武器系统运行；图1是本实施例提供的外部存储器的结构示意图，如图1所示，该外部存储器包括用于存储主控程序的第一扇区和用于存储监控程序的第二扇区；其中，第一扇区中包括主控程序扇区和数据扇区，数据扇区中主要用于存储主控程序相关的通用参数变量；例如：外部存储器中0～64K存储监控程序，64K～256K存储主控程序，256K～512K存储主控程序相关数据。主控程序被嵌入式设备的处理器加载后调用数据扇区中的相关参数以完成武器系统的各种控制调度功能；第二扇区中的监控程序被嵌入式设备的处理器加载后执行对主控程序的升级功能。

图2是本实施例所提供的一种主控程序安全引导升级方法的流程图，如图2所示，该安全引导升级方法包括以下步骤：

S100：加载外部存储器第二扇区中的监控程序，通过该监控程序接收外部输入的在线升级指令，根据在线升级指令擦除外部存储器中存储有主控程序的第一扇区；

需要指出的是，第一扇区中包括主控程序扇区和数据扇区，根据升级对象的不同擦除对应扇区；若升级对象为主控程序代码，则擦除主控程序扇区；若升级对象为主控程序相关数据，则擦除数据扇区；

一般监控程序不涉及应用对象的功能，主要更新对象为主控程序或者数据扇区，所以升级主控程序或者数据扇区内容时，监控程序相对安全，升级失败重新上电后，片上还存留监控扇区数据，可以重新引导进入升级流程。

S110：接收外部输入的升级文件，该升级文件包括文件数据、校验和；并将文件数据写入第一扇区中，完成主控程序的在线升级。

本实施例提供的主控程序安全引导升级方法，在主控程序的更新过程中，仅擦除了外部存储器中主控程序对应的第一扇区，如出现异常(掉电或通讯异常)导致升级中断，重新上电后，嵌入式设备仍然可以加载外部存储器第二扇区中的监控程序，通过该监控程序继续对主控程序进行更新，可避免拆解武器系统导致的武器系统结构性能的可靠性降低。

本实施例提供的主控程序安全引导升级方法，在加载外部存储器中的监控程序之前还包括：S000：获取并加载外部存储器中的引导程序，通过引导程序将外部存储器第二扇区中的监控程序搬运至嵌入式设备的内部存储器中，并触发监控程序运行，通过监控程序接收在线升级指令。引导程序优选与监控程序共同存储在第二扇区中，引导程序与监控程序一样不涉及嵌入式设备的应用功能，不属于被更新程序，将其存储在安全的第二扇区内，即便在主控程序的更新过程中发生异常情况，重新上电后第二扇区内的引导程序可以重新引导监控程序进入升级流程。

作为本实施例的一个优选，加载外部存储器第二扇区中的监控程序之后，如果在预置的时间内接收到外部输入的在线升级指令，则进入升级流程，根据该在线升级指令擦除外部存储器的第一扇区；如果在预置的时间内没有接收到外部输入的在线升级指令，则加载并启动主控程序，从监控程序跳转到主控程序，完成武器系统的各类控制调度功能。

作为本实施例的一个优选，加载并启动主控程序之前还包括：通过引导程序将外部存储器中第一扇区中的主控程序数据写入嵌入式设备的内部存储器中；读取数据中的校验和，根据校验和对主控程序进行校验，若校验成功，则加载并启动主控程序；若校验失败，则引导失败、反馈故障信号。

作为本实施例的一个优选，根据在线升级指令擦除外部存储器中存储有主控程序的第一扇区之后还包括：S101：通过监控程序发出擦除状态指示消息，该擦除状态指示消息表明已经完成对第一扇区中主控程序的擦除。

作为本实施例的一个优选，将文件数据写入所述第一扇区之后还包括：S111：接收外部输入的烧写结束指令，该烧写结束指令用于指示监控程序发出烧写状态提示消息，并将升级文件中的校验和写入第一扇区内预先设置的地址中；烧写状态提示消息用于表明已成功将升级文件写入第一扇区。

