JP7377893B2 - 通信機器及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、通信機器及びプログラムに関する。

近年、機器に組み込まれる制御プログラムであるファームウェアを無線通信によって配信及び更新するＦＯＴＡ（Ｆｉｒｍｗａｒｅ Ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ａｉｒ）と呼ばれる技術が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

ＦＯＴＡでは、機器は、ファームウェアに対する更新内容を表す差分ファイル（更新用ファイル）を無線通信により受信する。機器は、ファームウェアを記憶するファームウェア記憶領域から読み出し、更新用記憶領域を用いてファームウェアを差分ファイルと比較することでファームウェアを更新し、更新後のファームウェアをファームウェア記憶領域に書き込む。

特開２０１８－４５４０６号公報

第１の態様に係る通信機器は、無線通信を行う通信機器であって、前記通信機器のファームウェアを記憶するファームウェア記憶領域と、前記ファームウェアを更新する更新処理に用いる更新用記憶領域と、前記ファームウェアに対する更新内容を表す差分ファイルを前記無線通信により受信する通信部と、前記差分ファイルに基づいて前記更新処理を実行する更新処理部とを備える。前記更新処理部は、前記ファームウェア記憶領域に記憶された前記ファームウェアを複数のブロックに分割し、前記更新用記憶領域を用いて１ブロックごとに前記更新処理を実行する。

第２の態様に係るプログラムは、通信機器のファームウェアに対する更新内容を表す差分ファイルを配信するための情報処理装置に、未更新のファームウェア及び更新されたファームウェアのそれぞれを複数のブロックに分割する処理と、前記未更新のファームウェアに対する前記更新されたファームウェアの更新内容を表す差分データをブロック単位で抽出する処理と、前記ブロック単位での前記差分データを含む前記差分ファイルを生成する処理とを実行させる。

一実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。 一実施形態に係る通信機器の構成を示す図である。 一実施形態に係る通信用ファームウェアの更新処理を示す図である。 一実施形態に係る制御用ファームウェアの更新処理を示す図である。 一実施形態に係るサーバの構成を示す図である。 一実施形態に係る通信機器におけるファームウェア更新動作を示す図である。 一実施形態に係る通信機器の動作の詳細を示す図である。 実施形態の変更例１に係る通信機器の動作を示す図である。 変更例２に係る情報処理装置が差分ファイルを生成する際のデータフローを示す図である。 変更例２に係る情報処理装置が差分ファイルを生成する際の動作フローを示す図である。 変更例２に係る通信機器の動作を示す図である。

ＦＯＴＡでは、ファームウェア更新に用いる更新用記憶領域の記憶容量として、ファームウェア全体を記憶可能な大きな記憶容量を確保する必要がある。特に、機器の通信部（例えば、ＬＰＷＡ通信部）のファームウェアはサイズが大きいため、このファームウェアのサイズに合わせて機器のメモリ容量を設計すると、大容量のメモリを機器に搭載する必要がある。よって、ＦＯＴＡによるファームウェア更新を行う機器は、メモリ容量の増大に起因してコストが増大するという問題があった。

そこで、本開示は、ＦＯＴＡによるファームウェア更新を小容量のメモリで実現することを目的とする。

図面を参照して実施形態について説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（通信システムの構成）
まず、一実施形態に係る通信システムの構成について説明する。図１は、一実施形態に係る通信システム１の構成を示す図である。

図１に示すように、通信システム１は、通信機器１００と、ネットワーク２００と、サーバ３００と、端末４００とを有する。

通信機器１００は、通信機能を有する機器であって、例えば遠隔監視等のセンシングの用途で用いる機器である。通信機器１００は、センシングに関する様々なサービスに対応可能とするために、測定に使用するセンサの種類をユーザがカスタマイズ可能な構成を有する。一実施形態において、通信機器１００がセンシングの用途で用いる機器である一例について説明するが、通信機器１００は、ＦＯＴＡを用いる機器であって、搭載するメモリの記憶容量が小さい機器であれば、どのような機器であってもよい。

一実施形態において、通信機器１００は、センサ１７０を着脱可能な構成を有しており、汎用性が高く、且つ低コストで提供可能である。ここで「着脱可能」とは、センサ１７０が通信機器１００に物理的に取り付け（装着）及び取り外しが可能である場合に限らず、センサ１７０が通信機器１００にケーブル等を介して電気的に接続及び切断が可能である場合も含む。但し、センサ１７０を着脱可能な構成に通信機器１００に限定されるものではなく、センサ１７０を通信機器１００に搭載していてもよい。

通信機器１００は、ネットワーク２００に含まれる基地局２０１との無線通信を介して、センサ１７０が出力するセンサデータをサーバ３００に送信する。例えば、通信機器１００は、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）方式の無線通信を行う。ＬＰＷＡ方式は、消費電力を抑えつつ遠距離通信を実現する無線通信の方式である。ＬＰＷＡ方式は、例えば、セルラＬＰＷＡ、Ｓｉｇｆｏｘ、又はＬｏＲａＷＡＮである。セルラＬＰＷＡは、３ＧＰＰ（３ｒｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ｐｒｏｊｅｃｔ）規格において規定されたｅＭＴＣ（ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）又はＮＢ－ＩｏＴ（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ－Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）であってもよい。

ネットワーク２００には、通信機器１００との無線通信を行う基地局２０１が設けられている。ネットワーク２００は、広域通信網（ＷＡＮ：Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を含む。ネットワーク２００は、インターネットをさらに含んでもよい。

サーバ３００は、ネットワーク２００に接続されている。サーバ３００は、ネットワーク２００を介して通信機器１００との通信を行う。例えば、サーバ３００は、通信機器１００に対する各種の設定を行ったり、通信機器１００からセンサデータを収集したりする。サーバ３００は、必ずしも専用のサーバでなくてもよい。サーバ３００は、所定のアプリケーションプログラムがインストールされた汎用の端末であってもよいし、クラウドサーバであってもよい。

