CN112346770A - 一种嵌入式程序在线更新方法 - Google Patents

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孙磊
王进军
朵慧智
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Abstract

本发明公开了一种嵌入式程序在线更新系统，其包括FLASH程序存储区和RAM运行程序区，FLASH程序存储区分为A区和B区两个区域，其中一个区域作为引导程序区域，另一个区域作为改写程序区域，引导程序区域负责将程序BOOT到RAM运行程序区中运行，在RAM运行程序区中运行的程序将更新的代码写入改写程序区域。本发明采用FLASH分区存储和引导的程序加载方式，即使更新过程被打断，也能保护程序不被破坏，下一次启动时程序仍然能够执行在线更新操作，全面提升了设备的安全性和可靠性。

Description

一种嵌入式程序在线更新方法
技术领域
本发明属于嵌入式计算机技术领域，涉及一种安全可靠的嵌入式程序在线更新方法。
背景技术
嵌入式设备软件在线更新，需要通过外部接口接收新版本的程序，然后将新版本的程序写入FLASH，替换旧版本的程序。传统方法如图1所示，FLASH中存储的程序被引导到RAM，RAM加载完成后执行程序的代码段。程序收到在线更新请求时，会改写FLASH中存储的程序。首先将FLASH存储区中的旧程序擦除，然后将新版本的程序写入原先的存储区。改写FLASH的过程耗时较长，一旦出现设备断电或者FLASH改写失败的情况，旧版本程序被擦除的同时，新版本的程序也未能完全写入FLASH。这样一来，造成了下一次设备启动时，新版本不完整的程序被加载到RAM。不仅不能实现程序的应用功能，而且在线更新的功能也无法使用，只能通过被迫拆卸设备外壳的手段，手动连接编程器更新程序，造成时间上的损失以及操作繁琐的问题。
发明内容
(一)发明目的
针对嵌入式程序在线更新的需求，设计一种安全可靠的嵌入式程序在线更新方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种安全可靠的嵌入式程序在线更新方法，嵌入式程序在线更新方法，更新过程为：对FLASH程序存储区进行A、B分区，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的分离，引导程序区域负责将程序BOOT到RAM运行程序区中运行，在RAM运行程序区中运行的程序将更新的代码写入改写程序区域；在线更新成功后，通过交换引导程序区域基地址与改写程序区域基地址，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的交换。
优选地，将FLASH存储程序A区作为引导程序区，FLASH存储程序B区作为改写程序区，默认引导地址为A区基地址，默认改写地址为B区基地址；程序更新的步骤为：
步骤一引导
设备启动后，在A区中存储的旧程序版本被系统的引导程序加载到RAM运行程序区；加载完成后，旧程序在RAM运行程序区中运行，执行应用功能并等待外部的在线更新命令；
步骤二改写
在RAM运行程序区中运行的旧程序收到在线更新命令后，接收外部传输的新程序版本；接收完成后，对FLASH存储程序B区进行擦除操作；擦除完成后，将新程序写入FLASH存储程序B区；
步骤三切换
将B区的基地址设置为引导地址，A区的基地址设置为改写地址；设备下一次启动时，重复执行步骤一、二、三。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的安全可靠的嵌入式程序在线更新方法，采用FLASH分区存储和引导的程序加载方式，即使更新过程被打断，也能保护程序不被破坏，下一次启动时程序仍然能够执行在线更新操作，全面提升了设备的安全性和可靠性。
附图说明
图1是传统程序在线更新方式框图。
图2是存储A区程序更新存储B区程序的框图。
图3是存储B区程序更新存储A区程序的框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
考虑到连接编程器更新程序需要事先拆卸产品外壳，操作不便且效率低下，嵌入式程序的更新方式一般为在线更新。在嵌入式程序在线更新的过程中，一旦断电或设备出现异常，FLASH中的程序会被破坏，影响程序自身功能的实现，而且下一次启动时程序便不能再次执行在线更新操作。本方法采用FLASH分区存储和引导的程序加载方式，即使更新过程被打断，也能保护程序不被破坏，下一次启动时程序仍然能够执行在线更新操作，全面提升了设备的安全性和可靠性。
参照图2和图3所示，首先，本发明提供一种嵌入式程序在线更新系统，包括FLASH程序存储区和RAM运行程序区，FLASH程序存储区分为A区和B区两个区域，其中一个区域作为引导程序区域，另一个区域作为改写程序区域，引导程序区域负责将程序BOOT到RAM运行程序区中运行，在RAM运行程序区中运行的程序将更新的代码写入改写程序区域。
其中，A区作为引导程序区域，B区作为改写程序区域时，引导地址为A区基地址，改写地址为B区基地址；程序在线更新成功后，交换引导程序区域基地址与改写程序区域基地址，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的交换。
B区作为引导程序区域，A区作为改写程序区域时，引导地址为B区基地址，改写地址为A区基地址；程序在线更新成功后，交换引导程序区域基地址与改写程序区域基地址，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的交换。
本发明通过对FLASH程序存储区进行A/B分区，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的分离。引导程序区域负责将程序BOOT到RAM中运行，在RAM中运行的程序会将更新的代码写入改写程序区域。在更新过程中，断电或FLASH异常仅会影响改写程序区域。设备下一次启动后，引导程序仍然可以被加载到RAM中正常执行应用功能或者更新功能。在线更新成功后，通过交换引导程序区域基地址与改写程序区域基地址，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的交换。设备下一次启动时，会默认加载新版本的程序，从而完成嵌入式软件的版本升级。
