TWI410868B - 韌體更新系統及方法 - Google Patents

Description

韌體更新系統及方法

本發明是有關於一種韌體更新系統及方法，且特別是有關於一種比對檔頭資訊並據以更新部分檔案系統之韌體更新系統及方法。

嵌入式系統(embedded system)為一種整合軟體及硬體且具有特定功能的電腦系統。嵌入式系統之軟體亦稱為韌體，並包括執行特定功能之指令集。許多電子裝置如個人數位助理(personal digital assistant，PDA)、電話系統、影印機、升降梯…等係應用嵌入式系統。由於嵌入式系統應用之範圍極廣大，且業界係致力於擴展嵌入式系統之功能，因此如何更新韌體為目前相當重要之課題。

現今更新韌體之方法將電子裝置連接至個人電腦，再從個人電腦下載完整之映像檔(image)至電子裝置。接著比對已下載之映像檔及電子裝置原有之程式碼，並更新不相同部份之映像檔。然而此種更新韌體的方法具有以下缺點：第一、需將個人電腦之整個映像檔傳輸至嵌入式系統才可得知需要更新哪些部分的映像檔。因此當韌體大小增加時，傳輸時間相對地提高許多。

第二、不需更新之程式碼亦會傳輸至電子裝置，因此而相當浪費時間。

第三、由於整個嵌入式系統皆位於同一映像檔中，因此映像檔中不常更新的部份如核心碼(kernel)或開機碼(boot code)亦會傳輸至電子裝置中並進行比對。如此不僅浪費頻寬更降低更新效率。

本發明係有關於一種韌體更新系統及方法，係於更新檔案系統前藉由第一裝置之傳送模組及第二裝置之比對模組相互溝通，以於第二裝置找出需要更新的檔案系統。第二裝置只將需要更新的檔案系統合併並傳送至第一裝置，使第一裝置之自我更新模組更新檔案系統。

根據本發明之第一方面，提出一種韌體更新系統，包括第一裝置及第二裝置。第一裝置包括第一儲存單元、傳送模組及自我更新模組。第一儲存單元用以儲存第一映像檔。第一映像檔具有第一檔頭、第一檔案系統及第二檔案系統。傳送模組用以輸出第一檔頭。自我更新模組用以根據第二映像檔更新第一映像檔。第二裝置包括第二儲存單元、比對模組及合併模組。第二儲存單元用以儲存第二檔頭及第三檔案系統。比對模組用以接收第一檔頭並比對第一檔頭及第二檔頭。合併模組用以合併第二檔頭及第三檔案系統以輸出第二映像檔。自我更新模組根據第二映像檔將第一檔案系統更新為第三檔案系統。

根據本發明之第二方面，提出一種韌體更新方法，用以更新第一裝置之第一映像檔。第一映像檔具有第一檔頭、第一檔案系統及第二檔案系統。韌體更新方法包括以下步驟。首先，將第一檔頭傳送至第二裝置。第二裝置具有第二檔頭及第三檔案系統。接著，於第二裝置比對第一檔頭及第二檔頭。然後，於第二裝置合併第二檔頭及第三檔案系統成第二映像檔。其次，將第二映像檔輸出至第一裝置。再者，根據第二映像檔將第一映像檔之第一檔案系統更新為第三檔案系統。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其繪示依照本發明較佳實施例之一種韌體更新系統的示意圖。韌體更新系統100包括第一裝置110及第二裝置120。第一裝置110及第二裝置120例如分別為嵌入式裝置及個人電腦，或者例如分別為個人電腦及遠端伺服器。

