CN112286565B - 一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，嵌入式系统包括平台、至少一个终端，平台根据终端存储容量，对升级数据进行拆分，生成多个差分包，每个差分包中包括标识头，并在连续压缩差分包时不压缩标识头，以铰链式数据传输协议将差分包下发到各终端，下发完成后，发送核验指令，接收各终端的核验回复信号，确定升级是否成功。每个终端上报自己的存储容量，接收平台下发的升级差分包，连续逐包解压还原，在接收到平台的核验指令后，发送核验回复指令。本申请根据终端存储容量将升级数据拆分成多个差分包，保证了每个终端都能实现升级，在升级时只下发升级数据，提高了安全性。

Description

一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法

技术领域

本发明涉及嵌入式系统技术领域，尤其是涉及一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法。

背景技术

目前，系统性的智能电器应用到生活中的每一个场所，智能电路中的处理器大多采用嵌入式系统，其存储容量有限，如智能水电气表，由于不同客户的需求不同，通讯协议各不相同，一条命令不能得到全部需要的参数，于是，从一个集中器入手，将客户需要的数据通过多条命令收集起来，统一上报到服务器上；许多场景中，表头的显示首页并不能显示客户想要的信息，需要多次的切换页面，或经过繁琐的操作才能呈现客户想要查看的信息；且不同时期的表计其优化程度不同，显示的信息也不同。

而且，常见的水电气表很少考虑远程升级的方案，如果需要升级，也是把全部的固件重新更新一次，这样又存在安全问题，特别是在当下有线通讯的模式下，通过嗅探的方式，容易被窃取固件全部信息。

因此，如何在保证安全的情况下，实现对终端的升级，呈现给客户一个统一的效果，满足客户需求，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，平台根据终端存储容量的大小，对升级数据进行拆分，生成多个差分包，每个差分包中包括标识头，并在连续压缩差分包时不压缩标识头，平台进行拟运算，对差分包进行逐包解压还原，确定分包是否合理；然后以铰链式数据传输协议将差分包下发到各终端，下发完成后，发送核验指令，接收各终端的核验回复信号，确定升级是否成功。将升级数据拆分成多个差分包，保证了每个终端都能实现升级，在升级时只下发升级数据，提高了安全性。

第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，平台根据终端存储容量，对升级数据进行分包，对分包数据按照铰链式数据传输协议下发到至少一个终端，在下发完数据分包后，对各终端发送核验指令，检测各终端升级是否成功。

本发明进一步设置为：平台根据旧程序数据与新升级程序数据，制作第一差分包，再根据终端存储空间大小，拆分第一差分包，得到至少一个第二差分包，各第一差分包包括中心块、不显著差异字符块、附加块，不显著差异字符块用于记录旧程序数据与新升级程序数据的不显著差异字符串，附加块用于记录新升级程序数据中新生成的数据，中心块用于记录旧程序数据与新升级程序数据之间的相关运算。

本发明进一步设置为：平台查询各终端存储空间大小、备份区大小，根据存储空间大小、旧程序数据与新升级程序数据，制作至少一个第二差分包，各第二差分包包括标识头、中心块、不显著差异字符块、附加块，标识头用于表示包信息、旧程序数据的更新偏移地址、新升级程序数据大小；不显著差异字符块用于记录旧程序数据与新升级程序数据的不显著差异字符串；附加块用于记录新升级程序数据中新生成的数据；中心块用于记录旧程序数据与新升级程序数据之间的相关运算。

本发明进一步设置为：对各第二差分包分别进行连续打包压缩，压缩时不对标识头进行压缩。

本发明进一步设置为：平台进行拟运算，对差分压缩包进行还原，用于确认差分包分包是否合理；包括逐包解压第二差分包，根据旧程序数据的更新偏移地址依次写入FLASH，并保存当前更新域结尾处的一页数据，用于下包数据调用。

本发明进一步设置为：铰链式数据传输协议中包括引导码、广播符、表地址、上包的偏移地址、本包的偏移地址、备份标志、编码方式、控制字、数据长度、数据区、校验、结束符，根据备份标志，确定存储容量是否充足。