サーバ３００は、通信機器１００のファームウェア更新が必要な場合、通信機器１００の現在のファームウェアに対する変更内容を示す差分ファイルを通信機器１００に提供する。差分ファイルは、更新の前後におけるファームウェアの差分に対応する差分プログラムと、更新後のファームウェアのバージョンを示すバージョン番号とを含む。なお、サーバ３００は、センサデータを収集するサーバ機能と差分ファイルを提供するサーバ機能とに物理的又は論理的に分割されていてもよい。

通信機器１００は、無線通信によって差分ファイルを受信し、受信した差分ファイルに基づいてファームウェア更新を行う。このようなＦＯＴＡには、ファームウェア更新があるときにサーバ３００から通信機器１００に対して差分ファイルを配信するプッシュ型の方法がある。プッシュ型でファームウェア更新を行う方法としては、ＯＭＡ（Ｏｐｅｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｌｌｉａｎｃｅ）で策定されたＬｗＭ２Ｍ（Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ）のプロトコルを用いたファームウェア更新方法がある。また、ＦＯＴＡには、通信機器１００がファームウェア更新の有無をサーバ３００に問い合わせたうえで通信機器１００がサーバ３００から差分ファイルを取得するプル型の方法がある。

端末４００は、ネットワーク２００を介してサーバ３００にアクセスし、サーバ３００から情報を受信し、受信した情報を表示する。例えば、端末４００は、通信機器１００に対する各種の設定を行うための設定画面を表示したり、サーバ３００が収集したセンサデータを遠隔監視画面上に表示したりする。端末４００は、可搬型の端末、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノートＰＣ、又はウェアラブル端末であってもよい。端末４００は、据置の端末、例えばデスクトップＰＣであってもよい。

端末４００には、サーバ３００から受信する情報を表示するための専用のアプリケーションソフトウェアがインストールされていてもよい。端末４００には、サーバ３００から受信する情報を表示するための汎用のＷｅｂブラウザがインストールされていてもよい。

（通信機器の構成）
次に、一実施形態に係る通信機器１００の構成について説明する。図２は、一実施形態に係る通信機器１００の構成を示す図である。

図２に示すように、通信機器１００は、アンテナ１１０と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１２０と、通信部１３０と、制御部１４０と、バッテリ１５０と、センサインターフェイス１６０とを有する。

アンテナ１１０及びＲＦ部１２０は、無線信号を送受信する。具体的には、ＲＦ部１２０は、アンテナ１１０が受信する無線信号に対して増幅処理及びフィルタ処理等を行い、無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換して通信部１３０に出力する。また、ＲＦ部１２０は、通信部１３０から出力されるベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換し、増幅処理等を行ってアンテナ１１０から送信する。

通信部１３０は、ＬＰＷＡ方式に準拠する通信処理を行う通信用プロセッサ１３１を有する。通信用プロセッサ１３１は、モデム又はベースバンドプロセッサと呼ばれることがある。通信処理は、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ１及びレイヤ２の処理を含む。例えば、通信用プロセッサ１３１は、ＲＦ部１２０が出力する受信信号に対する復調処理及び復号処理等を行って、受信データを制御部１４０に出力する。また、通信用プロセッサ１３１は、制御部１４０が出力する送信データに対する符号化処理及び変調処理等を行って、送信信号をＲＦ部１２０に出力する。

通信部１３０は、通信用メモリ１３２を有する。通信用メモリ１３２は、通信用プロセッサ１３１により実行される通信用ファームウェアを記憶するとともに、通信用プロセッサ１３１の作業領域として利用される。通信用メモリ１３２は、通信用ファームウェア等を記憶する不揮発性メモリ（ＲＯＭ）と、作業領域として利用される揮発性メモリ（ＲＡＭ）とを含む。

制御部１４０は、通信機器１００における各種の処理及び制御を行う。制御部１４０は、マイクロコントローラ又はマイクロコンピュータと呼ばれることがある。制御部１４０は、制御用プロセッサ１４１を有する。制御用プロセッサ１４１は、アプリケーションプロセッサと呼ばれることがある。例えば、制御用プロセッサ１４１は、アプリケーション、ＦＯＴＡ、デバイスドライバ、及びＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の各プログラム（ファームウェア）を実行する。制御用プロセッサ１４１の詳細については後述する。

制御部１４０は、制御用メモリ１４２を有する。制御用メモリ１４２は、制御用プロセッサ１４１により実行される制御用ファームウェアを記憶するとともに、制御用プロセッサ１４１の作業領域として利用される。制御用メモリ１４２は、通信用ファームウェア等を記憶する不揮発性メモリ（ＲＯＭ）と、作業領域として利用される揮発性メモリ（ＲＡＭ）とを含む。

なお、通信用メモリ１３２の少なくとも一部と制御用メモリ１４２の少なくとも一部とが物理的に一体化されていてもよい。例えば、通信用メモリ１３２に含まれるＲＯＭと制御用メモリ１４２に含まれるＲＯＭとが物理的に一体化されていてもよいし、通信用メモリ１３２に含まれるＲＡＭと制御用メモリ１４２に含まれるＲＡＭとが物理的に一体化されていてもよい。

バッテリ１５０は、一次電池又は二次電池により構成され、通信機器１００を駆動する電力を供給する。

センサインターフェイス１６０は、センサ１７０が電気的に接続されるインターフェイスである。例えば、センサインターフェイス１６０は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）規格、又はＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）規格のいずれかに準拠して構成される。センサインターフェイス１６０は、ケーブルを介さずにセンサ１７０と接続されてもよい。

