基于GPRS的嵌入式系統(tǒng)軟件的遠程在線升級

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由服務(wù)器和遠程終端組成，其中遠程終端包括基于ARM內(nèi)核的嵌入式控制芯片(以下簡稱ARM芯片)和GPRS Modem模塊，兩者之間通過RS 232總線連接；服務(wù)器與遠程終端通過GPRS進行通信。用戶需要升級遠程終端時，首先將服務(wù)器端的升級標志位置1，通過GPRS將升級標志位傳給遠程終端，遠程終端上電后將自動檢測升級標志位，若標志位為1表示需要升級，否則不升級。然后，服務(wù)器將升級文件通過GPRS透明的下載到遠程終端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸及更新，從而達到遠程終端的嵌入式系統(tǒng)軟件的在線升級的目的。

2 遠程終端軟件升級的關(guān)鍵技術(shù)
2．1 FLASH存儲器編程
遠程終端的升級主要是對ARM芯片內(nèi)部FLASH存儲器的數(shù)據(jù)進行擦除及下載，目前很多ARM芯片支持多種方式對FLASH進行編程，ARM芯片內(nèi)部FLAsH存儲器的編程有JTAG，ISP和IAP三種方式：JTAG編程主要用于產(chǎn)品開發(fā)期的調(diào)試；ISP需要提供一定的硬件資源和中止應(yīng)用軟件的運行，適用于便攜式設(shè)備的升級；IAP與ISP非常相似．主要區(qū)別是IAP允許在應(yīng)用程序正常運行的情況下，對FLASH存儲器中另外一段程序進行讀／寫操作，甚至可以控制對某段、某頁的讀／寫操作，為數(shù)據(jù)存儲和固件的自動升級帶來了極大的靈活性。該方案通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸升級文件的程序代碼，利用ARM內(nèi)部的FLASH存儲器及其IAP編程，實現(xiàn)終端的嵌入式系統(tǒng)軟件的遠程無線在線升級。有關(guān)IAP的命令碼、狀態(tài)碼和命令詳解以及IAP功能的詳細應(yīng)用見參考文獻。
2．2 遠程終端的程序設(shè)計
為了在線升級，將ARM芯片內(nèi)部FLASH存儲器按圖2所示劃分為啟動區(qū)、用戶代碼跳轉(zhuǎn)區(qū)、用戶代碼1區(qū)和用戶代碼2區(qū)。其中啟動區(qū)用于存放系統(tǒng)初始化和啟動代碼，用戶代碼跳轉(zhuǎn)區(qū)用于存放跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)用戶代碼區(qū)的指令．用戶代碼1區(qū)和用戶代碼2區(qū)用于交替存放當前終端正在執(zhí)行的用戶代碼和升級的用戶代碼。若當前終端執(zhí)行的用戶程序存放在1區(qū)，則將接收到的升級程序存放到2區(qū)；待升級程序接收結(jié)束后，更改用戶代碼跳轉(zhuǎn)區(qū)的指令，使其指向升級程序，即用戶代碼2區(qū)；此后用戶代碼2區(qū)的程序成為當前終端指向的用戶程序，而用戶代碼1區(qū)則用于下次升級代碼的存放區(qū)。
遠程終端上電后首先進入啟動區(qū)進行系統(tǒng)的初始化；接著終端從片外的E2PROM中讀取升級配置，包括升級標志位、已接收到的最后一個數(shù)據(jù)包的ID等。若終端處于升級狀態(tài)，則如圖3所示，向服務(wù)器發(fā)所要升級數(shù)據(jù)的指令，而且指令中將包含終端上次已接收到的最后一個數(shù)據(jù)包的ID，這樣可以避免已接收的數(shù)據(jù)包的重復發(fā)送，并實現(xiàn)續(xù)傳的功能。終端從GPRS網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)包后對數(shù)據(jù)包進行解析和校驗判斷，并與服務(wù)器形成一問一答的應(yīng)答機制。FLASH中進行數(shù)據(jù)編程的最小單位是頁(512個字節(jié))，當接收到的升級數(shù)據(jù)達到1頁后．通過IAP進行編程。如果當前運行的用戶程序代碼在1區(qū)，則把升級數(shù)據(jù)保存到2區(qū)，否則保存到1區(qū)。編程成功后，將最后一條數(shù)據(jù)包的ID保存到E2PROM中。所有升級數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束并編程成功后，通過IAP修改用戶代碼跳轉(zhuǎn)區(qū)的指令，使遠程終端運行新的升級代碼。