本发明进一步设置为：平台接收各终端的核验回复指令，核验回复指令中包括引导符、表地址、已升级包数、最后一包的偏移地址、历史升级包的校验结果、校验、结束符。

本发明进一步设置为：平台根据各终端的核验回复指令，确认各终端升级是否成功，根据最后一包的偏移地址确定所述终端的最后一差分包位置，根据历史升级包的校验结果确定升级错误差分包，对升级错误差分包单独进行更新。

第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，每个终端上报自己的存储容量，接收平台下发的升级差分包，连续逐包解压还原，在接收到平台的核验指令后，发送核验回复指令。

本发明进一步设置为：当终端存储容量充足，旧程序数据占用的资源小于设定值时，设置二个备份区域，第一备份区域用于存放升级数据，第二备份区域用于存放旧程序数据，在升级准备开始时，将第一备份区域的差分数据通过算法与旧文件做合并，若升级失败，进行回滚操作。

第三方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种平台，包括平台处理器、平台存储器，所述平台存储器用于存储能够在所述平台处理器上运行的平台计算机程序，所述平台处理器执行所述平台计算机程序时，实现平台升级处理方法。

第四方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种终端，包括终端处理器、终端存储器，所述终端存储器用于存储能够在所述终端处理器上运行的终端嵌入式程序，所述终端处理器执行所述终端嵌入式程序时，实现终端升级处理方法。

第五方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现终端升级处理方法，或/和平台升级处理方法。

与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：

1.本申请根据终端存储容量拆分升级数据，形成差分包，保证了对不同存储容量的终端都能下发长级数据，实现了不同终端的统一升级；

2.进一步地，本申请在各差分包中设置标识头，在压缩时不压缩标识头，有利于嵌入式分析处理；

3.进一步地，本申请在下发差分包时采用铰链式数据传输协议，保证了小型芯片的断点续传，实现高效的升级；

4.进一步地，本申请在全部下发完成后，对各终端下发核验命令，确认各终端是否完成升级，保证各终端正确升级。

附图说明

图1是本申请的一个具体实施例的差分包制作流程示意图；

图2是本申请的一个具体实施例的差分包解压流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施例一

本申请的一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，嵌入式系统包括平台与至少一个终端，平台分别与各终端电连接，通过有线或无线的方式进行通讯。平台发送查询指令，得到各终端的存储容量大小。在系统升级过程中，平台对旧系统文件与新系统文件进行差分处理，得到升级数据，再根据终端存储容量，对升级数据进行分包，连续对各分包进行打包，得到至少一个差分压缩包，将所有差分压缩包连续下发到各终端，下发时采用拓扑结构铰链式的数据传输协议，在传输协议中标记上一包的偏移地址、本包的偏移地址、校验状态，下发完成后，对单个终端发送核验指令，确定各终端是否升级成功。

各终端在收到所有的差分压缩包后，逐包进行解压，得到至少一个差分包，依据旧系统文件的更新偏移地址，依次写入存储器中，并保存当前更新域结尾处的一页数据，供下包数据调用。

具体地，如图1所示，平台根据旧系统程序文件数据（以下简称旧文件）与新系统程序文件数据（以下简称新文件），结合bsdiff的差分算法的思想，进行差分处理，制作第一差分包。

bsdiff的主要步骤分为三步：

1、对旧文件进行分析处理，采用后缀排序方式生成一个字典序，或者hash排序方式生成一个字典序。为后续分析新旧文件的差异提供帮助；

2、对比新文件和旧文件，产生不显著差异字符串（diffstring)和附加字符串(extra string)；

3、将不显著差异字符串和附加字符串以及相应的控制字，压缩成一个差分包。

为了减小对资源的占用，采用适用于嵌入式系统的miniLZO进行压缩。

第一差分包包括中心块、不显著差异字符块、附加块，中心块用于记录旧程序数据与新升级程序数据之间的相关运算，包括x、y、z三部分，各部分分别有8个字节，其中，x部分表示从旧文件中读取x字节数据与不显著差异字符块中读取x字节数据进行字节加运算，y部分表示从附加块中读取y字节数据，并插入到新文件中，z部分表示在旧文件中向前移动z字节数据；不显著差异字符块用于记录旧程序数据与新升级程序数据的不显著差异字符串，也就是字节的差值；附加块用于记录新升级程序数据中新生成的数据，也就是新生成的字节值。