本实施例所提供的一种嵌入式设备，包括处理器和内部存储器；处理器加载上述外部处理器中的主控程序后完成武器系统的各种控制调度功能，处理器加载上述外部处理器中的监控程序后执行对主控程序的升级功能；图3是本实施例提供的处理器的逻辑框图，如图3所示，该处理器中例化有监控模块、升级模块、主控模块和引导模块；

其中，监控模块用于接收外部输入的在线升级指令，根据该在线升级指令擦除外部存储器中存储有主控程序的第一扇区；

升级模块用于接收外部输入的升级文件，该升级文件包括文件数据、校验和；并将升级文件中的文件数据写入外部存储器的第一扇区中，完成对主控程序的在线升级。

主控模块用于获取并加载第一扇区中存储的主控程序，完成武器系统的各种控制调度功能。

作为本实施例的一个优选，该嵌入式设备还包括引导模块，该引导模块用于将外部存储器第二扇区中存储的监控程序数据写入内部存储器，并触发监控模块运行监控程序。

作为本实施例的一个优选，监控模块还用于在预置的时间内接收到外部输入的在线升级指令后，根据在线升级指令擦除外部存储器的第一扇区；在预置的时间内未接收到外部输入的在线升级指令，发出第一启动指令，该第一启动指令用于指示主控模块加载第一扇区中存储的当前主控程序。

作为本实施例的一个优选，引导模块还用于将外部存储器中用于存储主控程序的第一扇区的数据写入内部存储器；还用于对主控程序进行校验，当校验成功时发出第二启动指令，该第二启动指令用于指示主控模块加载当前主控程序；当校验失败时发出故障信号。

作为本实施例的一个优选，监控模块还用于在完成对第一扇区的擦除后发出擦除状态指示消息，表明已经完成对第一扇区中主控程序的擦除。

作为本实施例的一个优选，升级模块还用于接收外部输入的烧写结束指令，根据该烧写结束指令发出烧写状态提示消息，并将升级文件中的校验和写入第一扇区内预先设置的地址中；烧写状态提示消息用于表明已成功将升级文件写入第一扇区。

图4是本实施例所提供的嵌入式设备的安全引导升级方法的流程图，如图4所示，包括以下步骤：

S200：嵌入式设备上电，其嵌入式芯片将外部存储器(Flash)第二扇区中的引导程序搬运至片上RAM区域(内部存储器)中；一般来说，该引导程序为第二扇区中的前1K字节数据；

S210：引导程序运行，将外部存储器第二扇区中的监控程序搬运至嵌入式设备的内部存储器中；

S220：引导程序引导完成，跳转至Cint0初始化入口，进入监控程序Main函数，监控程序运行；

S230：判断上电5s内是否收到在线升级指令，若是，则进入升级流程；若否，则进入主控程序跳转流程。

图5是本实施例所提供的升级流程的示意图，如图5所示，该升级流程包括以下步骤：

S300：监控程序根据在线升级指令擦除外部存储器中的第一扇区，并反馈擦除状态指示消息，表明已经完成对第一扇区中主控程序的擦除；

S310：接收外部输入的升级文件，并将升级文件中的文件数据写入第一扇区；升级文件包括文件数据、校验和；

S320：接收外部输入的烧写结束指令，根据烧写结束指令发出烧写状态提示消息，并将升级文件中的校验和写入第一扇区内预先设置的地址中；该烧写状态提示消息用于表明已成功将升级文件写入第一扇区中。

