基于GPRS的嵌入式系統(tǒng)軟件的遠(yuǎn)程在線升級(jí)

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(yuǎn)程終端組成，其中遠(yuǎn)程終端包括基于ARM內(nèi)核的嵌入式控制芯片(以下簡(jiǎn)稱ARM芯片)和GPRS Modem模塊，兩者之間通過(guò)RS 232總線連接；服務(wù)器與遠(yuǎn)程終端通過(guò)GPRS進(jìn)行通信。用戶需要升級(jí)遠(yuǎn)程終端時(shí)，首先將服務(wù)器端的升級(jí)標(biāo)志位置1，通過(guò)GPRS將升級(jí)標(biāo)志位傳給遠(yuǎn)程終端，遠(yuǎn)程終端上電后將自動(dòng)檢測(cè)升級(jí)標(biāo)志位，若標(biāo)志位為1表示需要升級(jí)，否則不升級(jí)。然后，服務(wù)器將升級(jí)文件通過(guò)GPRS透明的下載到遠(yuǎn)程終端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸及更新，從而達(dá)到遠(yuǎn)程終端的嵌入式系統(tǒng)軟件的在線升級(jí)的目的。

2 遠(yuǎn)程終端軟件升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)
2．1 FLASH存儲(chǔ)器編程
遠(yuǎn)程終端的升級(jí)主要是對(duì)ARM芯片內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行擦除及下載，目前很多ARM芯片支持多種方式對(duì)FLASH進(jìn)行編程，ARM芯片內(nèi)部FLAsH存儲(chǔ)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(yùn)行，適用于便攜式設(shè)備的升級(jí)；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(yùn)行的情況下，對(duì)FLASH存儲(chǔ)器中另外一段程序進(jìn)行讀／寫操作，甚至可以控制對(duì)某段、某頁(yè)的讀／寫操作，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和固件的自動(dòng)升級(jí)帶來(lái)了極大的靈活性。該方案通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸升級(jí)文件的程序代碼，利用ARM內(nèi)部的FLASH存儲(chǔ)器及其IAP編程，實(shí)現(xiàn)終端的嵌入式系統(tǒng)軟件的遠(yuǎn)程無(wú)線在線升級(jí)。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(xì)應(yīng)用見參考文獻(xiàn)。
2．2 遠(yuǎn)程終端的程序設(shè)計(jì)
為了在線升級(jí)，將ARM芯片內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器按圖2所示劃分為啟動(dòng)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(dòng)區(qū)用于存放系統(tǒng)初始化和啟動(dòng)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(dāng)前終端正在執(zhí)行的用戶代碼和升級(jí)的用戶代碼。若當(dāng)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(jí)程序存放到2區(qū)；待升級(jí)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(jí)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(dāng)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(jí)代碼的存放區(qū)。
遠(yuǎn)程終端上電后首先進(jìn)入啟動(dòng)區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)的初始化；接著終端從片外的E2PROM中讀取升級(jí)配置，包括升級(jí)標(biāo)志位、已接收到的最后一個(gè)數(shù)據(jù)包的ID等。若終端處于升級(jí)狀態(tài)，則如圖3所示，向服務(wù)器發(fā)所要升級(jí)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(gè)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(fù)發(fā)送，并實(shí)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(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析和校驗(yàn)判斷，并與服務(wù)器形成一問(wèn)一答的應(yīng)答機(jī)制。FLASH中進(jìn)行數(shù)據(jù)編程的最小單位是頁(yè)(512個(gè)字節(jié))，當(dāng)接收到的升級(jí)數(shù)據(jù)達(dá)到1頁(yè)后．通過(guò)IAP進(jìn)行編程。如果當(dāng)前運(yùn)行的用戶程序代碼在1區(qū)，則把升級(jí)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(jí)數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束并編程成功后，通過(guò)IAP修改用戶代碼跳轉(zhuǎn)區(qū)的指令，使遠(yuǎn)程終端運(yùn)行新的升級(jí)代碼。