第一裝置110包括第一儲存單元111、傳送模組112及自我更新模組113。第一儲存單元111例如是唯讀記憶體(read－only memory，ROM)、快閃唯讀記憶體(flash ROM)或電可抹除可編程唯讀記憶體(electrically－erasable programmable ROM，EEPROM)。第一儲存單元111用以儲存第一映像檔114。第一映像檔114具有第一檔頭115、第一檔案系統116及第二檔案系統117。第一檔案系統116及第二檔案系統117例如為程式碼且較佳地為不同功能之程式碼。第一檔頭115具有第一檔案系統116及第二檔案系統117之資訊。於本實施例中，係以第一檔案系統116為需被更新之程式碼且第二檔案系統117為不需被更新之程式碼為例做說明。傳送模組112用以輸出第一檔頭115至第二裝置120。自我更新模組113用以自第二裝置120接收第二映像檔(未繪示於圖中)，並根據第二映像檔更新第一映像檔114。

第二裝置120包括第二儲存單元121、比對模組122及合併模組123。第二儲存單元121用以儲存第二檔頭124及第三檔案系統125。第二檔頭124具有第三檔案系統125之資訊。第三檔案系統125例如是程式碼且為第一裝置110欲更新之程式碼。比對模組122用以自第一裝置110接收第一檔頭115，並比對第一檔頭115及第二檔頭124。合併模組123用以合併第二檔頭124及第三檔案系統125成第二映像檔，並輸出第二映像檔至第一裝置110。自我更新模組113根據第二映像檔將第一映像檔114之第一檔案系統116更新為第三檔案系統125。

本實施例之韌體更新系統100係於更新檔案系統前藉由傳送模組112與比對模組122相互溝通。第一裝置110僅需將第一檔頭115由傳送模組112輸出至第二裝置120之比對模組122，即可找出需要被更新的檔案系統。因此，可大幅減少比對第一裝置110及第二裝置120之檔案系統所耗費的時間。此外，藉由第二裝置120之合併模組123將需要被更新的檔案系統及檔頭合併成新的映像檔。第一裝置110之自我更新模組113根據新的映像檔更新舊的映像檔。第一裝置110僅接收需要被更新的檔案系統及檔頭，因此可大幅提昇更新效率。再者，不需更新的檔案系統不會被傳輸至第一裝置110，藉此可節省更新時間。

於本實施例中，第一裝置110例如是透過連接埠(comport)如RS－232或通用序列匯流排(universal serial bus，USB)等方式直接連接至第二裝置120。另外，第一裝置110亦可透過網路介面卡(network interface card，NIC)與第二裝置120之小型文件傳輸協定(trivial file transfer protocol，TFTP)伺服器達成通訊。

自我更新模組113根據第三檔案系統125及第二檔案系統117將第一檔頭115更新為第三檔頭131(繪示於第2圖)。第三檔頭131、第三檔案系統125及第二檔案系統117係為第三映像檔130(繪示於第2圖)。

請參照第2及第3圖，第2圖繪示第三映像檔的示意圖，第3圖繪示第2圖之映像檔記錄標籤的示意圖。如第2圖所示，第三映像檔130包括第三檔頭131、第三檔案系統125及第二檔案系統117。於本實施例中，第三檔頭131包括映像檔檢查值(image checksum)132、識別碼(vender)133、版本(reversion)碼134、映像檔尺寸(image size)欄位135、映像檔記錄標籤(image record tag)136及保留(reversed)位元137。

映像檔檢查值132用以檢查第三映像檔130之完整性。映像檔撿查值132例如為4位元，然映像檔檢查值132之位元數係不限於此。

識別碼133用以記錄製造商資訊。識別碼133例如為一常數。於本實施例中，識別碼133係為4位元，然其位元數係不限於此。

版本碼134用以記錄第三映像檔130之版本。於本實施例中，版本碼134係為4位元，然其位元數係不限於此。

映像檔尺寸欄位135用以記錄第三映像檔130之大小。於本實施例中，映像檔尺寸欄位135係為4位元，然其位元數係不限於此。

映像檔記錄標籤136用以記錄第三檔案系統125及第二檔案系統117的資訊。如第3圖所示，映像檔記錄標籤136包括第一子映像檔標籤138、第一子映像檔位移欄位139、第一子映像檔尺寸欄位140、第一子映像檔檢查值141、第一子映像檔版本碼142、第二子映像檔標籤143、第二子映像檔位移欄位144、第二子映像檔尺寸欄位145、第二子映像檔檢查值146及第二子映像檔版本碼147。

