CN109656612A - 基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及设备应用升级技术领域，具体公开了一种基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统及方法，所述系统包括CPU和连接所述CPU的DDR，还包括连接所述CPU的网卡，以及连接在所述CPU和网卡之间的模拟非易失固态存储器芯片，以及通过网络连接所述网卡的服务器；所述模拟非易失固态存储器芯片用于初始化所述网卡以及为所述网卡配置网络。本发明提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统及方法，通过网卡链接云端的服务器进行升级文件的挂载，无需使用大容量的本地存储器，从而大大降低了设备的生产成本以及之后的维护成本，丰富了用户体验，降低了升级风险。

Description

基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统及方法
技术领域
本发明涉及设备应用升级技术领域，尤其涉及一种基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统及方法。
背景技术
目前多媒体终端设备(嵌入式设备)均采用如图1所示的架构，由非易失固态存储器、CPU、DDR组成，操作系统、应用程序、用户数据均存储于非易失固态存储中，当设备通电时，CPU从非易失固态存储芯片中载入BOOT(即 Boot Loader，它是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。通常， Boot Loader是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的Boot Loader几乎是不可能的，所以每一个嵌入式设备需要有其对应的Boot Loader程序)，再由BOOT载入操作系统，进而操作系统启动应用程序的过程。
这种设备的主要成本是非易失固态存储器、CPU、DDR，如果是移动设备则包括电池和屏幕。随着Android、iOS等操作系统的兴起，以及应用程序的快速发展，用户需要存储大量的多媒体信息，则要求非易失固态存储芯片的容量也越来越高，但随之而来的成本也大大提高(因为容量越大，存储芯片越贵)。
随着互联网的不断升级，带宽的不断提高，云存储因具有云端存储管理的优点(不占用本地内存)，可以实现自动化和智能化，既能提高存储效率，还能够实现规模效应和弹性扩展，降低运营成本，避免资源浪费，云存储成为了目前具有巨大潜力的业务。
对于机顶盒、客厅语音助手、音乐播放器、家庭游戏主机等多媒体设备，因非易失固态存储芯片的容量增大，成本也水涨船高，这大大提高了生产商的生产成本，导致产品价格上涨。
另外本地存储的方式，虽然速度较为快，但随着网络的发展，按照目前 100M、300M、1G宽带的普及，4G、5G的快速发展，其优势不断缩小。并且采用非易失存储的方式，由于操作系统、应用和用户数据均在存储在本地，操作系统的升级、应用的升级均需要从网络下载升级数据保存到DDR后，再进行升级，这个过程既浪费了用户时间，也大大增加了厂商升级的工作量和风险，并且带来了较差的用户体验。
发明内容
本发明提供一种基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统及方法，解决的技术问题是，现有先将升级数据下载到本地存储器的升级方式以及一些预制的操作系统和应用等，需要较高存储容量的存储器，增加生产成本，并且这种升级方式既浪费用户时间，还大大增加厂商升级的工作量和风险，并且带来较差的用户体验。
为解决以上技术问题，本发明提供一种基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统，包括CPU和连接所述CPU的DDR，还包括连接所述CPU的网卡，以及连接在所述CPU和网卡之间的模拟非易失固态存储器芯片，以及通过网络连接所述网卡的服务器；
所述模拟非易失固态存储器芯片用于初始化所述网卡以及为所述网卡配置网络；
所述网卡用于链接所述服务器，与所述服务器建立网络连接；
所述模拟非易失固态存储器芯片还用于根据所述网卡建立的所述网络连接上传设备信息并下载与所述设备信息对应的BOOT文件；以及初始化自身的传输接口、关闭对所述网卡的控制、使能所述CPU；以及驱动所述传输接口并将所述BOOT文件传输到所述CPU；
所述CPU用于加载传输而至的所述BOOT文件而启动BOOT程序并接管网卡，以及通过所述网卡下载操作系统及应用、传输终端数据；以及将设备运行期间产生的用户数据上传至服务器端进行存储。
所述DDR用于为所述CPU提供相应的程序及数据存储空间。
优选地，所述服务器包括启动引导服务器、操作系统服务器和终端数据存储服务器，分别用于向所述网卡提供所述BOOT文件、所述操作系统及应用、所述终端数据。
具体地，所述CPU还用于在启动BOOT程序后，启动并挂载网络根文件系统；以及在所述操作系统启动完毕后，挂载与所述应用相对应的应用网络文件系统；以及上传升级设备的终端升级数据到所述终端数据存储服务器。
具体地，所述模拟非易失固态存储器芯片的传输接口为SPI接口，所述CPU 采用其内部MCU的FLASH SPI接口连接所述传输接口。
本发明还提供一种基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法，具体包括步骤：
S1.设备通电，初始化网卡以及为所述网卡配置网络；
S2.上传设备信息到服务器端；
S3.设备操作系统及应用升级系统对服务器端存储的操作系统和应用进行升级；
S4.继续设备启动过程；
S5.将设备运行期间产生的用户数据上传至服务器端进行存储。