センサインターフェイス１６０に接続され得るセンサ１７０は、例えば、温度センサ１７１、湿度センサ１７２、位置センサ１７３、加速度センサ１７４、地磁気センサ１７５、照度センサ１７６、気圧センサ１７７、及びジャイロセンサ１７８のうち少なくとも１つである。通信機器１００のユーザは、自身のニーズに応じたセンサ１７０を必要に応じて購入し、このセンサ１７０を通信機器１００に装着する。通信機器１００に装着されたセンサ１７０は、ユーザにより取り外し又は取り替え可能である。通信機器１００は、複数のポート１６１ａ，１６１ｂ，・・・を有する。各ポートには、個別のセンサ１７０が電気的に接続される。

なお、温度センサ１７１は、温度を測定し、温度データをセンサデータとして出力するセンサである。湿度センサ１７２は、湿度を測定し、湿度データをセンサデータとして出力するセンサである。位置センサ１７３は、位置を測定し、位置データをセンサデータとして出力するセンサである。例えば、位置センサ１７３は、ＧＮＳＳ受信機を含んで構成される。加速度センサ１７４は、加速度を測定し、加速度データをセンサデータとして出力するセンサである。加速度センサ１７４は、一軸の加速度センサであってもよいし、多軸の加速度センサであってもよい。地磁気センサ１７５は、地磁気を測定し、地磁気データをセンサデータとして出力するセンサである。照度センサ１７６は、照度を測定し、照度データをセンサデータとして出力するセンサである。気圧センサ１７７は、気圧を測定し、気圧データをセンサデータとして出力するセンサである。ジャイロセンサ１７８は、角速度を測定し、角速度データをセンサデータとして出力するセンサである。

このように構成された通信機器１００において、制御部１４０は、センサ１７０により得られたセンサデータをサーバ３００に送信する送信処理（以下、「データ送信処理」と呼ぶ）を行うように通信部１３０を制御する。例えば、制御部１４０は、予め設定された送信条件が満たされたか否かを判定する。通信部１３０は、送信条件が満たされたときにデータ送信処理を行う。送信条件は、特定のセンサ１７０のセンサデータ（センサ値）が閾値を超えた又は下回ったという条件であってもよい。或いは、制御部１４０は、データ送信処理を周期的に実行するように通信部１３０を制御してもよい。

通信部１３０は、データ送信処理を行わない期間において省電力モードに設定されてもよい。省電力モードは、ＲＦ部１２０及び通信部１３０への給電が停止されるモードであってもよい。省電力モードは、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）規格で規定されるＰＳＭ（Ｐｏｗｅｒ Ｓａｖｉｎｇ Ｍｏｄｅ）又はｅＤＲＸ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）であってもよい。

制御部１４０の制御用プロセッサ１４１は、アプリケーション処理部１４１ａと、更新処理部１４１ｂとを有する。アプリケーション処理部１４１ａは、制御用ファームウェアの一種であるアプリケーションプログラムに対応する機能部である。更新処理部１４１ｂは、ＦＯＴＡによるファームウェア更新を行うファームウェア更新機能に対応する機能部である。

更新処理部１４１ｂは、プル型のファームウェア更新方法を利用してもよい。具体的には、更新処理部１４１ｂは、サーバ３００にアクセスし、ファームウェア更新の有無をサーバ３００に問い合わせたうえでサーバ３００から差分ファイルを取得する。更新処理部１４１ｂは、取得した差分ファイルを用いて、更新対象のファームウェアを更新する。

更新対象のファームウェアは、制御用ファームウェアであってもよいし、通信用ファームウェアであってもよい。一般的に、通信用ファームウェアのサイズは、制御用ファームウェアのサイズよりも大きい。

図３は、一実施形態に係る通信用ファームウェアの更新処理を示す図である。

図３に示すように、通信部１３０に設けられた通信用メモリ１３２は、通信用ファームウェアを記憶する通信用ファームウェア記憶領域１３２ａを含む。例えば、通信用ファームウェア記憶領域１３２ａは、通信用メモリ１３２に含まれる不揮発性メモリに設けられる。

制御部１４０に設けられた制御用メモリ１４２は、制御用ファームウェアを記憶する制御用ファームウェア記憶領域１４２ａと、通信用ファームウェアの更新処理に用いる更新用記憶領域１４２ｂとを含む。例えば、制御用ファームウェア記憶領域１４２ａは、制御用メモリ１４２に含まれる不揮発性メモリに設けられる。更新用記憶領域１４２ｂは、制御用メモリ１４２に含まれる揮発性メモリに設けられる。

通信用ファームウェアを更新するためのＦＯＴＡが開始されると、通信部１３０は、通信用ファームウェアに対する更新内容を表す差分ファイルを無線通信により受信する。更新処理部１４１ｂは、通信部１３０が受信した差分ファイルを制御用メモリ１４２（更新用記憶領域１４２ｂ又は他の記憶領域）に記憶させる。

更新処理部１４１ｂは、この差分ファイルに基づいて通信用ファームウェアの更新処理を実行する。ここで、更新処理部１４１ｂは、通信用ファームウェア記憶領域１３２ａに記憶された通信用ファームウェアを複数のブロック（図３の例では、ブロック＃１乃至＃５）に分割し、更新用記憶領域１４２ｂを用いて１ブロックごとに更新処理を実行する。図３において、通信用ファームウェアの複数のブロックのそれぞれのサイズ（ブロックサイズ）が固定である一例を示している。ブロックサイズは、更新用記憶領域１４２ｂの記憶容量のサイズ以下のサイズである。

例えば、更新処理部１４１ｂは、更新用記憶領域１４２ｂを用いて１ブロックごとに更新処理を実行するとき、１）複数のブロック＃１乃至＃５に含まれる対象ブロック（例えば、ブロック＃１）を通信用ファームウェア記憶領域１３２ａから読み出すとともに、この対象ブロックを更新用記憶領域１４２ｂに書き込み、２）更新用記憶領域１４２ｂ内で対象ブロックを差分ファイルと比較することで対象ブロックを更新し、３）更新された対象ブロックを更新用記憶領域１４２ｂから読み出すとともに、更新された対象ブロックを通信用ファームウェア記憶領域１３２ａに書き込む（書き戻す）。例えば、更新処理部１４１ｂは、通信用ファームウェアのブロック＃１を更新した場合、更新前のブロック＃１を更新後のブロック＃１で上書きする。