在嵌入式设备中，FLASH是程序存储的载体，RAM的是程序运行的载体。如图2所示，将FLASH存储程序A区作为引导程序区，FLASH存储程序B区作为改写程序区。默认引导地址为A区基地址，默认改写地址为B区基地址。
具体实施步骤如下：
步骤一引导
设备启动后，在A区中存储的旧程序1.0版本会被系统的引导程序加载到RAM。加载完成后，旧程序在RAM中运行，执行应用功能并等待外部的在线更新命令。
步骤二改写
在RAM中运行的旧程序收到在线更新命令后，接收外部传输的新程序2.0版本。接收完成后，对FLASH存储程序B区进行擦除操作。擦除完成后，将新程序写入FLASH存储程序B区。在写入的过程中，一旦出现设备断电或者新程序写入FLASH失败。在设备下一次启动时，重复执行步骤一，旧程序会被加载，可以重新进行在线更新。
步骤三切换
如果在步骤二中新程序成功被写入了FLASH存储程序B区，则将B区的基地址设置为引导地址，A区的基地址设置为改写地址。如图3所示，设备下一次启动时，会重复执行步骤一、二、三。区别在于，由于A/B区引导地址与改写地址的切换，在线更新后存储在B区的2.0版本程序会被加载到RAM中运行，下一次的更新会擦除A区并将更新版本的3.0版本程序写入A区。
循环交替更新A/B区，保证了旧版本的程序在更新的过程中不被破坏，避免了因更新中途失败导致的拆卸设备的风险，提升了程序在线更新的安全性和可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种嵌入式程序在线更新系统，其特征在于，包括FLASH程序存储区和RAM运行程序区，FLASH程序存储区分为A区和B区两个区域，其中一个区域作为引导程序区域，另一个区域作为改写程序区域，引导程序区域负责将程序BOOT到RAM运行程序区中运行，在RAM运行程序区中运行的程序将更新的代码写入改写程序区域。
2.如权利要求1所述的嵌入式程序在线更新系统，其特征在于，所述A区作为引导程序区域，B区作为改写程序区域时，引导地址为A区基地址，改写地址为B区基地址；程序在线更新成功后，交换引导程序区域基地址与改写程序区域基地址，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的交换。
3.如权利要求1所述的嵌入式程序在线更新系统，其特征在于，所述B区作为引导程序区域，A区作为改写程序区域时，引导地址为B区基地址，改写地址为A区基地址；程序在线更新成功后，交换引导程序区域基地址与改写程序区域基地址，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的交换。
4.一种嵌入式程序在线更新方法，其特征在于，更新过程为：对FLASH程序存储区进行A、B分区，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的分离，引导程序区域负责将程序BOOT到RAM运行程序区中运行，在RAM运行程序区中运行的程序将更新的代码写入改写程序区域；在线更新成功后，通过交换引导程序区域基地址与改写程序区域基地址，实现FLASH中引导程序区域与改写程序区域的交换。
5.如权利要求4所述的嵌入式程序在线更新方法，其特征在于，将FLASH存储程序A区作为引导程序区，FLASH存储程序B区作为改写程序区，默认引导地址为A区基地址，默认改写地址为B区基地址；程序更新的步骤为：
步骤一 引导
设备启动后，在A区中存储的旧程序版本被系统的引导程序加载到RAM运行程序区；加载完成后，旧程序在RAM运行程序区中运行，执行应用功能并等待外部的在线更新命令；
步骤二 改写
在RAM运行程序区中运行的旧程序收到在线更新命令后，接收外部传输的新程序版本；接收完成后，对FLASH存储程序B区进行擦除操作；擦除完成后，将新程序写入FLASH存储程序B区；
步骤三 切换
将B区的基地址设置为引导地址，A区的基地址设置为改写地址；设备下一次启动时，重复执行步骤一、二、三。
6.如权利要求5所述的嵌入式程序在线更新方法，其特征在于，所述步骤二中，在程序写入过程中，出现设备断电或者新程序写入FLASH失败，则在设备下一次启动时，重复执行步骤一，旧程序被加载，重新进行在线更新。
7.如权利要求6所述的嵌入式程序在线更新方法，其特征在于，所述步骤三中，A区、B区引导地址与改写地址切换，在线更新后存储在B区的新版本程序被加载到RAM运行程序区中运行，下一次更新时，擦除A区并将更新版本的程序写入A区。
8.如权利要求4所述的嵌入式程序在线更新方法，其特征在于，将FLASH存储程序B区作为引导程序区，FLASH存储程序A区作为改写程序区，默认引导地址为B区基地址，默认改写地址为A区基地址；程序更新的步骤为：
步骤一 引导
设备启动后，在B区中存储的旧程序版本被系统的引导程序加载到RAM运行程序区；加载完成后，旧程序在RAM运行程序区中运行，执行应用功能并等待外部的在线更新命令；
步骤二 改写
在RAM运行程序区中运行的旧程序收到在线更新命令后，接收外部传输的新程序版本；接收完成后，对FLASH存储程序A区进行擦除操作；擦除完成后，将新程序写入FLASH存储程序A区；
步骤三 切换
将A区的基地址设置为引导地址，B区的基地址设置为改写地址；设备下一次启动时，重复执行步骤一、二、三。
9.如权利要求8所述的嵌入式程序在线更新方法，其特征在于，所述步骤二中，在程序写入过程中，出现设备断电或者新程序写入FLASH失败，则在设备下一次启动时，重复执行步骤一，旧程序被加载，重新进行在线更新。
10.如权利要求9所述的嵌入式程序在线更新方法，其特征在于，所述步骤三中，B区、A区引导地址与改写地址切换，在线更新后存储在A区的新版本程序被加载到RAM运行程序区中运行，下一次更新时，擦除B区并将更新版本的程序写入B区。
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