CN110708205A - 通过网关对设备进行fota的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种通过网关对设备进行FOTA的方法及系统,涉及软件技术领域,该方法包括:步骤一,在设备端安装网关,双方以485串口方式进行通讯,网关通过GPRS/LAN方式与云端服务器通讯;步骤二,通过供应商应用将固件升级包上传到云端服务器;步骤三,云端服务器将固件升级包按设定长度进行拆包;步骤四,根据升级指令,云端服务器将拆包后的一数据包下达至网关,网关将数据包解析为Modbus,然后将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash;步骤五,重复步骤四,直至完成所有数据包的写入工作;步骤六,设备控制器根据升级机制,进入升级状态。本申请提供的方法,可在设备本身没有联网的基础上实现固件远程升级,不用上门就能进行设备的升级。

Description

通过网关对设备进行FOTA的方法及系统
技术领域
本申请涉及软件技术领域,具体地涉及一种通过网关对设备进行FOTA的方法及系统。
背景技术
FOTA(Firmware Over-The-Air)即空中下载软件升级,其本质是固件升级,包括驱动、系统、功能、应用等的升级。主要指通过云端升级技术,为具有连网功能的设备:例如手机、平板电脑、便携式媒体播放器、移动互联网设备等提供固件升级服务。
除了上述自身具备联网功能的终端设备外,一些通用机械设备也需要FOTA,例如,通用机械设备。
通用机械设备广泛应用于工业生产的各个领域,设备制造厂商为了给设备用户提供更好的服务,在设备的使用到一定的时间或者设备出现故障之后会将对设备进行固件升级服务。
目前主要的实现故障升级的方式有:一、厂家售后人员到设备用户的使用现场,将固件升级文件导入到系统内进行升级;二、厂家直接将固件升级包通过文件传输的形式发给设备用户,由用户的设备操作者将固件升级包导入到控制器内,进行设备固件升级;三、设备本身需要通过LAN进行联网,通过网线远程将升级固件包发送到设备,从而实现升级。
显然,第一种和第二种升级方式,其操作较复杂,效率较低,浪费人力和时间;而第三种升级方式,需要设备本身具有LAN联网功能,而一些通用设备并不具备该功能,通用机械设备一般具有485接口与外部设备进行通讯连接。
因此,现有技术缺少一种针对不具备联网功能的通用机械设备,做固件升级的高效、快捷的方法。
发明内容
本发明专利解决的技术问题是如何对通用机械设备,特别是不具备联网功能的通用机械设备进行固件升级。
为解决上述技术问题,本申请实施例提供一种通过网关对设备进行FOTA的方法,包括:
步骤一,在设备端安装网关,双方以485串口方式进行通讯,网关通过GPRS/LAN方式与云端服务器通讯;
步骤二,通过供应商应用将固件升级包上传到云端服务器;
步骤三,云端服务器将固件升级包按设定长度进行拆包;
步骤四,根据供应商应用下达的升级指令,云端服务器将拆包后的一数据包下达至网关,网关将数据包解析为Modbus,然后将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash;
步骤五,重复步骤四中数据包的下达、解析和写入过程,直至完成所有数据包的写入工作;
步骤六,设备控制器根据升级机制,进入升级状态。
在上述技术方案中,进一步的,所述步骤三包括:
约定一种网关与设备控制器之间数据传输的长度,云端服务器将固件升级包按该长度进行拆包,等待被传输到设备控制器。
在上述技术方案中,进一步的,所述步骤四中根据供应商应用下达的升级指令,云端服务器将拆包后的一数据包下达至网关包括:
供应商应用向云端服务器下达升级指令;
云端服务器通过网关向设备控制器发送升级通知;
设备控制器收到升级通知后进行校验,并将校验结果返回云端服务器;
云端服务器对校验结果进行解析;
若校验不通过,则进行提示不支持更新,升级结束;若结果为校验通过,则云端服务器将拆包后的一数据包下达至网关。
在上述技术方案中,进一步的,在网关将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash之后,还包括:
设备控制器收到文件后,返回数据包的Index给网关,网关将信息反馈回云端服务器;
若云端服务器在设定的时间内未收到网关反馈的Index,则判定该数据包接收失败;
若云端服务器在设定的时间内收到网关反馈的Index,判定该数据包接收成功,云端服务器继续下发下一个数据包。
在上述技术方案中,进一步的,云端服务器每接收到一个返回的Index,同时会判断该数据包是否为最后一个数据包;
若不是,则继续下发下一个数据包;若是,则进行文件校验;
若校验不通过,则显示文件下达不成功;若校验通过,则进入步骤六。
在上述技术方案中,进一步的,文件校验具体包括:
云端服务器下发查询指令,通过网关传输到设备控制器中,设备控制器接收到查询指令后,对已经接收到的数据包进行合并并且校验文件是否正确,并将结果通过网关反馈回云端,云端服务器接收到结果信息并解析;若解析结果符合预设规则则校验通过,若解析结果不符合预设规则则校验不通过。