更新処理部１４１ｂは、更新された対象ブロックを通信用ファームウェア記憶領域１３２ａに書き込むとともに、正しく書き込みが完了したか否かを確認する。更新処理部１４１ｂは、正しく書き込みが完了したことが確認されると、次のブロック（例えば、ブロック＃２）を対象ブロックとして、上記１）乃至３）の更新処理を実行する。

このような更新処理部１４１ｂの動作を用いることで、更新用記憶領域１４２ｂの記憶容量は、通信用ファームウェア全体のサイズに合わせた大きな記憶容量ではなく、１ブロックのサイズに合わせた小さな記憶容量で済むことになるため、メモリのコストを削減できる。

また、通信用メモリ１３２が入出力する通信用ファームウェアはブロック単位に分割されているため、悪意のある第三者がメモリ入出力データを取得及び解析しても、通信用ファームウェアの内容を見破ることが難しいため、セキュリティを強化できる。

図４は、一実施形態に係る制御用ファームウェアの更新処理を示す図である。

図４に示すように、制御部１４０に設けられた制御用メモリ１４２は、制御用ファームウェアを記憶する制御用ファームウェア記憶領域１４２ａと、制御用ファームウェアの更新処理に用いる更新用記憶領域１４２ｂとを含む。

更新用記憶領域１４２ｂは、上述した通信用ファームウェアの更新処理だけではなく、制御用ファームウェアの更新処理にも用いられる。すなわち、通信用ファームウェアの更新処理及び制御用ファームウェアの更新処理において更新用記憶領域１４２ｂを共通化している。これにより、更新用記憶領域１４２ｂを通信用メモリ１３２に設ける必要が無くなるため、通信用メモリ１３２の記憶容量を削減できる。

制御用ファームウェアを更新するためのＦＯＴＡが開始されると、通信部１３０は、制御用ファームウェアに対する更新内容を表す差分ファイルを無線通信により受信する。更新処理部１４１ｂは、通信部１３０が受信した差分ファイルを制御用メモリ１４２（更新用記憶領域１４２ｂ又は他の記憶領域）に記憶させる。

更新処理部１４１ｂは、この差分ファイルに基づいて制御用ファームウェアの更新処理を実行する。ここで、更新処理部１４１ｂは、制御用ファームウェア記憶領域１４２ａに記憶された制御用ファームウェアを複数のブロック（図４の例では、ブロック＃１乃至＃３）に分割し、更新用記憶領域１４２ｂを用いて１ブロックごとに更新処理を実行する。図４において、制御用ファームウェアの複数のブロックのそれぞれのサイズ（ブロックサイズ）が固定である一例を示している。ブロックサイズは、更新用記憶領域１４２ｂの記憶容量のサイズ以下のサイズである。

例えば、更新処理部１４１ｂは、更新用記憶領域１４２ｂを用いて１ブロックごとに更新処理を実行するとき、１）複数のブロック＃１乃至＃３に含まれる対象ブロック（例えば、ブロック＃１）を制御用ファームウェア記憶領域１４２ａから読み出すとともに、この対象ブロックを更新用記憶領域１４２ｂに書き込み、２）更新用記憶領域１４２ｂ内で対象ブロックを差分ファイルと比較することで対象ブロックを更新し、３）更新された対象ブロックを更新用記憶領域１４２ｂから読み出すとともに、更新された対象ブロックを制御用ファームウェア記憶領域１４２ａに書き込む（書き戻す）。例えば、更新処理部１４１ｂは、制御用ファームウェアのブロック＃１を更新した場合、更新前のブロック＃１を更新後のブロック＃１で上書きする。

更新処理部１４１ｂは、更新された対象ブロックを制御用ファームウェア記憶領域１４２ａに書き込むとともに、正しく書き込みが完了したか否かを確認する。更新処理部１４１ｂは、正しく書き込みが完了したことが確認されると、次のブロック（例えば、ブロック＃２）を対象ブロックとして、上記１）乃至３）の更新処理を実行する。

このような更新処理部１４１ｂの動作を用いることで、更新用記憶領域１４２ｂの記憶容量は、制御用ファームウェア全体のサイズに合わせた大きな記憶容量ではなく、１ブロックのサイズに合わせた小さな記憶容量で済む。

（サーバの構成）
次に、一実施形態に係るサーバ３００の構成について説明する。図５は、一実施形態に係るサーバ３００の構成を示す図である。

図５に示すように、サーバ３００は、通信部３１０と、制御部３２０とを有する。通信部３１０は、例えば、有線通信インターフェイスを含んで構成される。通信部３１０は、ネットワーク２００と接続され、ネットワーク２００を介して通信機器１００との通信を行う。

制御部３２０は、サーバ３００における各種の処理及び制御を行う。制御部３２０は、プロセッサ３２１及びメモリ３２２を有する。メモリ３２２は、プロセッサ３２１により実行されるプログラムを記憶するとともに、プロセッサ３２１の作業領域として利用される。メモリ３２２は、ＨＤＤ又はＳＳＤ等の補助記憶装置を含む。

制御部３２０は、通信機器１００からのセンサデータを収集及び管理する処理と、通信機器１００のファームウェアを更新するために差分ファイルを通信機器１００に提供する処理とを実行する。センサデータを収集するために、通信部３１０は、通信機器１００がセンサ１７０により得たセンサデータを通信機器１００から受信する受信処理を行う。制御部３２０は、通信機器１００から受信したセンサデータを記憶及び管理する。

