CN111651174A

CN111651174A - 一种mcu程序远程升级方法和系统

Info

Publication number: CN111651174A
Application number: CN202010326017.1A
Authority: CN
Inventors: 陈超鑫; 范律; 肖林松
Original assignee: Willfar Information Technology Co Ltd
Current assignee: Willfar Information Technology Co Ltd
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2020-09-11

Abstract

本发明涉及一种MCU程序远程升级方法和系统。一种MCU程序远程升级方法，包括步骤：S1、MCU通过远程通信从服务器接收更新程序包和校验数据，并存储在外设存储器中；S2、MCU根据所述校验数据对所述更新程序包进行校验，判定所述更新程序包是否正确，若是，则执行步骤S3；若否，则反馈程序更新失败信息；S3、MCU重启，运行BOOT程序，将当前使用的系统程序和运行数据存储在所述外设存储器中；S4、将所述更新程序包写入所述MCU的内部存储器中，进行系统升级。本方法是将更新程序包存储在外设存储器中，然后在校验成功的情况下进行程序升级，能够可靠的接收最新版本的MCU程序，同时还能合理的对MCU程序的版本进行管理，并处理升级过程的各种异常情况。

Description

一种MCU程序远程升级方法和系统

技术领域

本发明涉及嵌入式系统，尤其涉及一种MCU程序远程升级方法和系统。

背景技术

随着ARM公司Cortex M系列CPU核技术的发展，基于Cortex M核设计的MCU越来越多，Cortex M核系列MCU在各厂家使用也越来越多。由于产品规划等各种原因，发货前很多需求并不十分明确，各功能并不完善，有些功能还需要在现场不断验证完善。产品在现场运行一段时间后，极有可能要升级。现场使用中会发现存在一系列问题，主要表现如下：1.在其上运行的应用任务越来越复杂，功能越来越强，要求处理的数据显著增加。2.有些产品在现场运行一段时间后，还必须满足客户新提的需求，为其增加新的功能。3.现场运行后可能发现一些不完善的功能模块或特定条件下触发的异常，不得不进行修改，修改后的软件需要升级。4.由于产品安装相当分散，并且有外壳保护，要升级就得跑现场并开盖。5.需使用仿真器或离线编程器升级，仿真器或离线编程器必须上电，还需要让编程线缆与MCU升级接口相连。6.目前市面上基于Cortex M核设计的MCU，RAM FLASH容量配置相对较少，对升级也造成一定影响。7.Cortex M0核没有提供，中断向量表重定位寄存器，向量表只能保存在0地址开始的区域。

一般情况下，现场运行产品很大概率需要软件升级，现在针对MCU内部程序升级的方式还处于到装置现场进行人工升级，因此升级会相当麻烦，浪费大量人力物力，实施过程相当困难。为解决上述问题，必须支持智能远程自动升级，并且升级的可靠性必须得到保证。由于基于Cortex M核设计的MCU，其上运行的应用任务越来越复杂，功能越来越强，要求处理的数据也显著增加。在使用过程中，可能为满足客户要求增加新的功能模块，或者特定条件下触发的异常，必须对软件进行升级。但升级受各种因素制约，本地或手动升级会相当麻烦，几乎不具可操作性，给产品相关人员带来各种麻烦。项目中必须增加智能远程自动升级功能，才能确保系统长时间安全可靠运行。

专利号为ZL 201520252827.1的专利文献公开了一种基于微处理器的FPGA远程在线升级系统，其包括集成在设备端的可编程逻辑门阵列FPGA和微处理器，以及与微处理器通过以太网的方式通信连接的远端计算机，还包括：与所述微处理器通信连接的闪存；其中，所述微处理器通过串行外围设备接口SPI总线与可编程逻辑门阵列FPGA通信连接，以使所述闪存作为可编程逻辑门阵列FPGA升级程序的存储器。但是依然不能有效解决上述问题。

因而现有的针对MCU内部程序的升级方法存在不足，还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种MCU程序远程升级方法和系统，能够对MCU进行稳定可靠的远程自动升级，保证现场嵌入式系统能顺利升级，确保嵌入系统长时间稳定可靠运行。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种MCU程序远程升级方法，包括步骤：