在上述技术方案中,进一步的,若判定该数据包接收失败后,重发有断点续存机制。
在上述技术方案中,进一步的,若云端服务器在设定的时间内未收到网关反馈的Index,则判定该数据包接收失败;之后:
云端服务器会再次下达查询数据包的Index的指令;
设备控制器根据该指令查询接收到的最新数据包的Index,并通过网关返回给云端服务器;
云端服务器收到该Index后,判断该数据包是否为最后一个数据包;
若不是,则继续下发下一个数据包;若是,则进行文件校验;
若校验不通过,则显示文件下达不成功;若校验通过,则进入步骤六。
在上述技术方案中,进一步的,还包括:
步骤七,云端服务器定时查询设备控制器固件版本号,若该固件版本号与云端服务器保存的固件升级包的版本号一致,则提示升级成功;
若该固件版本号与云端服务器保存的固件升级包的版本号不一致,则进入再一次查询;当连续重复查询的次数超过设定值时,则提示更新失败。
此外,本申请还提供一种通过网关对设备进行FOTA的系统,包括供应商应用、云端服务器、网关以及设备控制器;所述供应商应用与云端服务器通讯连接,用于将固件升级包上传到云端服务器以及向云端服务器发送升级指令;云端服务器用于将固件升级包按设定长度进行拆包,并将拆包后的数据包下达至网关;所述网关用于将数据包解析为Modbus,然后将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash;所述设备控制器能够根据升级机制,进入升级状态。
与现有技术相比,本申请实施例的技术方案具有以下有益效果:
本申请提供的通过网关对设备进行FOTA的方法,可在设备本身没有联网的基础上实现固件远程升级;设备供应商的售后服务人员不用上门就能进行设备的升级,大大减轻了设备供应商的售后压力,同时也提高了设备用户的体验。
附图说明
图1是本申请实施例的一种通过网关对设备进行FOTA的方法的流程示意图;
图2是本申请实施例的一种通过网关对设备进行FOTA的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施例做详细的说明。显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
图1是本申请实施例的一种通过网关对设备进行FOTA的方法的流程示意图。
如图1所示,本申请实施例的一种通过网关对设备进行FOTA的方法,包括:
步骤一,在设备端安装网关,双方以485串口方式进行通讯,网关通过GPRS/LAN等方式与云端进行通讯;以实现“服务器-网关-设备控制器”之间的有效连接。
步骤二,通过供应商应用将固件升级包上传到云端服务器;
步骤三,云端服务器将固件升级包按设定长度进行拆包;
步骤四,根据供应商应用下达的升级指令,云端服务器将拆包后的一数据包下达至网关,网关将数据包解析为Modbus,然后将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash;
步骤五,重复步骤四中数据包的下达、解析和写入过程,直至完成所有数据包的写入工作;
步骤六,设备控制器根据升级机制,进入升级状态。
相较于现有技术,本申请提供的通过网关对设备进行FOTA的方法,可在设备本身没有联网的基础上实现固件远程升级;设备供应商的售后服务人员不用上门就能进行设备的升级,大大减轻了设备供应商的售后压力,同时也提高了设备用户的体验。
具体应用例:
在该应用例中,通过网关对设备进行FOTA的方法包括:
第1步:在设备端安装网关,双方以485串口方式进行通讯,网关通过GPRS/LAN方式与云端服务器通讯;实现“服务器-网关-设备控制器”之间的有效连接;
第2步:通过供应商应用将设备升级文件上传到云端服务器,云端服务器对固件升级包进行存储,定义该固件升级包的版本号为“V2.0”;
第3步:约定一种网关与设备控制器之间数据传输的长度,例如240个字节,云端服务器将固件升级包按该长度进行拆包,等待被传输到设备控制器。
第4步:选定需要升级的设备,在供应商应用进行升级操作。云端服务器通过网关向设备控制器发送升级通知,设备控制器收到升级通知后进行校验,并将校验结果返回云端服务器,云端服务器进行解析,如果结果为不通过,则进行提示“该设备不支持更新”,该升级结束;如果结果为校验通过,进入下一步;
第5步:云端服务器下达数据包给网关,网关将该数据包解析为Modbus,然后将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash,设备控制器收到该数据包后,返回数据包的Index给网关,网关将信息反馈回云端服务器;
第6步:约定一个数据接受的反馈时间2S,云端服务器在数据包下发后开始计时。如果在2S内云端服务器没有收到设备控制器回复的Index,则视为传输中断,如果需要重新再次下达文件升级包,系统存在断点续存机制;如果云端服务器在2S内收到该信息,则判定为该数据包接受成功;
第7步:云端服务器每接受到一个返回的Index,同时会判断该数据包是否为最后一个数据包,如果不是,则继续下发下一个数据包,如果是最后一个数据包,则发送查询数据是否一致指令;