图6是本实施例所提供的主控程序跳转流程的示意图，如图6所示，该主控程序跳转流程包括以下步骤：

S400：引导程序将外部存储器第一扇区中的主控程序数据搬运至嵌入式设备的内部存储器中，读取数据中包含的校验和长度；

S410：根据校验和长度对主控程序进行校验，若校验通过，则进入下一步；若校验失败，则引导失败，反馈故障信号；

S420：主控程序引导完成，跳转至主控程序初始化入口，进入主控程序Main函数，主控程序运行。

相比于现有的升级方案，本发明提供的一种主控程序安全引导升级方法、嵌入式设备及存储器，其外部存储器包括用于存储主控程序的第一扇区和用于存储监控程序的第二扇区；在主控程序的更新过程中，仅擦除了外部存储器中主控程序对应的第一扇区，如出现异常(掉电或通讯异常)导致升级中断，重新上电后，嵌入式设备仍然可以加载外部存储器第二扇区中的监控程序，通过该监控程序继续对主控程序进行更新，实现对武器系统中主控程序的安全可靠的引导升级，降低风险系数，避免拆解武器系统导致的武器系统结构性能的可靠性降低。

本领域的技术人员容易理解，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)

1.一种主控程序安全引导升级方法，其特征在于，包括：

接收外部输入的升级指令，根据所述升级指令擦除外部存储器中存储有主控程序的第一扇区；

接收外部输入的升级文件，所述升级文件包括文件数据、校验和；并将所述文件数据写入所述第一扇区。

2.如权利要求1所述的主控程序安全引导升级方法，其特征在于，当在预置的时间内接收到所述升级指令，根据所述升级指令擦除所述第一扇区；

当在预置的时间内未接收到所述升级指令，加载并启动所述第一扇区内的主控程序。

3.如权利要求1或2所述的主控程序安全引导升级方法，其特征在于，将所述文件数据写入所述第一扇区之后，还包括：

接收外部输入的烧写结束指令，根据所述烧写结束指令发出烧写状态提示消息，并将所述校验和写入预先设置的地址中。

4.如权利要求2所述的主控程序安全引导升级方法，其特征在于，接收外部输入的升级指令之前，还包括：

获取并加载所述外部存储器中的引导程序，通过所述引导程序将外部存储器第二扇区中存储的监控程序数据写入内部存储器，并触发所述监控程序运行。

5.如权利要求4所述的主控程序安全引导升级方法，其特征在于，加载并启动所述主控程序之前，还包括：

通过所述引导程序将外部存储器第一扇区中的主控程序写入内部存储器；对所述主控程序进行校验，当校验通过时加载并启动所述主控程序；当校验失败时发出故障信号。

6.一种嵌入式设备，其特征在于，包括监控模块和升级模块；

所述监控模块用于接收外部输入的升级指令，根据所述升级指令擦除所述外部存储器中存储有主控程序的第一扇区；

所述升级模块用于接收外部输入的升级文件，所述升级文件包括文件数据、校验和；并将所述文件数据写入所述第一扇区。

7.如权利要求6所述的嵌入式设备，其特征在于，还包括主控模块，所述主控模块用于获取并加载所述第一扇区中存储的主控程序；

所述监控模块还用于在预置的时间内接收到所述升级指令后，根据所述升级指令擦除所述第一扇区；在预置的时间内未接收到所述升级指令，发出第一启动指令，所述第一启动指令用于指示主控模块加载第一扇区中存储的当前主控程序。

8.如权利要求6所述的嵌入式设备，其特征在于，所述升级模块还用于接收外部输入的烧写结束指令，所述烧写结束指令用于指示升级模块发出烧写状态提示消息，并将所述校验和写入预先设置的地址中。

9.如权利要求7所述的嵌入式设备，其特征在于，还包括引导模块，所述引导模块用于将外部存储器第二扇区中存储的监控程序数据写入内部存储器，触发监控模块运行所述监控程序；

所述引导模块还用于将外部存储器中用于存储主控程序的第一扇区的数据写入内部存储器；并对所述主控程序进行校验，当校验成功时发出第二启动指令，所述第二启动指令用于指示主控模块加载所述主控程序；当校验失败时发出故障信号。

10.一种存储器，其特征在于，所述存储器包括第一扇区和第二扇区，所述第一扇区中存储有主控程序，所述第二扇区中存储有监控程序；所述监控程序被嵌入式设备加载时执行权利要求1-5任一项所述方法的步骤。