（通信機器の動作例）
図６は、一実施形態に係る通信機器１００におけるファームウェア更新動作を示す図である。ここでは、通信用ファームウェアの更新動作を例に挙げて説明する。

図６に示すように、ステップＳ１において、更新処理部１４１ｂは、差分ファイルをダウンロードする。

ステップＳ２において、更新処理部１４１ｂは、通信用ファームウェア記憶領域１３２ａに記憶された通信用ファームウェアの対象ブロック（例えば、ブロック＃１）を読み出すとともに、この対象ブロックを更新用記憶領域１４２ｂに書き込む。

ステップＳ３において、更新処理部１４１ｂは、更新用記憶領域１４２ｂ内で対象ブロックを差分ファイルと比較することで、この対象ブロックを更新する。

ステップＳ４において、更新処理部１４１ｂは、更新された対象ブロック（更新済みブロック）を更新用記憶領域１４２ｂから読み出すとともに、更新済みブロックを通信用ファームウェア記憶領域１３２ａに書き込む（書き戻す）。

ステップＳ５において、更新処理部１４１ｂは、通信用ファームウェア記憶領域１３２ａに対する更新済みブロックの書き込みが正しく完了したか否かを判定する。

ステップＳ５で「ＮＯ」の場合、ステップＳ７において、更新処理部１４１ｂは、エラー処理を実行する。エラー処理は、通信用ファームウェア記憶領域１３２ａに対する更新済みブロックの書き込みを再度試行する処理であってもよい。エラー処理は、同じ対象ブロックについてステップＳ２からやり直す処理であってもよい。エラー処理は、ファームウェア更新失敗として更新動作を終了する処理であってもよい。

ステップＳ５で「ＹＥＳ」の場合、ステップＳ６において、更新処理部１４１ｂは、全ブロックについて更新が完了したか否かを判定する。ステップＳ６で「ＹＥＳ」の場合、更新動作が終了する。

ステップＳ６で「ＮＯ」の場合、ステップＳ８において、更新処理部１４１ｂは、次のブロックを対象ブロックとして選択する。そして、更新処理部１４１ｂは、次のブロックについてステップＳ２以降の処理を実行する。

（実施形態のまとめ）
以上説明したように、通信機器１００は、通信用ファームウェア又は制御用ファームウェアを複数のブロックに分割し、更新用記憶領域１４２ｂを用いて１ブロックごとに更新処理を実行する。これにより、更新用記憶領域１４２ｂの記憶容量は、ファームウェア全体のサイズに合わせた大きな記憶容量ではなく、１ブロックのサイズに合わせた小さな記憶容量で済むため、制御用メモリ１４２として小容量のメモリを搭載できる。このため、通信部１３０の低コスト化を実現できる。

一実施形態において、更新処理部１４１ｂは、更新された対象ブロックを通信用ファームウェア記憶領域１３２ａ又は制御用ファームウェア記憶領域１４２ａに書き込むとともに、正しく書き込みが完了したか否かを確認し、正しく書き込みが完了したことが確認されると、次のブロックを対象ブロックとして更新処理を実行する。これにより、ファームウェア更新の信頼性を高めることができる。

一実施形態において、更新処理部１４１ｂは、通信用ファームウェアに対する更新処理及び制御用ファームウェアに対する更新処理で、同じ更新用記憶領域１４２ｂを用いる。これにより、通信用ファームウェアに対する更新処理及び制御用ファームウェアに対する更新処理で別々の更新用記憶領域を用いる場合に比べて、全体的なメモリの記憶容量を削減できる。

一実施形態において、複数のブロックのそれぞれのサイズが固定である。例えば、１ブロックのサイズに合わせて、更新用記憶領域１４２ｂを小さな記憶容量とすることが容易である。

（変更例１）
次に、実施形態の変更例１について説明する。

上述したように、ＦＯＴＡは、無線通信を用いてファームウェアを更新するものであるが、機能の追加や改善だけでなく、重大な不具合を修正する際にも利用される。そのため、通常のアプリケーションでは揮発性メモリ（ＲＡＭ）を共用することが一般的であるが、ＦＯＴＡでは、必ず動作できるよう専用にＲＡＭを確保している。しかし、ＦＯＴＡは頻繁に動作する機能ではないため、小メモリの機器においてＲＡＭを有効利用する観点では、ＦＯＴＡで使用するメモリを少しでも削減することが望まれる。

ここで、変更例１に係る動作の説明に先立ち、上述した実施形態に係る動作の詳細について説明する。図７は、実施形態に係る通信機器１００の動作の詳細を示す図である。なお、図面において、ファームウェアをＦＷと略記している。

図７に示すように、通信機器１００は、不揮発性メモリ領域を構成するＲＯＭと、揮発性メモリ領域を構成するＲＡＭ１乃至ＲＡＭ３とを有する。ＲＯＭは、フラッシュメモリ等のＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）であってもよい。

ＲＯＭは、制御用メモリ１４２及び／又は通信用メモリ１３２に含まれる不揮発性メモリである。ＲＡＭ１乃至ＲＡＭ３は、制御用メモリ１４２及び／又は通信用メモリ１３２に含まれる揮発性メモリである。変更例１において、ＲＡＭ１乃至ＲＡＭ３は、更新用記憶領域１４２ｂを構成する。

ＲＯＭは、通信部１３０が無線通信により受信した差分ファイルを記憶する記憶領域Ｒ１と、作業領域として用いる記憶領域Ｒ２と、プログラム（ファームウェア）を記憶する記憶領域Ｒ３とを有する。記憶領域Ｒ３は、制御用ファームウェア記憶領域１４２ａ又は通信用ファームウェア記憶領域１３２ａに相当する記憶領域である。

図７のステップＳ１０１において、更新処理部１４１ｂは、ＲＯＭの記憶領域Ｒ１から読み出した差分ファイル（差分データ）をＲＡＭ１に書き込む。ここで、差分ファイルは、圧縮された状態にある。