根据终端的存储容量，包括存储空间大小、备份区大小，对第一差分包进行拆分，计算分包数量，生成至少一个第二差分包。

第二差分包包括标识头、中心块、不显著差异字符块、附加块，标识头用于表示包信息、旧程序数据的更新偏移地址、新升级程序数据大小，包括当前包信息、旧文件的更新偏移地址（oldpos）、新文件的大小（newsize）三部分，每部分占8个字节；当前包信息包括4个信息：差分包特有标识，总包数，当前包数，是否需要解压处理，每个信息占2个字节；不显著差异字符块用于记录旧程序数据与新升级程序数据的不显著差异字符串；附加块用于记录新升级程序数据中新生成的数据；中心块用于记录旧程序数据与新升级程序数据之间的相关运算。

第二差分包中的中心块与第一差分包中的中心块，采用相同的运算方式产生，对应的，第二差分包中的不显著差异字符块与第一差分包中的不显著差异字符块采用相同的运算方式产生，第二差分包中的附加块与第一差分包中的附加块采用相同的运算方式产生。

采用miniLZO方式对第二差分包逐个连续压缩打包，在压缩打包时不对标识头进行压缩，生成至少一个第二差分包压缩包，连续打包只需要记录一次旧文件结尾页的数据，减小了存储旧文件结尾页数据的空间。

平台将至少一个第二差分包压缩包，按照拓扑结构铰链式的数据传输协议，连续下发到各终端，铰链式的数据传输协议有利于小型芯片的断点续传，提高在应用编程（IAP=In applicating Programing）升级的效率。

铰链式的数据传输协议格式如下：

引导码

广播符

表地址

上包的偏移地址

本包的偏移地址

备份标志

编码方式

控制字

数据长度

数据区

校验

结束符

格式中的“上包的偏移地址、本包的偏移地址”目的是保证铰链结构，同时保证数据的环环相扣，当某一个终端接收到下一包数据，而下一包数据中不携带自身保存的上一包偏移地址，则该终端将不再进行后续更新。这种铰链机制能够确保数据的断电续传。

格式中的“编码方式”为预留字段，主要考虑，当差分包较大，需要采用一定的解压缩技术，同时解压缩技术对单片机RAM要求高一些；如果RAM资源充足，采用移植性较好的编码、解码技术植入表端，进一步缩减差分文件大小。

对于总线拓扑结构，平台下发完多个第二差分包压缩包后，对单终端下发核验指令，进行最终的整体核验。

各终端在下载完第二差分包压缩包后，进行解压，回复核验指令。

每个终端上报自己的存储容量，接收平台下发的升级差分包，连续逐包解压还原，在接收到平台的核验指令后，发送核验回复指令。

如图2所示，各终端对所有的第二差分包压缩包进行逐包连续解压，获得到所有的第二差分包，根据“old文件的更新偏移地址”字节，依次写入存储空间，如FLASH中，并保存当前更新域结尾处的一页数据，结束升级。

由于嵌入式设备flash擦写是以页为单位进行的，常见的1个page为1024字节或者2048字节。在逐包数据还原的过程中，需要预留一个page数据存放当前更新域结尾处所在页的一页数据，供下包数据调用。