第一子映像檔標籤138及第二子映像檔標籤143分別用以記錄第三檔案系統125及第二檔案系統117之代號，以辨識程式碼功能。第一子映像檔標籤138及第二子映像檔標籤143分別為一常數。於本實施例中，子映像檔標籤138及143係分別為4位元，然其位元數係不限於此。

第一子映像檔位移欄位139用以記錄第三檔案系統125位於第三檔頭131之後的相對位置。第二子映像檔位移欄位144用以記錄第二檔案系統117位於第三檔頭131之後的相對位置。於本實施例中，子映像檔位移欄位139及144係分別為4位元，然其位元數係不限於此。

第一子映像檔尺寸欄位140及第二子映像檔尺寸欄位145分別用以記錄第三檔案系統125及第二檔案系統117之大小。於本實施例中，子映像檔尺寸欄位140及145係分別為4位元，然其位元數係不限於此。

第一子映像檔檢查值141及第二子映像檔檢查值146分別用以檢查第三檔案系統125及第二檔案系統117之完整性。於本實施例中，子映像檔檢查值141及146係分別為4位元，然其位元數係不限於此。

第一子映像檔版本碼142及第二子映像檔版本碼147分別用以記錄第三檔案系統125及第二檔案系統117之版本。於本實施例中，子映像檔版本碼142及147係分別為4位元，然其位元數係不限於此。

如第2圖所示，保留位元137用以將第三檔頭131保留至一固定大小。於本實施例中，保留位元137係將第三檔頭131保留至1024位元，然保留位元137亦可保留至其他位元數。

於本實施例中，映像檔記錄標籤136雖以二個子映像檔標籤(138及143)、二個子映像檔位移欄位(139及144)、二個子映像檔尺寸欄位(140及145)、兩個子映像檔檢查值(141及146)及兩個子映像檔版本碼(142及147)為例作說明，然並非用以限縮本發明之技術範圍。於實際應用時，若第三映像檔130更包括一第四檔案系統，則映像檔記錄標籤136更包括第三子映像檔標籤、第三子映像檔位移欄位、第三子映像檔尺寸欄位、第三子映像檔檢查值及及第三子映像檔版本碼。

另外，在此雖以第三映像檔130為例作說明，然第一映像檔114及第二映像檔亦具有相似之實料形態。也就是說，第一映像檔114及第二映像檔分別具有映像檔檢查值、識別碼、版本碼、映像檔尺寸欄位、映像檔記錄標籤及保留位元。其中，映像檔記錄標籤包括子映像檔標籤、子映像檔位移欄位、子映像檔尺寸欄位、子映像檔檢查值及子映像檔版本碼。

判定第一映像檔114是否需要被更新，係以比對模組122比對第一檔頭115之版本碼及第二檔頭124之版本碼。若第一映像檔114需要被更新，則比對模組122再比對記錄第一檔案系統116版本之子映像檔版本碼、記錄第二檔案系統117版本之子映像檔版本碼及記錄第三檔案系統125版本之子映像檔版本碼，以找出需要被更新之檔案系統。

以下更搭配流程圖說明韌體更新方法。請參照第4圖，其繪示依照本發明較佳實施例之韌體更新方法的流程圖。並請同時搭配第1圖~第3圖之元件標號。首先，實施步驟S410，第一裝置110之傳送模組112將第一檔頭115傳送至第二裝置120。