ステップＳ１０２において、更新処理部１４１ｂは、ＲＡＭ１に記憶された差分ファイルを解凍し、解凍した差分ファイルをＲＡＭ２に書き込む。

ステップＳ１０３において、更新処理部１４１ｂは、ＲＯＭの記憶領域Ｒ３から未更新ファームウェアの１ブロック（対象ブロック）を読み出し、読み出した対象ブロックをＲＡＭ３に書き込む。

ステップＳ１０４において、更新処理部１４１ｂは、ＲＡＭ２に記憶された解凍済みの差分ファイル(差分データ)と、ＲＡＭ３に記憶された対象ブロックとを比較することで対象ブロックを更新する。ここで、ＲＡＭ３は、比較処理のための不揮発性メモリとして用いられる。なお、更新後の対象ブロックは、更新されたファームウェアの１ブロックを構成する。

ステップＳ１０５において、更新処理部１４１ｂは、ＲＡＭ３に記憶された更新済みの対象ブロックを読み出し、読み出した更新済みの対象ブロックをＲＯＭの記憶領域Ｒ２に書き込む。ここで、更新済みの対象ブロックを作業領域である記憶領域Ｒ２に書き込むのは、突然の電源断等が生じた場合に中断点から再開することを可能とするためである。

ステップＳ１０６において、更新処理部１４１ｂは、ＲＯＭの記憶領域Ｒ２に記憶された更新済みの対象ブロックを読み出し、読み出した更新済みの対象ブロックをＲＯＭの記憶領域Ｒ３に書き込む。ここで、更新処理部１４１ｂは、未更新のファームウェアの対象ブロックを、更新済みの対象ブロックで上書きしてもよい。

このような動作を全ブロックについて行うことにより、ＲＯＭの記憶領域Ｒ３に記憶されたファームウェアが更新される。しかしながら、このような動作において、ＲＡＭ１乃至ＲＡＭ３の合計３つのＲＡＭが必要である。

次に、実施形態の変更例１に係る通信機器１００の動作について説明する。図８は、実施形態の変更例１に係る通信機器１００の動作を示す図である。ここでは、図７の動作との相違点について主として説明する。

図８に示すように、ステップＳ２０１において、更新処理部１４１ｂは、ＲＯＭの記憶領域Ｒ１から読み出した差分ファイル（差分データ）をＲＡＭ１に書き込む。ここで、差分ファイルは、圧縮された状態にある。

ステップＳ２０２において、更新処理部１４１ｂは、ＲＡＭ１に記憶された差分ファイルを解凍し、解凍した差分ファイルをＲＡＭ２に書き込む。

ステップＳ２０３において、更新処理部１４１ｂは、ＲＡＭ２に記憶された解凍済みの差分ファイル（差分データ）を読み出し、読み出した解凍済みの差分ファイルをＲＯＭの記憶領域Ｒ２に書き込む。すなわち、更新処理部１４１ｂは、ＲＡＭ２に記憶された解凍済みの差分ファイルをＲＯＭの作業領域（記憶領域Ｒ２）に退避させる。

ステップＳ２０４において、更新処理部１４１ｂは、ＲＯＭの記憶領域Ｒ３から未更新ファームウェアの１ブロック（対象ブロック）を読み出し、読み出した対象ブロックをＲＡＭ２に書き込む。すなわち、ＲＡＭ２が再利用される。

ステップＳ２０５において、更新処理部１４１ｂは、ＲＯＭの記憶領域Ｒ２に記憶された解凍済みの差分ファイル(差分データ)と、ＲＡＭ２に記憶された対象ブロックとを比較することで対象ブロックを更新する。更新後の対象ブロックは、更新されたファームウェアの１ブロックを構成する。

ステップＳ２０６において、更新処理部１４１ｂは、ＲＡＭ２に記憶された更新済みの対象ブロックを読み出し、読み出した更新済みの対象ブロックをＲＯＭの記憶領域Ｒ２に書き込む。

ステップＳ２０７において、更新処理部１４１ｂは、ＲＯＭの記憶領域Ｒ２に記憶された更新済みの対象ブロックを読み出し、読み出した更新済みの対象ブロックをＲＯＭの記憶領域Ｒ３に書き込む。ここで、更新処理部１４１ｂは、未更新のファームウェアの対象ブロックを、更新済みの対象ブロックで上書きしてもよい。

このような動作を全ブロックについて行うことにより、ＲＯＭの記憶領域Ｒ３に記憶されたファームウェアが更新される。

変更例１に係る更新処理部１４１ｂは、圧縮ファイルである差分ファイルを揮発性メモリ領域（ＲＡＭ２）において解凍すると、解凍した差分ファイルを不揮発性メモリ領域（ＲＯＭの記憶領域Ｒ２）に退避させる。そして、更新処理部１４１ｂは、対象ブロックを揮発性メモリ領域（ＲＡＭ２）に書き込むと、揮発性メモリ領域（ＲＡＭ２）に記憶された対象ブロックを、不揮発性メモリ領域（ＲＯＭの記憶領域Ｒ２）に記憶された差分ファイルと比較することで対象ブロックを更新する。

解凍した差分ファイルを不揮発性メモリ領域（ＲＯＭの記憶領域Ｒ２）に退避させることにより、揮発性メモリ領域（ＲＡＭ２）を比較処理に再利用できるため、比較処理用のＲＡＭ３を不要とすることができる。よって、ＦＯＴＡに必要なＲＡＭを３つから２つに削減できるため、省メモリの機器においてもＦＯＴＡを実現し易くすることができる。