由于总线结构，在终端升级过程中，不能让所有的终端都回复，但必须有一个终端进行响应以保证整条链路的畅通。

回复核验指令的格式如下：

引导符

终端地址

已升级包数

最后一包的偏移地址

历史升级包的校验结果

校验

结束符

本回复格式中，因为“历史升级包”的字节长度不确定，因而“历史升级包的校验结果”的字节长度也是不确定的。

平台接收到回复核验指令，根据指令中的“最后一包的偏移地址”字节确定终端最后一包的位置，根据“历史升级包的校验结果”字节确定哪包数据升级错误，对于升级错误的差分包，只需要单独更新即可，从而实现了断点续传。

在最后一轮核验正确后，执行启用，所有终端将重启执行新程序。

具体实施例二

本申请的一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，平台根据终端存储容量，对升级数据进行分包，得到若干个第二差分包，并对若干个第二差分包分别进行压缩，得到第二差分包压缩包，对第二差分包压缩包按照铰链式数据传输协议下发到至少一个终端，在下发完数据分包后，对各终端发送核验指令，检测各终端升级是否成功

本实施例与具体实施例一的区别在于，平台直接对升级数据进行分包，得到第二差分包数据，简化差分包分包、压缩的过程。

平台对升级数据进行分包、压缩，为了确保分包合理，平台进行拟运算，逐包解压第二差分包，对差分压缩包进行还原，根据旧程序数据的更新偏移地址依次写入FLASH，并保存当前更新域结尾处的一页数据，用于下包数据调用，确保差分包分包合理。

在本申请的一个具体实施例中，终端的RAM存储容量需要大于等于2KB。

具体实施例三

本申请的一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，当终端的存储容量充足时，在铰链式的数据传输协议格式中，置位“备份标志”为1，旧文件所占用ROM资源总资源低于50%，设置二个备份区域，第一备份区域用于存放差分升级的数据，第二备份区域用于存放旧文件，升级前先将旧程序再第二备份儿区先做一个备份，在数据传输的过程中不需要急着更新FLASH固件，而是先存到备份区域，

在下发升级包过程中，将数据存到第一备份区域；准备开始升级时，将第一备份区域的差分数据通过算法与旧文件做合并。

如果升级失败，把第二备份区域的旧文件，重新搬运回旧程序最开始的地址所在位置，执行回滚操作，保证版本还原，从而对于整个方案提供二次保证。

具体实施例四

本申请的一种终端，包括：终端处理器、终端存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的终端计算机程序，所述终端处理器执行所述终端计算机程序时实现实施例1中1终端操作步骤，例如图2所示的步骤。

或者，所述终端处理器执行所述终端计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如：

示例性的，所述终端计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述终端存储器中，并由所述终端处理器执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列终端计算机程序指令段，该终端指令段用于描述所述终端计算机程序在所述终端设备中的执行过程。

所述终端设备可包括，但不仅限于，终端处理器、终端存储器。本领域技术人员可以理解，所述上述示例仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或组合某些部件，或不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所述终端处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU),还可以是其他通用处理器、数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种终端设备的各个部分。

具体实施例五

本申请的一种平台，与具体实施例四相似，包括平台处理器、平台存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的平台计算机程序，所述平台处理器执行所述平台计算机程序时实现实施例1中平台操作步骤，例如图1所示的步骤。

例如，所述平台计算机程序可以被分割成多个模块，各模块具体功能如下：

1.进行差分计算，得到升级数据，

2.对升级数据进行压缩，形成第一差分包压缩包；

3.根据终端存储容量，对第一差分包进行分包，得到若干个第二差分包，并逐个进行压缩；

所述平台可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。

具体实施例五

本申请的一种终端或一种平台集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，其特征在于：平台发送查询指令，得到各终端的存储容量大小；平台根据终端存储容量，对升级数据进行分包，对分包数据按照铰链式数据传输协议下发到至少一个终端，在下发完数据分包后，对各终端发送核验指令，检测各终端升级是否成功；铰链式数据传输协议中包括引导码、广播符、表地址、上包的偏移地址、本包的偏移地址、备份标志、编码方式、控制字、数据长度、数据区、校验、结束符，根据备份标志，确定存储容量是否充足；

