CN112230967A - 一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法，包括：在所述光模块MCU中，设置启动加载Bootloader区、多个固件APP区域、KEY值序列标记区域、固件APP参数信息区；所述光模块能够根据所述固件APP参数信息区记录的状态信息、KEY值序列标记区域标记的KEY值跳转至对应的固件APP，在所述固件APP中下载或运行相应的应用程序。在传统分区的架构下，设置多个固件APP分区，并采用KEY值序列标记的方式标记模块当前的固件APP使用情况，通过固件APP参数信息区确定当前对应的固件APP，在更新固件过程中，使用该方法来实现固件APP的试运行、固件APP的版本回退功能，以及固件APP的切换功能。

Description

一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法。

背景技术

用于光电转换的光模块(Optical module)由光电子器件(包括收发两部分)、驱动电路、和核心控制单元组成，其作用就是在通信网络中，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号，从而达到降低成本和提升通信速率等目的。现阶段几乎所有光模块在设计中都会有微处理器，部分光模块选择51单片机作为微处理器，部分光模块选择ARM(RISC微处理器)内核的单片机作为MCU(微处理器单元)，因此，既然有MCU存在，就自然而然伴随着MCU的固件更新。

MCU运行的程序存储在Flash(闪存)缓存中，该运行的程序分为Bootloader(引导加载)程序及固件，其中，Bootloader是升级引导程序，在写入Flash缓存之后不再改变，固件是光模块的应用程序。随着光模块功能的不断完善，固件需要进行版本更新或漏洞修复，即为固件需要进行升级。目前，传统的光模块固件分区示意图如图1所示，其具体升级的步骤为：光模块的MCU接收到Host发送的固件升级命令后，光模块MCU从当前正在运行的固件APP程序跳转到Boot loader程序，然后，在Bootloader中对待更新的固件进行一系列校验和判断，由于只有一个APP区域，因此需要利用新的固件程序覆盖掉原Flash中的APP固件程序，当新的固件APP程序更新结束后，模块MCU再复位或者跳转运行更新后的固件APP，从而完成固件升级。这类光模块固件升级方法，虽然原理简单，但是缺点也很明显。首先，这种方案在升级固件APP的过程中，没有能够规避升级失败带来的风险。任何固件升级都存在升级失败的情况，有些是因为噪声干扰，导致更新的APP数据错误，从而APP导致APP无法运行，有些是因为更新后的APP本身就存在功能异常，如果这种方案在升级过程中遇到这些异常情况后，整个光模块将无法工作，也无法恢复到原来的固件；其次，这种方案更新固件APP的一大特点是更新前必须先把当前的APP全部擦除，然后才能更新新的APP，这样的操作势必导致模块当前的业务中断，等待更新后再次恢复通信业务，无法为客户保证良好的体验感。

此外，在公开号为CN105912356A、名为“一种支持版本回退的光模块固件程序在线升级方法”的中国发明专利中，公开了一种全新的光模块固件升级方法，该方法删除了传统方式中的Bootloader区域，将Bootloader功能融合到了APP中实现，通过重写中断向量表来实现两个APP多个APP之间的切换和升级。具体的模块固件分区示意图如图2所示：其所公开的方案中由于没有Bootloader，Flash起始地址就是一个应用程序中断向量表，而且在升级固件APP的过程中会不停的更新这个单片机程序入口，如果出现异常，那么光模块将直接不能工作，而且是毁灭性的损坏，要修复就只能召回原厂重新走一遍生产流程；所述的用中断向量区来替换占空间稍大的Bootloader的描述，实际上是将传统的Bootloader核心功能嵌入到了每一个固件APP中，由固件APP来实现其它固件APP的升级，从实际情况来看，并没有起到省空间的作用，相反却占用了每一个固件APP内的额外空间，且带来了前述的严重风险；另外，由于使用了多个固件APP，那么在固件生成过程中，每一个固件APP占用的flash地址势必不一样，而在客户端的光模块，因为固件升级的需要，肯定同一时间存在着使用多个APP版本的光模块，如图3所示：那么要想实现为客户端的每一个光模块升级固件的需求，就必须在模块出厂后清楚的记录每一只模块的工作状况和APP使用情况，只有这样，才能在升级客户端模块固件的时候，提供实际需要的那一个固件APP。全球光模块的需求量是一个无法估量的数字，如果要记录这些模块的APP版本使用情况，那增加的维护成本已经大到无法承担的境地。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的光模块固件程序在线升级失败后无法回退或者回退成本高的问题，提供一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法，其特征在于，在所述光模块MCU中设置启动加载Bootloader区、多个固件APP区域、KEY值序列标记区域、固件APP参数信息区；