（変更例２）
次に、実施形態の変更例２について説明する。

ＦＯＴＡによる更新処理中に差分ファイルを解凍した際に、未更新ファームウェア（旧ＦＷ）及び更新されたファームウェア（新ＦＷ）のデータパターンに依存して、解凍済みの差分ファイルが予め用意したＲＡＭ領域を超えてしまう場合があり得る。この場合、ＲＡＭサイズオーバが発生し、ＦＯＴＡによる更新に失敗してしまうという問題がある。変更例２は、このような問題を解決するための実施例である。

具体的には、差分ファイルを作成する情報処理装置は、あるブロックに対応する差分データのサイズが、通信機器１００で予め用意したＲＡＭサイズを超えてしまう場合、そのブロックは差分データではなく新ＦＷのブロックを差分データとして扱って処理を継続する。

ここで、差分ファイルを作成する情報処理装置とは、図１に示すサーバ３００であってもよいし、サーバ３００に差分ファイルを提供する装置であってもよい。情報処理装置は、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを有する少なくとも１つのコンピュータである。

そして、情報処理装置は、差分データに代えて新ＦＷのブロックを追加する場合、該当するブロックのヘッダに、差分データではないことを示す情報を追加する。通信機器１００の更新処理部１４１ｂは、ＦＯＴＡ処理において、ヘッダを読みだした際に、差分データではない場合、該当するブロックの差分適用処理をスキップする。

図９は、変更例２に係る情報処理装置が差分ファイルを生成する際のデータフローを示す図である。

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、情報処理装置は、未更新ファームウェア（旧ＦＷ）を複数のブロックに分割するとともに、更新されたファームウェア（新ＦＷ）を複数のブロックに分割する。各ブロックのサイズ及びブロック分割数は固定であってもよい。

図９（ｃ）に示すように、情報処理装置は、未更新ファームウェアの１つのブロック（以下、「未更新ブロック」と呼ぶ）を取得するとともに、更新されたファームウェアの対応する１つのブロック（以下、「更新されたブロック」と呼ぶ）を取得し、未更新ブロックと更新されたブロックとの差分を抽出し、差分データを生成する。

図９（ｄ）に示すように、情報処理装置は、生成した差分データのサイズが所定サイズ（最大ＲＡＭサイズ）を超えるか否かを判定し、超えない場合には差分データを選択し、超える場合には更新されたブロックを差分データとして選択する。

図９（ｅ）に示すように、情報処理装置は、選択した差分データ（更新されたブロックであり得る）を圧縮する。

図９（ｆ）及び（ｇ）に示すように、情報処理装置は、圧縮した差分データに連結するヘッダを生成する。ここで、情報処理装置は、圧縮した差分データが更新されたブロックである場合、差分抽出していないデータであることを示す情報を含むヘッダを生成し、圧縮した差分データにヘッダを連結する。圧縮した差分データとヘッダとが連結されたものをファイルと呼ぶ。

情報処理装置は、このような動作を全ブロックについて適用することにより、複数のブロックに対応する複数のファイルからなる差分ファイルを生成する。そして、情報処理装置により生成された差分ファイルは、図１に示すサーバ３００から通信機器１００に対して配信される。

図１０は、変更例２に係る情報処理装置が差分ファイルを生成する際の動作フローを示す図である。

図１０に示すように、ステップＳ３０１において、情報処理装置は、未更新ファームウェアの１つの未更新ブロックを読み込む。

ステップＳ３０２において、情報処理装置は、更新されたファームウェアの対応する１つのブロック（更新されたブロック）を読み込む。

ステップＳ３０３において、情報処理装置は、未更新ブロックと更新されたブロックとの差分を抽出し、差分データを生成する。

ステップＳ３０４において、情報処理装置は、生成した差分データのサイズが所定サイズ（最大ＲＡＭサイズ）未満であるか否かを判定する。生成した差分データのサイズが所定サイズ未満である場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、情報処理装置は、処理をステップＳ３０７に進める。

一方、生成した差分データのサイズが所定サイズ以上である場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、情報処理装置は、更新されたブロックをそのまま差分データとして使用し（ステップＳ３０５）、該当するブロックのヘッダ情報に差分抽出していないことを示す情報を追加し（ステップＳ３０６）、処理をステップＳ３０７に進める。

ステップＳ３０７において、情報処理装置は、差分データ（更新されたブロックであり得る）を圧縮する。

ステップＳ３０８において、情報処理装置は、ヘッダを付加する。そして、情報処理装置は、圧縮した差分データにヘッダを連結する（ステップＳ３０９）。

ステップＳ３１０において、情報処理装置は、該当するブロックが最終ブロックであるか否かを判定する。該当するブロックが最終ブロックである場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、本動作が終了する。一方、該当するブロックが最終ブロックではない場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）、情報処理装置は、処理をステップＳ３０１に戻し、次のブロックを対象として動作を再開する。

次に、変更例２に係る通信機器１００の動作について説明する。図１１は、変更例２に係る通信機器１００の動作を示す図である。ここでは、図８の動作との相違点について主として説明する。

図１１に示すように、通信機器１００の更新処理部１４１ｂは、ＲＯＭの記憶領域Ｒ１から読み出した差分ファイル（差分データ）をＲＡＭ１に書き込み（ステップＳ２０１）、ＲＡＭ１に記憶された差分ファイルを解凍し、解凍した差分ファイルをＲＡＭ２に書き込む（ステップＳ２０２）。

ここで、更新処理部１４１ｂは、該当するブロックの差分データのヘッダを解読し、差分抽出していないことを示す情報がヘッダに含まれるか否かを判定する。差分抽出していないことを示す情報がヘッダに含まれていない場合、当該ヘッダに対応する差分データについては、上述の実施形態の変更例１と同様にして処理する。

一方、差分抽出していないことを示す情報がヘッダに含まれている場合、更新処理部１４１ｂは、当該ヘッダに対応する差分データを更新されたブロックとして取り扱い（ステップＳ４０１）、当該更新されたブロックをＲＯＭの記憶領域Ｒ２に書き込む（ステップＳ２０６）。すなわち、更新処理部１４１ｂは、差分ファイルに含まれる付加情報（ヘッダ情報）に基づいて、差分ファイルを構成する複数のファイルの中から、更新されたファームウェアのブロックを含むファイルを特定し、当該更新されたファームウェアのブロックをＲＯＭ（ファームウェア記憶領域）に書き込む。