进一步地，所述的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法，所述步骤S4具体为：
S41.通过所述网卡及配置的所述网络下载服务器端与所述设备信息对应的 BOOT文件；
S42.加载所述BOOT文件；
S443.启动所述BOOT文件下的BOOT程序，通过所述网卡及配置的所述网络下载服务器端的操作系统及应用；
S44.通过所述网卡及配置的所述网络挂载服务器端的网络根文件系统；
S45.通过所述网卡及配置的所述网络挂载服务器端的应用网络文件系统。
本发明提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统，通过设置模拟非易失固态存储器芯片，以及通过网卡从云端的服务器上下载BOOT文件供CPU引导升级使用，然后控制CPU、网卡与服务器联通，可直接应用云端的BOOT文件系统进行启动和应用云端的升级数据进行升级，无需预制系统及将升级数据下载到本地存储器进行存储，从而实现了无非易失性存储器设备在线无感升级。
本发明提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法，以所述启动及在线无感升级系统为硬件载体，实现通过网卡联通服务器而直接下载 BOOT文件，并在启动BOOT程序后通过网卡联通服务器而直接挂载网络根文件系统和应用网络文件系统，可直接应用云端的BOOT文件系统进行启动和应用云端的升级数据进行升级，无需预制系统及将升级数据下载到本地存储器进行存储，从而实现了无非易失性存储器设备在线无感升级。
本发明提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统及方法，通过网卡链接云端的服务器进行升级文件的挂载，无需使用大容量的本地存储器，从而大大降低了设备的生产成本以及之后的维护成本，丰富了用户体验，降低了升级风险。
附图说明
图1是本发明实施例提供的现有嵌入式设备应用升级系统的模块结构图；
图2是本发明实施例提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统的模块结构图；
图3是本发明实施例提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统中MFC的程序设计流程图；
图4是本发明实施例提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统的启动流程图；
图5是本发明实施例提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统，其模块之间的连接关系如图2所示，包括CPU(10)和连接所述CPU(10)的 DDR(20)，还包括连接所述CPU(10)的网卡(30)，以及连接在所述CPU(10) 和网卡(30)之间的模拟非易失固态存储器芯片(MFC)，以及通过网络连接所述网卡(30)的服务器(40)；
所述模拟非易失固态存储器芯片(MFC)用于初始化所述网卡(30)以及为所述网卡(30)配置网络；
所述网卡(30)用于链接所述服务器(40)，与所述服务器(40)建立网络连接；
所述模拟非易失固态存储器芯片(MFC)还用于根据所述网卡(30)建立的所述网络连接上传设备信息并下载与所述设备信息对应的BOOT文件；以及 (在下载完BOOT文件后)初始化自身的传输接口、关闭对所述网卡(30)的控制、使能所述CPU(10)；以及驱动所述传输接口并将所述BOOT文件传输到所述CPU(10)；
所述CPU(10)用于加载传输而至的所述BOOT文件而启动BOOT程序并接管网卡(30)，以及通过所述网卡(30)下载操作系统及应用、传输终端数据 (此时，模拟非易失固态存储器芯片MFC到网卡30之间的通讯链路已经关闭)；所述CPU(10)还用于将设备运行期间产生的用户数据上传至服务器端进行存储。
所述DDR(20)用于为所述CPU(10)提供相应的程序及数据存储空间(主要是终端数据，每进行一次更新，所述DDR20要将本地与升级相关的终端数据包括当前终端的识别号、系统版本、软件版本、更新时间、更新内容等信息保存，或者在系统应用更新出现故障时保存应用程序等，容易理解若操作系统更新出现故障，不保存系统升级文件)。优选地，所述服务器(40)包括启动引导服务器(41)、操作系统服务器(42)和终端数据存储服务器(43)，分别用于向所述网卡(30)提供所述BOOT文件、所述操作系统及应用、所述终端数据 (根据不同的终端数据下载对应的升级文件)。
具体地，所述CPU(10)还用于在启动BOOT程序后，启动并挂载网络根文件系统；以及在所述操作系统启动完毕后，挂载与所述应用相对应的应用网络文件系统；以及上传升级设备的终端升级数据到所述终端数据(与升级相关的终端数据包括当前终端的识别号、系统版本、软件版本、更新时间、更新内容等信息上传到服务器)存储服务器(40)。
具体地，所述模拟非易失固态存储器芯片(MFC)的传输接口为SPI接口，所述CPU(10)采用其内部MCU的FLASH SPI接口连接所述传输接口。
参见图3，为模拟非易失固态存储器芯片(MFC)的程序设计流程图，可以见得：MFC上设置有LED指示灯，在其初始化网卡、配置网络、以及链接启动引导服务器、下载BOOT中任意一个步骤发生异常时，LED指示灯显示错误信息，并立马结束启动下载BOOT的流程。
参见图4，为本发明实施例提供的应用升级系统的启动流程图，结合图2理解，可以见得：在下载BOOT文件时，通信链路是启动引导服务器(41)→网卡(30)→MFC→CPU(10)；而在启动BOOT后，通信链路是操作系统服务器 (42)、终端数据存储服务器(43)→网卡(30)→CPU(10)→DDR(20)。
