嵌入式設備遠程在線(xiàn)升級技術(shù)的研究
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2．2 嵌入式系統軟件設計
2．2．1 Bootloader工作原理
Bootloader位于FLASH的起始處，主要是用來(lái)啟動(dòng)系統，并且裝載用戶(hù)程序執行，如果沒(méi)有Bootloader，硬件啟動(dòng)成功后，將直接運行用戶(hù)應用程序。反之，Bootloader的啟動(dòng)代碼將先被執行，進(jìn)行一系列的初始化操作后，根據預先設定的條件，選擇執行用戶(hù)應用程序或升級控制程序。
Bootloader包含兩種不同的操作模式：“啟動(dòng)加載”模式和“下載”模式。啟動(dòng)加載模式：這種模式也稱(chēng)為“自主”模式。也就是Bootloader從目標機上的某個(gè)固態(tài)存儲設備上將操作系統加載到RAM中運行，整個(gè)過(guò)程并沒(méi)有用戶(hù)的介入。這種模式是Boodoader的正常工作模式。下載模式：在這種模式下，目標機上的Bootloader將通過(guò)串口連接或網(wǎng)絡(luò )連接等通信手段從PC下載文件，比如：下載內核映像和根文件系統映像等。從主機下載的文件通常首先被Bootloader保存到目標機的RAM中，然后再被Bootloader寫(xiě)到目標機上的FLASH類(lèi)固態(tài)存儲設備中。Bootloader工作原理流程圖如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/148804.htm
2．2．2 FLASH存儲器編程及升級流程
遠程終端的升級主要是對ARM芯片內部的FLASH存儲器的原始數據進(jìn)行擦除以及新數據的下載的過(guò)程。本研究采用IAP(In-Application Programming)技術(shù)進(jìn)行FLASH編程，在應用編程IAP是從結構上將FLASH存儲器映射為兩個(gè)存儲體，當運行一個(gè)存儲體上的用戶(hù)程序時(shí)，可對另一個(gè)存儲體重新編程，之后將程序從一個(gè)存儲體轉向另一個(gè)；同時(shí)還可以在應用程序控制下，對程序某段存儲空間進(jìn)行讀取、擦除和寫(xiě)入操作。IAP的實(shí)現極為靈活，可利用單片機的串行口接到計算機的RS232口，通過(guò)專(zhuān)門(mén)設計的固件程序來(lái)編程內部存儲器，可以通過(guò)現有的Inte rnet或其他通訊方式很方便地實(shí)現遠程升級和維護。
為了實(shí)現升級將ARM芯片內部的FLASH存儲器劃分為Bootloader區(程序啟動(dòng)區)、升級處理區、用戶(hù)代碼0區、用戶(hù)代碼1區。如圖4所示。
啟動(dòng)區主要用于存放系統初始化代碼以及引導程序Boofloader，當CPU復位后，自動(dòng)執行該段程序代碼，該程序的主要功能是讀取片外EEPROM中相關(guān)標志，判定嵌入式系統的運行模式，若是工作模式，則根據片外EEPROM中其他標志，跳轉到規定的應用程序區的首地址；若是升級模式，則進(jìn)入軟件升級處理部分的首地址。
升級處理區主要是負責接收程序代碼數據包、校驗、固化程序代碼等；當升級完畢后，將修改片外EEPROM中相關(guān)標志，指示CPU復位后的運行模式和復位后應運行的程序區。
用戶(hù)代碼0區和用戶(hù)代碼1區用于交替存放當前用戶(hù)代碼以及升級代碼，若當前用戶(hù)代碼放在0區，則將接收到的升級代碼存放在1區，此時(shí)用戶(hù)代碼1區便成為當前終端指向的用戶(hù)程序，而用戶(hù)代碼0區則用于存放下次升級時(shí)的新代碼。
遠程終端上電后首先進(jìn)入Bootloader區進(jìn)行系統的初始化，接著(zhù)終端從片外的EEPROM中讀取升級配置，包括升級標志位，已收到的最后一個(gè)數據包的ID等，若終端處于升級狀態(tài)，則發(fā)出向服務(wù)器索要升級數據的指令，此時(shí)指令中將包含終端上次已接收到的最后一個(gè)數據包的ID，這樣可以避免服務(wù)器重復發(fā)送數據包，實(shí)現續傳的功能。終端通過(guò)Internet接收數據包并對數據包進(jìn)行校驗判斷以保證接收到正確的數據。由于FLASH中進(jìn)行編程的最小單位是頁(yè)，當接收到的數據達到一頁(yè)后，通過(guò)IAP進(jìn)行編程，編程結束后將最后一條數據包的ID保存在EEP ROM中，所有升級數據發(fā)送結束并編程成功后，通過(guò)IAP指示CPU復位后應運行的應用程序區域。具體的軟件升級流程圖如圖5所示。
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