第8步:文件校验,云端服务器下发查询指令,通过网关传输到设备控制器中,设备控制器接收到该指令后,对已经接收到的数据包进行合并并且校验文件是否正确,并将结果通过网关反馈回云端服务器,云端服务器接受到该信息并解析,如果校验出结果不符合,则在应用系统内提示:文件下达不成功,请重试。如果是已经校验通过,则设备进入固件升级阶段;
第9步:断点续存机制:当超时未收到设备控制器返回来的信息,云端服务器会再次下达查询下一个数据包的Index,该指令通过网关到达设备控制器内,设备控制器收到该信息后查询接受到的最新数据包的Index,并通过网关返回给云端服务器,同样,云端服务器收到该Index后判断是否为最后一包,如果不是,则继续下发下一个数据包,如果是最后一包,则进本阶段的第8步即文件校验。
第10步:经过以上步骤,设备已经接收到正确的升级文件。此时,设备根据自己的升级机制,进入升级状态。
第11步:云端服务器需要设置定时查询任务,云端服务器下达查询设备控制器固件版本号的指令,该指令通过网关到达设备控制器,设备控制器接收到指令之后返回设备当前固件版本号,当固件版本号与云端服务器保存的升级文件的版本号一致,“本案例即版本为V2.0”,则提示“升级成功”,否则进入下一次查询;
第12步:云端服务器设置查询的次数为n,最高查询次数为5,每次云端服务器下发查询指令后,对查询次数进行次数累计计算n=n+1,当云端服务器判断结果为“版本号未更新”时,在进入下一次查询之前,需校验实际查询次数是否等于设定的最高查询次数(n-5<0)。如果结果为小于0,则云端服务器继续下发查询固件版本的指令,如果结果等于0,则云端服务器停止查询,系统判断该更新失败。应用系统提示:“固件更新失败!”。
本申请提供的通过网关对设备进行FOTA的方法,具有至少以下技术优点:
1. 通过网关与机电设备的设备控制器以485 串口方式连接,网关通过GPRS或者LAN等方式与服务器连接,服务器与终端应用的载体连接,从而实现“设备—网关—云端服务器—供应商应用”之间数据的双向传输。用户可以在自己的web或者app即可在远程实现将升级文件的上传以及下达。设备制造厂家人员在得到设备用户的许可情况下,即可实现对设备远程进行升级。
2. 拆包并组包机制:设备更新包经过拆包后,分包下达到设备控制器,当所有数据包到达设备控制器之后,云端服务器下达查询指令,设备控制器接收到指令后对所有数据包进行合并,然后进行校验。此机制保证升级包的下达能够符合网关与设备控制器之间的通讯格式即分包传输,同时也能保证设备升级时候数据包的完整性。
3. 文件下达的反馈机制:云端服务器对文件进行拆包,在每一包数据中添加标识Index,以辨别他在这个数据包内位置,当设备控制器收到该数据包后,反馈该Index给云端服务器,云端服务器接收到该反馈信息后,即可判别该数据包已经被成功接收。从而云端服务器继续向设备控制器下达下一个数据包。此机制保证云端服务器下达文件的连续性。
4. 断点续存机制:在文件下达的过程中,网络通讯等问题可能会造成数据包的传输失败,为此本发明专利在方案实现的过程中增加断点续存机制。在云端服务器下达的数据包中增加唯一性标识,当设备控制器成功接受数据包时会将该Index通过网关返回给云端服务器。在限定时间内云端服务器收到该Index则判断为数据包已经下发成功;云端服务器超期未收到设备控制器返回的Index,则判断为数据包下发失败。当数据包出现下发失败的时候,云端服务器会发送查询Index指令,设备控制器收到指令后返回最新下载成功数据包的Index,云端服务器收到该Index后,先判断是否为最后一包,如果不是,则继续下发第Index+1包数据。以上过程能够保证更新文件在受各种原因干扰传输中断后能够在上一次传输的基础上继续完成数据传输任务。
5. 在设备控制器端建立标识,用于标示当前设备的固件版本。云端服务器下达固件完毕后,设备进入升级状态,设备升级完成后,设备控制器会该标识改为最新的固件版本号。云端服务器通过校验当前固件版本与更新包的版本是否一致,如果一致则表明升级成功,如果不一致则表明升级未成功。设定云端服务器查询次数的上限,当查询次数达到上限次数,则表明在规定时间内设备没有升级完成。
图2是本申请实施例的一种通过网关对设备进行FOTA的系统的结构示意图。
如图2所示,本申请还提供一种通过网关对设备进行FOTA的系统,用于实现上述对设备进行FOTA的方法。该系统包括供应商应用1、云端服务器2、网关3以及设备控制器4;所述供应商应用1与云端服务器2通讯连接,用于将固件升级包上传到云端服务器2以及向云端服务器2发送升级指令;云端服务器2用于将固件升级包按设定长度进行拆包,并将拆包后的数据包下达至网关3;所述网关3用于将数据包解析为Modbus,然后将数据写入到设备控制器4的寄存器并同步至Flash;所述设备控制器4能够根据升级机制,进入升级状态。
虽然本申请披露如上,但本申请并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本申请的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本申请的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,包括:
步骤一,在设备端安装网关,双方以485串口方式进行通讯,网关通过GPRS/LAN方式与云端服务器通讯;
步骤二,通过供应商应用将固件升级包上传到云端服务器;
步骤三,云端服务器将固件升级包按设定长度进行拆包;
步骤四,根据供应商应用下达的升级指令,云端服务器将拆包后的一数据包下达至网关,网关将数据包解析为Modbus,然后将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash;
步骤五,重复步骤四中数据包的下达、解析和写入过程,直至完成所有数据包的写入工作;
步骤六,设备控制器根据升级机制,进入升级状态。
2.根据权利要求1所述的通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,所述步骤三包括:
约定一种网关与设备控制器之间数据传输的长度,云端服务器将固件升级包按该长度进行拆包,等待被传输到设备控制器。
3.根据权利要求1所述的通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,所述步骤四中根据供应商应用下达的升级指令,云端服务器将拆包后的一数据包下达至网关包括:
供应商应用向云端服务器下达升级指令;
云端服务器通过网关向设备控制器发送升级通知;
设备控制器收到升级通知后进行校验,并将校验结果返回云端服务器;
云端服务器对校验结果进行解析;
若校验不通过,则进行提示不支持更新,升级结束;若结果为校验通过,则云端服务器将拆包后的一数据包下达至网关。
4.根据权利要求1或3所述的通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,在网关将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash之后,还包括:
设备控制器收到文件后,返回数据包的Index给网关,网关将信息反馈回云端服务器;
若云端服务器在设定的时间内未收到网关反馈的Index,则判定该数据包接收失败;
若云端服务器在设定的时间内收到网关反馈的Index,判定该数据包接收成功,云端服务器继续下发下一个数据包。
5.根据权利要求4所述的通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,
云端服务器每接收到一个返回的Index,同时会判断该数据包是否为最后一个数据包;
若不是,则继续下发下一个数据包;若是,则进行文件校验;
若校验不通过,则显示文件下达不成功;若校验通过,则进入步骤六。
6.根据权利要求5所述的通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,文件校验具体包括:
云端服务器下发查询指令,通过网关传输到设备控制器中,设备控制器接收到查询指令后,对已经接收到的数据包进行合并并且校验文件是否正确,并将结果通过网关反馈回云端,云端服务器接收到结果信息并解析;若解析结果符合预设规则则校验通过,若解析结果不符合预设规则则校验不通过。
7.根据权利要求4所述的通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,若判定该数据包接收失败后,重发有断点续存机制。
8.根据权利要求7所述的通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,若云端服务器在设定的时间内未收到网关反馈的Index,则判定该数据包接收失败;之后:
云端服务器会再次下达查询数据包的Index的指令;
设备控制器根据该指令查询接收到的最新数据包的Index,并通过网关返回给云端服务器;
云端服务器收到该Index后,判断该数据包是否为最后一个数据包;
若不是,则继续下发下一个数据包;若是,则进行文件校验;
若校验不通过,则显示文件下达不成功;若校验通过,则进入步骤六。
9.根据权利要求1所述的通过网关对设备进行FOTA的方法,其特征在于,还包括:
步骤七,云端服务器定时查询设备控制器固件版本号,若该固件版本号与云端服务器保存的固件升级包的版本号一致,则提示升级成功;
若该固件版本号与云端服务器保存的固件升级包的版本号不一致,则进入再一次查询;当连续重复查询的次数超过设定值时,则提示更新失败。
10.一种通过网关对设备进行FOTA的系统,其特征在于,包括供应商应用、云端服务器、网关以及设备控制器;所述供应商应用与云端服务器通讯连接,用于将固件升级包上传到云端服务器以及向云端服务器发送升级指令;云端服务器用于将固件升级包按设定长度进行拆包,并将拆包后的数据包下达至网关;所述网关用于将数据包解析为Modbus,然后将数据写入到设备控制器的寄存器并同步至Flash;所述设备控制器能够根据升级机制,进入升级状态。
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