本发明实施例提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统，通过设置模拟非易失固态存储器芯片(MFC)，以及通过网卡(30)从云端的服务器(40)上下载BOOT文件供CPU(10)引导升级使用，然后控制CPU(10)、网卡(30)与服务器(40)联通，从而使得CPU(10)通过网卡(30)可直接应用云端的BOOT文件系统进行启动和应用云端的升级数据进行升级，无需预制系统及将升级数据下载到本地存储器进行存储，从而实现了无非易失性存储器设备在线无感升级。
参见图2的步骤流程图，本发明还提供基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法，具体包括步骤：
S1.设备通电，初始化网卡以及为所述网卡配置网络；
S2.上传设备信息到服务器端；
S3.设备操作系统及应用升级系统对服务器端存储的操作系统和应用进行升级；
S4.继续设备启动过程；
S5.将设备运行期间产生的用户数据上传至服务器端进行存储。
进一步地，所述的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法，所述步骤S4具体包括：
S41.通过所述网卡及配置的所述网络下载服务器端与所述设备信息对应的 BOOT文件；
S42.加载所述BOOT文件；
S443.启动所述BOOT文件下的BOOT程序，通过所述网卡及配置的所述网络下载服务器端的操作系统及应用；
S44.通过所述网卡及配置的所述网络挂载服务器端的网络根文件系统；
S45.通过所述网卡及配置的所述网络挂载服务器端的应用网络文件系统。
本发明实施例提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法，以所述嵌入式设备应用升级系统为硬件载体，实现通过网卡联通服务器而直接下载BOOT文件，并在启动BOOT程序后通过网卡联通服务器而直接挂载网络根文件系统和应用网络文件系统，可直接应用云端的BOOT文件系统进行启动和应用云端的升级数据进行升级，无需预制系统及将升级数据下载到本地存储器进行存储，从而实现了无非易失性存储器设备在线无感升级。
本发明实施例提供的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统及方法，通过网卡链接云端的服务器进行升级文件的挂载，无需使用大容量的本地存储器，从而大大降低了设备的生产成本以及之后的维护成本，丰富了用户体验，降低了升级风险。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统，包括CPU和连接所述CPU的DDR，其特征在于，还包括连接所述CPU的网卡，以及连接在所述CPU和网卡之间的模拟非易失固态存储器芯片，以及通过网络连接所述网卡的服务器；
所述模拟非易失固态存储器芯片用于初始化所述网卡以及为所述网卡配置网络；
所述网卡用于链接所述服务器，与所述服务器建立网络连接；
所述模拟非易失固态存储器芯片还用于根据所述网卡建立的所述网络连接上传设备信息并下载与所述设备信息对应的BOOT文件；以及始化自身的传输接口、关闭对所述网卡的控制、使能所述CPU；以及驱动所述传输接口并将所述BOOT文件传输到所述CPU；
所述CPU用于加载传输而至的所述BOOT文件而启动BOOT程序并接管网卡，以及通过所述网卡下载操作系统及应用、传输终端数据；以及将设备运行期间产生的用户数据上传至服务器端进行存储；
所述DDR用于为所述CPU提供相应的程序及数据存储空间。
2.如权利要求1所述的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统，其特征在于：所述服务器包括启动引导服务器、操作系统服务器和终端数据存储服务器，分别用于向所述网卡提供所述BOOT文件、所述操作系统及应用、所述终端数据。
3.如权利要求2所述的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统，其特征在于：所述CPU还用于在启动BOOT程序后，启动并挂载网络根文件系统；以及在所述操作系统启动完毕后，挂载与所述应用相对应的应用网络文件系统；以及上传升级设备的终端升级数据到所述终端数据存储服务器。
4.如权利要求2所述的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级系统，其特征在于：所述模拟非易失固态存储器芯片的传输接口为SPI接口，所述CPU采用其内部MCU的FLASH SPI接口连接所述传输接口。
5.基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法，其特征在于，具体包括步骤：
S1.设备通电，初始化网卡以及为所述网卡配置网络；
S2.上传设备信息到服务器端；
S3.设备操作系统及应用升级系统对服务器端存储的操作系统和应用进行升级；
S4.继续设备启动过程；
S5.将设备运行期间产生的用户数据上传至服务器端进行存储。
6.如权利要求5所述的基于云服务的嵌入式设备启动及在线无感升级方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：
S41.通过所述网卡及配置的所述网络下载服务器端与所述设备信息对应的BOOT文件；
S42.加载所述BOOT文件；
S443.启动所述BOOT文件下的BOOT程序，通过所述网卡及配置的所述网络下载服务器端的操作系统及应用；
S44.通过所述网卡及配置的所述网络挂载服务器端的网络根文件系统；
S45.通过所述网卡及配置的所述网络挂载服务器端的应用网络文件系统。
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