接著，實施步驟S420，第二裝置120之比對模組122比對第一檔頭115及第二檔頭124。

然後，實施步驟S430，第二裝置120之合併模組123合併第二檔頭124及第三檔案系統125成第二映像檔。

其次，實施步驟S440，將第二映像檔輸出至第一裝置110。

再者，實施步驟S450，第一裝置110之自我更新模組113根據第二映像檔，將第一映像檔114之第一檔案系統116更新為第三檔案系統125。

最後，實施步驟S460，根據第二檔案系統117及第三檔案系統125將第一檔頭115更新為第三檔頭131。第三檔頭131、第三檔案系統125及第二檔案系統117係為第三映像檔130。

請參照第5圖，其繪示第4圖中更新第一檔頭為第三檔頭之詳細流程圖。首先，實施步驟S461，根據第三檔案系統125之代號更新第三檔頭131之第一子映像檔標籤138。

然後，實施步驟S462，根據第三檔案系統125位於第三檔頭131之後的相對位置，更新第三檔頭131之第一子映像檔位移欄位139。此外，由於第三映像檔130較佳地將所有檔案系統連續地儲存，所以第二檔案系統117之儲存位置亦會改變。因此，實施步驟S463，根據第二檔案系統117位於第三檔頭131之後的相對位置，更新第三檔頭131之第二子映像檔位移欄位144。

其次，實施步驟S464，根據第三檔案系統125之大小更新第三檔頭131之第一子映像檔尺寸欄位140。接著，實施步驟S465，根據第三映像檔130之大小更新第三檔頭131之映像檔尺寸欄位135。

然後，實施步驟S466，根據第三檔頭131的第一子映像檔檢查值141檢驗第三檔案系統125之完整性。此外，如步驟S467所示，根據第三檔頭131的映像檔檢查值132檢驗第三檔映像檔130之完整性，以確保第一裝置110可讀取並執行第三映像檔130。

其次，如步驟S468所示，根據第三檔案系統125之版本更新第三檔頭131之第一子映像檔版本碼142。然後，如步驟S469所示，更新第三檔頭131之版本碼134。

上述依照本發明較佳實施例之韌體更新系統及方法中，第一裝置之傳送模組將第一映像檔之第一檔頭傳送至第二裝置之比對模組，使比對模組找出需要更新的檔案系統。另外，第二裝置之合併模組只將需要更新的檔案系統及檔頭合併成第二映像檔，並傳送至第一裝置。如此一來，第一裝置的自我更新模組可根據第二映像檔更新第一映像檔。因此具有下列部分優點：第一、可快速地找出需要被更新之檔案系統。檔頭之尺寸極小，因此藉由傳輸並檢查檔頭之方式找出需要被更新之檔案系統係相當快速。

第二、減少傳輸的檔案系統大小以增加更新效率。第二裝置僅傳送第一裝置需更新之檔案系統，因此可有效地減少傳輸的檔案系統大小。此外，更可有效地增加更新效率。

第三、組態彈性。開發人員可自行組態欲更新或改變的部分檔案系統，因此提高了開發時的彈性及效率。

第四、節省頻寬。第二裝置僅需傳送第一裝置需更新之檔案系統，因此可有效地節省頻寬。

綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．韌體更新系統

110．．．第一裝置

111．．．第一儲存單元

112．．．傳送模組

113．．．自我更新模組

114．．．第一映像檔

115．．．第一檔頭

116．．．第一檔案系統

117．．．第二檔案系統

120．．．第二裝置

121．．．第二儲存單元

122．．．比對模組

123．．．合併模組

124．．．第二檔頭

125．．．第三檔案系統

130．．．第三映像檔

131．．．第三檔頭

132．．．映像檔檢查值

133．．．識別碼

134．．．版本碼

135．．．映像檔尺寸欄位

136．．．映像檔記錄標籤

137．．．保留位元

138、143．．．子映像檔標籤

139、144．．．子映像檔位移欄位

140、145．．．子映像檔尺寸欄位

141、146．．．子映像檔檢查值

142、147．．．子映像檔版本碼

第1圖繪示依照本發明較佳實施例之一種韌體更新系統的示意圖；第2圖繪示第三映像檔的示意圖；第3圖繪示第2圖之映像檔記錄標籤的示意圖；第4圖其繪示依照本發明較佳實施例之韌體更新方法的流程圖；以及第5圖繪示第4圖中更新為第三檔頭之詳細流程圖。