このように、変更例２において、差分ファイルを配信するための情報処理装置は、未更新のファームウェア及び更新されたファームウェアのそれぞれを複数のブロックに分割する処理と、未更新のファームウェアに対する更新されたファームウェアの更新内容を表す差分データをブロック単位で抽出する処理と、ブロック単位での差分データを含む差分ファイルを生成する処理とを実行する。情報処理装置は、特定のブロックに対応する差分データのサイズが所定サイズを超える場合、特定のブロックに対応する差分データを差分ファイルに含めることに代えて、特定のブロックに対応する更新されたファームウェアを差分ファイルに含める。

これにより、解凍済みの差分ファイル（差分データ）のサイズが予め用意したＲＡＭ領域を超えてしまうことを防止し、ＲＡＭサイズオーバの発生を抑制できるため、ＦＯＴＡによる更新に失敗してしまう可能性を低減できる。

（その他の実施形態）
上述した実施形態において、複数のブロックのそれぞれのサイズが固定である一例について説明したが、複数のブロックのそれぞれのサイズが可変であってもよい。ブロックサイズを可変にすることで、例えばファームウェアのサイズに応じて最適な分割方法を指定可能になる。ブロックサイズを可変にする場合、差分ファイルには、複数のブロックのそれぞれのサイズを決定するための付加情報が付加されてもよい。付加情報は、ファームウェアの分割数を示す情報及び各ブロックのサイズを示す情報のうち少なくとも１つを含む。更新処理部１４１ｂは、付加情報に基づいて複数のブロックのそれぞれのサイズを決定し、決定した各ブロックのサイズに従ってファームウェアを分割する。

通信機器１００又は情報処理装置が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。

また、通信機器１００が行う各処理を実行する機能部（回路）を集積化し、通信機器１００の少なくとも一部を半導体集積回路（チップセット、ＳｏＣ）として構成してもよい。

以上、図面を参照して実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

本願は、日本国特許出願第２０１９－２３３５０９号（２０１９年１２月２４日出願）及び日本国特許出願第２０２０－１１０９６９号（２０２０年６月２６日出願）の優先権を主張し、その内容の全てが本願明細書に組み込まれている。

Claims (7)

1. 無線通信を行う通信機器であって、
   前記通信機器のファームウェアを記憶するファームウェア記憶領域と、
   前記ファームウェアを更新する更新処理に用いる更新用記憶領域と、
   前記ファームウェアに対する更新内容を表す差分ファイルを前記無線通信により受信する通信部と、
   前記差分ファイルに基づいて前記更新処理を実行する更新処理部と、を備え、
   前記更新処理部は、前記ファームウェア記憶領域に記憶された前記ファームウェアを複数のブロックに分割し、前記更新用記憶領域を用いて１ブロックごとに前記更新処理を実行し、
   前記ファームウェア記憶領域は、不揮発性メモリ領域を含み、
   前記更新用記憶領域は、揮発性メモリ領域を含み、
   前記更新処理部は、前記更新用記憶領域を用いて１ブロックごとに前記更新処理を実行するとき、
   圧縮ファイルである前記差分ファイルを前記揮発性メモリ領域において解凍すると、解凍した差分ファイルを不揮発性メモリ領域に退避させ、
   前記差分ファイルを前記不揮発性メモリ領域に退避させた後、前記複数のブロックに含まれる対象ブロックを前記ファームウェア記憶領域から読み出すとともに、前記対象ブロックを前記差分ファイルの解凍に用いられた前記揮発性メモリ領域に書き込み、
   前記揮発性メモリ領域に記憶された前記対象ブロックを、前記不揮発性メモリ領域に記憶された前記差分ファイルと比較することで前記対象ブロックを更新し、
   前記更新された対象ブロックを前記揮発性メモリ領域から読み出すとともに、前記更新された対象ブロックを前記ファームウェア記憶領域に書き込む
   通信機器。
2. 前記更新処理部は、
   前記更新された対象ブロックを前記ファームウェア記憶領域に書き込むとともに、正しく書き込みが完了したか否かを確認し、
   正しく書き込みが完了したことが確認されると、次のブロックを前記対象ブロックとして前記更新処理を実行する
   請求項１に記載の通信機器。
3. 前記複数のブロックのそれぞれのサイズが固定である
   請求項１又は２に記載の通信機器。
4. 前記複数のブロックのそれぞれのサイズが可変であり、
   前記差分ファイルには、前記複数のブロックのそれぞれのサイズを決定するための付加情報が付加され、
   前記更新処理部は、前記付加情報に基づいて前記複数のブロックのそれぞれのサイズを決定する
   請求項１又は２に記載の通信機器。
5. 前記ファームウェアには、通信用ファームウェア及び制御用ファームウェアがあり、
   前記更新処理部は、前記通信用ファームウェアに対する前記更新処理及び前記制御用ファームウェアに対する前記更新処理で、同じ前記更新用記憶領域を用いる
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信機器。
6. 前記通信部を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記更新処理部として動作する制御用プロセッサと、
   前記更新用記憶領域を含む制御用メモリと、を有する
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信機器。
7. 前記差分ファイルは、前記ファームウェア記憶領域に記憶された前記複数のブロックに対応する複数のファイルを含み、
   前記更新処理部は、
   前記差分ファイルに含まれる付加情報に基づいて、前記複数のファイルの中から、更新されたファームウェアのブロックを含むファイルを特定し、
   前記特定されたファイルに含まれる前記更新されたファームウェアのブロックを前記ファームウェア記憶領域に書き込む
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信機器。

Images