S1、MCU通过远程通信从服务器接收更新程序包和校验数据，并存储在外设存储器中；

S2、MCU根据所述校验数据对所述更新程序包进行校验，判定所述更新程序包是否正确，若是，则执行步骤S3；若否，则反馈程序更新失败信息；

S3、MCU重启，运行BOOT程序，将当前使用的系统程序和运行数据存储在所述外设存储器中；

S4、将所述更新程序包写入所述MCU的内部存储器中，进行系统升级。

优选的所述的MCU程序远程升级方法，还包括步骤：

S5、在所述更新程序包完全写入所述内部存储器中后，对系统版本信息进行校验，判定是否与所述校验数据一致，若是，则升级成功；若否，则升级失败，执行步骤S6；

S6、判定连续的升级失败次数是否超过预定值，若是，则反馈程序更新失败信息；若否，则执行步骤S4。

优选的所述的MCU程序远程升级方法，在步骤S6中，在反馈程序更新失败信息后，所述BOOT程序将备份的系统程序写入到MCU的内部存储器中。

优选的所述的MCU程序远程升级方法，在步骤S1中，MCU在接收所述更新程序包时，还接收BOOT程序更新文件和BOOT校验码，并存储在所述外设存储器中。

优选的所述的MCU程序远程升级方法，使用所述BOOT校验码对所述BOOT程序更新文件进行校验，在校验成功的基础上，对BOOT程序进行更新。

优选的所述的MCU程序远程升级方法，在升级过程中，所述服务器同时连接多个所述MCU，同时对多个所述MCU进行系统升级。

优选的所述的MCU程序远程升级方法，所述外设存储器进行存储时执行以下步骤：

S11、块/页擦除：对于指定的扇区进行数据擦除；

S12、数据写入：将准备存储的数据对所述存储器执行页写入后进行存储。

一种应用所述MCU程序远程升级方法的MCU程序远程升级系统，包括服务器、MCU和外设存储器；所述服务器与所述MCU之间通信连接；所述MCU与所述外设存储器连接；

所述MCU中具有备份程序、应用程序和BOOT程序。

优选的所述的MCU程序远程升级系统，所述外设存储器的扇区包括系统程序备份扇区、更新程序扇区和外设BOOT扇区；

所述系统程序备份扇区用于存储系统程序备份数据；所述更新程序扇区用于存储所述更新程序包的数据；所述BOOT扇区用于存储BOOT程序更新文件。

优选的所述的MCU程序远程升级系统，所述外设存储器为FLASH存储器。

相较于现有技术，本发明提供的一种MCU程序远程升级方法和系统，本方法是将更新程序包存储在外设存储器中，然后在校验成功的情况下进行程序升级，能够可靠的接收最新版本的MCU程序，同时还能合理的对MCU程序的版本进行管理，并处理升级过程的各种异常情况，保证MCU正常运行。

附图说明

图1是本发明提供的MCU程序远程升级方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供一种MCU程序远程升级系统，包括服务器、MCU和外设存储器；所述服务器与所述MCU之间通信连接；所述MCU与所述外设存储器连接；

所述MCU中具有备份程序、应用程序和BOOT程序。

具体的，本发明中MCU程序是指运行任意一种类型的需要微控处理器的电子设备上，具体型号，诸如电能表、蓝牙音箱等。本系统专门用于针对所述MCU程序的升级，所述备份程序还用于备份电子设备平时运行所产生的系统数据，在本发明中主要用于将应用程序备份到所述外设存储器中；所述应用程序为本系统中需要更新的程序，用于MCU正常运行，同时保证更新程序包的正常下载；所述BOOT程序用于在所述更新程序包校验成功后，执行程序升级操作。所述外设存储器优选为flash存储器，当然也可以是其他存储器，例如所述外设存储器为FLASH存储器。

作为优选方案，本实施例中，所述外设存储器的扇区包括系统程序备份扇区、更新程序扇区和外设BOOT扇区；

具体的，所述备份程序、所述应用程序、所述BOOT程序均与所述外设存储器中的系统程序备份扇区、更新程序扇区和外设BOOT扇区一一对应，例如所述备份程序所备份的文件都将存储在所述系统程序备份扇区。如此保证数据不会重叠写入，造成数据错误。

相应的，本发明还提供一种MCU程序远程升级方法，包括步骤：

一般情况下，普通的MCU内部具有内部存储器，其大小一般为256k；具体内容为MCU内置256K字节FLASH，Boot分配16K字节为例。Boot程序存放在0x00000000—0x00004000(一般情况下，存储器的物理扇区内都是以十六进制的方式进行标示)区域中，中断向量表存放在0x00000000开始处，应用程序从0x00004000处开始存放。若应用程序小于112K，升级备份区则从0x00020000处开始。若应用程序大于112K,升级备份区需存放在外部FLASH或EEPROM中。在IAR(一种编译工具)中可以通过icf(一种文件格式)文件指定存储区域或通过分散加载技术实现程序指定地址的存放。