100．．．韌體更新系統

110．．．第一裝置

111．．．第一儲存單元

112．．．傳送模組

113．．．自我更新模組

114．．．第一映像檔

115．．．第一檔頭

116．．．第一檔案系統

117．．．第二檔案系統

120．．．第二裝置

121．．．第二儲存單元

122．．．比對模組

123．．．合併模組

124．．．第二檔頭

125．．．第三檔案系統

Claims (24)

1. 一種韌體更新方法，用以更新一第一裝置之一第一映像檔，該第一映像檔具有一第一檔頭(header)、一第一檔案系統及一第二檔案系統，該韌體更新方法包括下列步驟：(a)將該第一檔頭傳送至一第二裝置，該第二裝置具有一第二檔頭及一第三檔案系統；(b)於該第二裝置比對該第一檔頭之版本及該第二檔頭之版本以決定該第一映像檔是否需更新；(c)當該第一映像檔需更新時，於該第二裝置合併該第二檔頭及該第三檔案系統成一第二映像檔；(d)將該第二映像檔輸出至該第一裝置；以及(e)根據該第二映像檔，將該第一映像檔之該第一檔案系統更新為該第三檔案系統。
2. 如申請專利範圍第1項所述之韌體更新方法，其中該步驟(b)包括下列步驟：比對該第一檔頭之版本及該第二檔頭之版本；以及若該第一檔頭之版本及該第二檔頭之版本不相同，則比對該第一檔案系統之版本、該第二檔案系統之版本及該第三檔案系統之版本。
3. 如申請專利範圍第1項所述之韌體更新方法，其中更包括下列步驟：(f)根據該第三檔案系統及該第二檔案系統，將該第一檔頭更新為一第三檔頭，該第三檔頭、該第二檔案系 統及該第三檔案系統係為一第三映像檔。
4. 如申請專利範圍第3項所述之韌體更新方法，其中該步驟(f)包括下列步驟：根據該第三檔案系統之代號，更新該第三檔頭之一第一子映像檔標籤。
5. 如申請專利範圍第3項所述之韌體更新方法，其中該步驟(f)包括下列步驟：根據該第三檔案系統位於該第三檔頭之後的相對位置更新該第三檔頭之一第一子映像檔，位移欄位；以及根據該第二檔案系統位於該第三檔頭之後的相對位置以及該第三檔頭之一第二子映像檔，位移欄位。
6. 如申請專利範圍第3項所述之韌體更新方法，其中該步驟(f)包括下列步驟：根據該第三檔案系統之大小，更新該第三檔頭之一第一子映像檔尺寸欄位。
7. 如申請專利範圍第3項所述之韌體更新方法，其中該步驟(f)包括下列步驟：根據該第三檔案系統之版本，更新該第三檔頭之一第一子映像檔版本碼。
8. 如申請專利範圍第3項所述之韌體更新方法，其中該步驟(f)包括下列步驟：根據該第三檔頭之一第一子映像檔檢查值，檢驗該第三檔案系統之完整性。
9. 如申請專利範圍第3項所述之韌體更新方法，其 中該步驟(f)包括下列步驟：更新該第三檔頭之一版本碼。
10. 如申請專利範圍第3項所述之韌體更新方法，其中該步驟(f)包括下列步驟：根據該第三映像檔之大小，更新該第三檔頭之一映像檔尺寸欄位。
11. 如申請專利範圍第3項所述之韌體更新方法，其中該步驟(f)包括下列步驟：根據該第三檔頭之一檢查值，檢驗該第三映像檔之完整性。