所述光模块能够根据所述固件APP参数信息区记录的状态信息、KEY值序列标记区域标记的KEY值跳转至对应的固件APP，在所述固件APP中下载或运行相应的应用程序。

优选的，一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法中，所述光模块能够根据所述固件APP参数信息区记录的状态信息确定所述固件APP是否完整，若是，则标记其为正常状态，若否，则标记为异常状态。

优选的，一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法中，所述光模块基于所述KEY值序列标记区域标记的KEY值升级下载对应的固件APP，包括：

步骤1：判断所述KEY值序列标记区域记载的多个固件APP的当前KEY值是否全为无效key值；若是，则当前无可运行固件APP，进入初始下载模式；若否，则进入步骤2；

步骤2：在所述KEY值序列标记区域查找KEY值最大的固件APP，根据所查找到的固件APP的状态信息以及运行状态判断是否跳转至该固件APP进行运行。其中，运行状态包括：是否存在试运行标记、程序是否能够运行等信息。

进一步的，将0作为所述无效key值。

优选的，一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法中，所述步骤2包括：

步骤201，在所述KEY值序列标记区域查找到KEY值最大的固件APP，判断所查找到的固件APP在所述固件APP参数信息区中记录的状态信息是否为正常状态，若是则进入步骤202；若否，则进入初始下载模式；

步骤202，判断所查找到的固件APP是否具有试运行标记，若是，则进入步骤203；若否，则直接运行该固件APP；

步骤203，试运行该固件APP中的程序，判断程序是否能够运行，若是，则清除所述固件APP的试运行标记，正常运行所述固件APP的程序；若否，则进入步骤204；

步骤204，清除所述固件APP的试运行标记，在所述KEY值序列标记区域中将所述固件APP的KEY值减少预定数值；

步骤205，判断所述KEY值序列标记区域记载的多个固件APP的当前KEY值是否全为初始化key值；若是，则当前无可运行固件APP，进入初始下载模式；若否，则进入步骤205；

步骤206，根据所述固件APP参数信息区记录的状态信息复位回退至上一个状态标记为有效运行的固件APP。

优选的，一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法中，所述初始下载模式包括：

步骤301，在所述KEY值序列标记区域中初始化所述多个固件APP的KEY值；将所述多个固件APP的KEY值初始化为1；

步骤302，开始第一固件APP的程序下载，当所述程序下载完成后，在所述固件APP参数信息区将所述第一固件APP的状态信息标记为正常状态，以更新所述固件APP参数信息区记载的状态信息；

步骤303，在所述第一固件APP的程序中设置一个试运行标记；并在所述所述KEY值序列标记区域将所述第一固件APP的KEY值增加预定数值。

进一步的，将1作为所述预定数值，在满足上述逻辑条件时，对固件APP进行KEY值增加1或减少1的操作。

优选的，一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法中，所述Bootloader区域中还包括：固定预留区域或权限访问区域。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、在传统分区的架构下，采用固件的多备份技术设置多个固件APP分区，并采用KEY值序列标记的方式标记模块当前的固件APP使用情况，通过KEY值确定当前对应的固件APP，在更新固件过程中，使用该方法来实现固件APP的试运行、固件APP的版本回退功能，以及固件APP的切换功能；从而在光模块升级新的固件APP过程中，若因特殊异常情况导致更新失败，模块可退回到原先的固件继续工作；模块在接收完新的firmware后，准备切换运行新的firmware时，能够在不中断业务的前提下校验新的固件APP正确再切换的技术。

2、在Boot Loader中设置相应的分区，能够支持从多个固件APP中根据KEY值选择其中一个启动的设计结构，选择KEY值最大的那个APP启动，无需固定于从APP1进行启动。

附图说明：

图1为本发明背景技术中记载的传统的光模块固件分区示意图。

图2为本发明背景技术中记载的新型模块固件分区示意图。

图3为本发明背景技术中记载的新型模块固件分区示意新型模块运行示意图。

图4为本发明示例性实施例的光模块固件分区示意图。

图5为本发明示例性实施例的基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法流程图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