优选的，在需要对所述MCU的应用程序进行升级的时候，会先通过所述服务器向所述MCU发送升级指令，所述MCU应答后，所述服务器向所述MCU发送所述更新程序包和校验码等数据，所述MCU进而执行步骤S1-S4。作为优选方案，本实施例中，所述外设存储器进行存储时执行以下步骤：

S11、块/页擦除：对于指定的扇区进行数据擦除；

所述MCU在确认有新版本程序需要更新时，将调用FLASH擦除/读/写函数，将新版本程序更新到FLASH指定地址处：

1).FLASH块/页擦除：直接用擦除命令进行块或页擦除；

2).FLASH读数据：直接读取FLASH中指定地址的内容；

3).FLASH页写数据：只支持页写入，写入前必须是擦除后的块或页。写入后读出FLASH中的内容与要写的数据比较，若一致表示写成功，不一致则写失败。

作为优选方案，本实施例中，为了保证升级后的程序的准确性，本发明提供的方法还包括步骤：

优选的，所述预定值为3-5次，所述预定值定的过高将会浪费时间，过低无法确定是否真实出现错误。

作为优选方案，本实施例中，为了保证在程序升级失败后，所述MCU还能正常运行，需要将原本备份的系统还原，因此在步骤S6中，在反馈程序更新失败信息后，所述BOOT程序将备份的系统程序写入到MCU的内部存储器中。

一般情况下，所述MCU不止需要升级应用系统，还需要升级BOOT程序，此时作为优选方案，本实施例中，在步骤S1中，MCU在接收所述更新程序包时，还接收BOOT程序更新文件和BOOT校验码，并存储在所述外设存储器中。

作为优选方案，本实施例中，使用所述BOOT校验码对所述BOOT程序更新文件进行校验，在校验成功的基础上，对BOOT程序进行更新。优选的，所述应用程序升级和所述BOOT程序升级需要二者配合升级，即对于所述应用程序的升级，需要使用所述BOOT程序执行，对于所述BOOT程序的升级由所述应用程序进行，这样就可以保证升级过程中，自身程序不受干扰，保证MCU的稳定运行。

在日常生活中，往往对于所述MCU的使用时批量的，例如对于若干个电能表内的所述MCU同时升级，就需要批量程序升级，因此作为优选方案，在升级过程中，所述服务器同时连接多个所述MCU，同时对多个所述MCU进行系统升级。

作为优选方案，本实施例中，所述更新程序包为二进制文件。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种MCU程序远程升级方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的MCU程序远程升级方法，其特征在于，还包括步骤：

3.根据权利要求2所述的MCU程序远程升级方法，其特征在于，在步骤S6中，在反馈程序更新失败信息后，所述BOOT程序将备份的系统程序写入到MCU的内部存储器中。

4.根据权利要求1所述的MCU程序远程升级方法，其特征在于，在步骤S1中，MCU在接收所述更新程序包时，还接收BOOT程序更新文件和BOOT校验码，并存储在所述外设存储器中。

5.根据权利要求4所述的MCU程序远程升级方法，其特征在于，使用所述BOOT校验码对所述BOOT程序更新文件进行校验，在校验成功的基础上，对BOOT程序进行更新。

6.根据权利要求1所述的MCU程序远程升级方法，其特征在于，在升级过程中，所述服务器同时连接多个所述MCU，同时对多个所述MCU进行系统升级。

7.根据权利要求1-6任一所述的MCU程序远程升级方法，其特征在于，所述外设存储器进行存储时执行以下步骤：

S11、块/页擦除：对于指定的扇区进行数据擦除；

8.一种应用权利要求1-7任一所述的MCU程序远程升级方法的MCU程序远程升级系统，其特征在于，包括服务器、MCU和外设存储器；所述服务器与所述MCU之间通信连接；所述MCU与所述外设存储器连接；

所述MCU中具有备份程序、应用程序和BOOT程序。

9.根据权利要求8所述的MCU程序远程升级系统，其特征在于，所述外设存储器的扇区包括系统程序备份扇区、更新程序扇区和外设BOOT扇区；

10.根据权利要求8所述的MCU程序远程升级系统，其特征在于，所述外设存储器为FLASH存储器。