12. 一種韌體更新系統，包括：一第一裝置，包括：一第一儲存單元，用以儲存一第一映像檔，該第一映像檔具有一第一檔頭、一第一檔案系統及一第二檔案系統；一傳送模組，用以輸出該第一檔頭；及一自我更新模組，用以根據一第二映像檔更新該第一映像檔；以及一第二裝置，包括：一第二儲存單元，用以儲存一第二檔頭及一第三檔案系統；一比對模組，用以接收該第一檔頭並比對該第一檔頭之版本及該第二檔頭之版本以決定該第一映像檔是否需更新；及 一合併(merge)模組，當該第一映像檔需更新時，合併該第二檔頭及該第三檔案系統以輸出該第二映像檔，該自我更新模組根據該第二映像檔將該第一檔案系統更新為該第三檔案系統。
13. 如申請專利範圍第12項所述之韌體更新系統，其中該比對模組比對該第一檔案系統之版本、該第二檔案系統之版本及該第三檔案系統之版本，以找出需要被更新之檔案系統。
14. 如申請專利範圍第12項所述之韌體更新系統，其中該自我更新模組係根據該第三檔案系統及該第二檔案系統將該第一檔頭更新為一第三檔頭，該第三檔頭、該第二檔案系統及該第三檔案系統係為一第三映像檔。
15. 如申請專利範圍第14項所述之韌體更新系統，其中該第三檔頭包括：一映像檔檢查值(image checksum)，用以檢查該第三映像檔之完整性。
16. 如申請專利範圍第14項所述之韌體更新系統，其中該第三檔頭包括：一版本(version)碼，用以記錄該第三映像檔之版本。
17. 如申請專利範圍第14項所述之韌體更新系統，其中該第三檔頭包括：一映像檔尺寸(image size)欄位，用以記錄該第三映像檔之大小。
18. 如申請專利範圍第14項所述之韌體更新系統，其中該第三檔頭包括：一識別碼(vender)，用以記錄製造商資訊；以及一保留(reserved)位元，用以將該第三檔頭保留至一固定大小。
19. 如申請專利範圍第14項所述之韌體更新系統，其中第三檔頭更包括：一映像檔記錄標籤(record tag)，用以記錄該第二檔案系統及該第三檔案系統的資訊。
20. 如申請專利範圍第19項所述之韌體更新系統，其中該映像檔記錄標籤包括：一第一子映像檔標籤(sub-image tag)，用以記錄該第三檔案系統之代號；以及一第二子映像檔標籤，用以記錄該第二檔案系統之代號。
21. 如申請專利範圍第19項所述之韌體更新系統，其中該映像檔記錄標籤包括：一第一子映像檔位移(sub-image offset)欄位，用以記錄該第三檔案系統位於該第三檔頭之後的相對位置；以及一第二子映像檔位移欄位，用以記錄該第二檔案系統位於該第三檔頭之後的相對位置。
22. 如申請專利範圍第19項所述之韌體更新系統，其中該映像檔記錄標籤包括： 一第一子映像檔尺寸(sub-image size)欄位，用以記錄該第三檔案系統之大小；以及一第二子映像檔尺寸欄位，用以記錄該第二檔案系統之大小。
23. 如申請專利範圍第19項所述之韌體更新系統，其中該映像檔記錄標籤包括：一第一子映像檔檢查值(sub-image checksum)，用以檢查該第三檔案系統之完整性；以及一第二子映像檔檢查值，用以檢查該第二檔案系統之完整性。
24. 如申請專利範圍第19項所述之韌體更新系統，其中該映像檔記錄標籤包括：一第一子映像檔版本(sub-image reversion)碼，用以記錄該第三檔案系統之版本；以及一第二子映像檔版本碼，用以記錄該第二檔案系統之版本。