图4示出了本发明示例性的模块固件存储区划分示意图，包括五个区域，分别为位于MCU运行程序的起始地址的Bootloader区域，根据实际情况安排的多个固件APP区域，模块参数信息区域，KEY值序列标记区域，以及MCU固定预留或者用户无法使用的MCU区域。如图1仅列举了具有两个固件APP的示例，在实际设置中，可以根据需求增加相应的固件APP。本发明中的参数信息区域一般是光模块正常工作所必须的设置参数，和一些光模块生产厂家用于区分光模块方案的信息参数，以及Signature等特殊信息。其中涉及到本实施例中在对光模块进行管理时主要用到了其中的Signature，因为通过这个标记可以判定当前APP是完整的，如果BootLoader不判定APP是否完整就跳转到APP区运行，模块可能会有异常，而其他参数信息是光模块的标配，一般来讲对于灵活性较好的模块都是必须存在的。

在图4所示的结构基础上，如图5所示，本发明所述的具体方法主要被分为两个大的步骤(以固件APP有两个区域有第一、第二两个固件APP区域为例)，其一是位于Bootloader内部的流程，其二是位于固件APP内的流程。下面分别对其进行详细的举例描述：本实施例中以0为无效key值，以1为预定数值，每次根据固件APP的状态进行key值加1或减1的操作。

1、Bootloader内部功能实现：

1)光模块上电启动后，MCU从起始地址调用代码启动，也就是从位于该处的Bootloader开始运行；

2)检测KEY值序列标记区域内的各个KEY值，判断是否全部为0xFF：如果KEYx(x＝1,2,...,n)＝0xFF，则说明当前的模块内部没有可以运行的固件APP，模块需要下载第一个固件Code1至APP1区域；

(1)初始化所有KEY值为1，KEYx(x＝1,2,...,n)＝0x01；

(2)判断Signature是否正确(用于表征APP是否正常、是否完整)这个固件的所有内容全部正确，没有任何的缺失，因为存储在MCU的Flash内的固件，在异常情况下会丢失一些数据或者数据错乱等，所以这里的完整性就是表示这些数据全部正确。因为是当前没有可用的固件APP，所以此时Signature＝False，模块进入下载模式；

(3)开始固件APP1的下载；

(4)固件APP1下载完成后，设置正确的Signature，模块下次重启后，将不再进入到该流程；

(5)设置试运行标记，模块下次重启后，将进入到试运行阶段，验证下载的固件APP1是否正确；其中，试运行/运行标记存放在Flash中，它的作用就是MCU在复位后重新启动时，根据这个标记来判断MCU重启后运行的APP是需要试运行的还是直接运行的。由于MCU一旦复位，一般所有SRAM的内容都会清零，所以这个标记被存放在Flash中。当MCU需要实现这一功能的时候，就在它复位之前，把这个标记写入Flash，然后MCU复位，下次上电初始化时，从Flash中读取这个标记，从而依据它的值进行下一步动作。

(6)修改APP1对应的KEY值：KEY1＝KEY_MAX+1(其中KEY_MAX为最大的KEYx(1≤x≤n))；

(7)模块重启(此处的重启需要更具需要确定，如果要求不间断通信业务，此处只需要重新运行固件即可)，检测下载的固件APP1是否正确；

如果KEYx(x＝1,2,...,n)不等于0xFF，则说明当前的模块内部存在可以运行的固件APP，模块需要找到对应的固件APP去运行；

(1)找到最大的KEY值KEY_MAX(1≤MAX≤n)；

(2)判断Signature是否正确，如果此时Signature＝False，模块进入下载模式，否则查找确定最新的固件APP；

(3)根据最大的KEY值，跳转到对应的固件APPx(x＝MAX)中运行；

(4)切换到固件APPx区域运行；

2、APP内部关于固件升级功能的实现：

光模块MCU跳转至APPx(1≤x≤n)后，首先判断该APPx(1≤x≤n)是否需要试运行；如果试运行标记没有被设置，那么MCU将正常运行该正式APPx(1≤x≤n)内的代码，为通信业务提供服务；如果试运行标记被设置了，那么MCU将通过试运行来检测更新的APPx(1≤x≤n)是否正常；