下发完成后，平台对各个终端发送核验指令，平台接收各终端的核验回复指令，核验回复指令中包括引导符、表地址、已升级包数、最后一包的偏移地址、历史升级包的校验结果、校验、结束符；

平台根据各终端的核验回复指令，确认各终端升级是否成功，根据最后一包的偏移地址确定所述终端的最后一差分包位置，根据历史升级包的校验结果确定升级错误差分包，对升级错误差分包单独进行更新；

铰链式的数据传输协议中的“上包的偏移地址、本包的偏移地址”目的是保证铰链结构，同时保证数据的环环相扣，当某一个终端接收到下一包数据，而下一包数据中不携带自身保存的上一包偏移地址，则该终端将不再进行后续更新。

2.根据权利要求1所述基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，其特征在于：平台根据旧程序数据与新升级程序数据，制作第一差分包，再根据终端存储空间大小，拆分第一差分包，得到至少一个第二差分包。

3.根据权利要求1所述基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，其特征在于：平台查询各终端存储空间大小、备份区大小，根据存储空间大小、旧程序数据与新升级程序数据，制作至少一个第二差分包，第二差分包包括标识头、中心块、不显著差异字符块、附加块，标识头用于表示包信息、旧程序数据的更新偏移地址、新升级程序数据大小；不显著差异字符块用于记录旧程序数据与新升级程序数据的不显著差异字符串；附加块用于记录新升级程序数据中新生成的数据；中心块用于记录旧程序数据与新升级程序数据之间的相关运算。

4.根据权利要求2或3所述基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，其特征在于：对各第二差分包分别进行连续打包压缩，压缩时不对标识头进行压缩。

5.根据权利要求1所述基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，其特征在于：平台进行拟运算，对差分压缩包进行还原，用于确认差分包分包是否合理；包括逐包解压第二差分包，根据旧程序数据的更新偏移地址依次写入FLASH，并保存当前更新域结尾处的一页数据，用于下包数据调用。

6.一种基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，其特征在于：每个终端上报自己的存储容量，通过铰链式数据传输协议接收平台下发的升级差分包，连续逐包解压还原，下发完成后，平台对各个终端发送核验指令，终端在接收到平台的核验指令后，发送核验回复指令；铰链式数据传输协议中包括引导码、广播符、表地址、上包的偏移地址、本包的偏移地址、备份标志、编码方式、控制字、数据长度、数据区、校验、结束符，根据备份标志，确定存储容量是否充足；

平台接收各终端的核验回复指令，核验回复指令中包括引导符、表地址、已升级包数、最后一包的偏移地址、历史升级包的校验结果、校验、结束符；

平台根据各终端的核验回复指令，确认各终端升级是否成功，根据最后一包的偏移地址确定所述终端的最后一差分包位置，根据历史升级包的校验结果确定升级错误差分包，对升级错误差分包单独进行更新；

铰链式的数据传输协议中的“上包的偏移地址、本包的偏移地址”目的是保证铰链结构，同时保证数据的环环相扣，当某一个终端接收到下一包数据，而下一包数据中不携带自身保存的上一包偏移地址，则该终端将不再进行后续更新。

7.根据权利要求6所述基于存储容器的嵌入式系统差分升级方法，其特征在于：当终端存储容量充足，旧程序数据占用的资源小于设定值时，设置二个备份区域，第一备份区域用于存放升级数据，第二备份区域用于存放旧程序数据，在升级准备开始时，将第一备份区域的差分数据通过算法与旧文件做合并，若升级失败，进行回滚操作。

8.一种平台，其特征在于：包括平台处理器、平台存储器，所述平台存储器用于存储能够在所述平台处理器上运行的平台计算机程序，所述平台处理器执行所述平台计算机程序时，实现如权利要求1-5任一所述方法。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一所述方法，或/和如权利要求6-7任一所述方法。

10.一种终端，其特征在于：包括终端处理器、终端存储器，所述终端存储器用于存储能够在所述终端处理器上运行的终端嵌入式程序，所述终端处理器执行所述终端嵌入式程序时，实现如权利要求6-7任一所述方法。

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