1)MCU加载试运行APPx(1≤x≤n)代码；

2)试运行结束后，判断APPx的各个功能是否正常：如果试运行通过，说明当前更新的固件APPx(1≤x≤n)各个功能正常；

(1)清除试运行标记；

(2)模块重启(此处的重启需要更具需要确定，如果要求不间断通信业务，此处只需要重新运行固件即可)，正常运行新升级的固件APP；

如果试运行不通过，说明当前更新的固件因特殊原因，不能使用，需要版本回退至上一个正常的固件APP；

(1)清除试运行标记；(2)版本回退，修改KEY值，KEYx＝KEY_MAX-1(1≤MAX<x，x<MAX≤n)；(3)判断修改后的KEY值是否等于0：

如果等于0，说明当前的模块内部再没有可以运行的固件APP，模块复位后要能进入Bootloader的Downloader模式；

如果不等于0，那么模块复位后回退到上一个有效的固件APP；

上述流程中，一个典型的KEY值序列标记法见表1所示。

表1：KEY值序列标记法在固件更新中的应用举例

表1中列举了固件存储区只有两个APP的示例，更新第一个APP的时候，将固件更新到APP1区域，并且更新正常，两个KEY值此时保持一样的值；第二次更新的时候，需要将固件更新到APP2区域，而且此时的code2内所使用的地址均和APP2区域匹配，更新且试运行成功后，KEY2值被修改为当前最大的KEY值加1，这样下次光模块重启后，Bootloader会根据KEY值选择APP2运行；第三次更新例举了一个试运行失败的案例，当试运行失败后，对应的KEY值也回退至除当前KEY值以外的其他KEY值中最大的值减1，这就能保证模块在复位后Bootloader能正确选择运行上一个版本的固件APP。固件在整个光模块生命周期内的更新，KEY都伴随着各个固件APP版本交替进行增加，确保最新升级的固件APP被运行。

以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于传统分区的光模块固件可回退在线升级方法，其特征在于，包括：在所述光模块MCU中设置启动加载Bootloader区、多个固件APP区域、KEY值序列标记区域、固件APP参数信息区；

所述光模块能够根据所述固件APP参数信息区记录的状态信息、KEY值序列标记区域标记的KEY值跳转至对应的固件APP，在所述固件APP中下载或运行相应的应用程序。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光模块能够根据所述固件APP参数信息区记录的状态信息确定所述固件APP是否完整，若是，则标记其为正常状态，若否，则标记为异常状态。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光模块基于所述KEY值序列标记区域标记的KEY值升级下载对应的固件APP，包括：

步骤1：判断所述KEY值序列标记区域记载的多个固件APP的当前KEY值是否全为无效key值；若是，则当前无可运行固件APP，进入初始下载模式；若否，则进入步骤2；

步骤2：在所述KEY值序列标记区域查找KEY值最大的固件APP，根据所查找到的固件APP的状态信息以及运行状态判断是否跳转至该固件APP进行运行。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤201，在所述KEY值序列标记区域查找到KEY值最大的固件APP，判断所查找到的固件APP在所述固件APP参数信息区中记录的状态信息是否为正常状态，若是则进入步骤202；若否，则进入初始下载模式；

步骤202，判断所查找到的固件APP是否具有试运行标记，若是，则进入步骤203；若否，则直接运行该固件APP；

步骤203，试运行该固件APP中的程序，判断程序是否能够运行，若是，则清除所述固件APP的试运行标记，正常运行所述固件APP的程序；若否，则进入步骤204；

步骤204，清除所述固件APP的试运行标记，在所述KEY值序列标记区域中将所述固件APP的KEY值减少预定数值；

步骤205，判断所述KEY值序列标记区域记载的多个固件APP的当前KEY值是否全为初始化key值；若是，则当前无可运行固件APP，进入初始下载模式；若否，则进入步骤205；

步骤206，根据所述固件APP参数信息区记录的状态信息复位回退至上一个状态标记为有效运行的固件APP。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述初始下载模式包括：

步骤301，在所述KEY值序列标记区域中初始化所述多个固件APP的KEY值；

步骤302，开始第一固件APP的程序下载，当所述程序下载完成后，在所述固件APP参数信息区将所述第一固件APP的状态信息标记为正常状态，以更新所述固件APP参数信息区记载的状态信息；

步骤303，在所述第一固件APP的程序中设置一个试运行标记；并在所述所述KEY值序列标记区域将所述第一固件APP的KEY值增加预定数值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Bootloader区域中还包括：固定预留区域或权限访问区域。

Images