CN111666094A - 一种实时固件升级***与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时固件更新的***和方法。该***包括至少两个程序存储器、中央处理器、下载控制电路、通信接口、复选器、状态寄存器，中央处理器在程序存储器中运行当前固件，当下载控制电路检测到新的固件时，向中央处理器发出中断请求，中央处理器响应后，在运行当前固件的同时，指示下载控制电路将新的固件下载至另一程序存储器中，下载完成后，中央处理器切换至另一存有新固件的程序存储器中，并运行新的固件。本发明不需***停止当前运行的程序，且不需重新启动***后就即可下载、运行新固件。

Description

一种实时固件升级***与方法

技术领域

本发明涉及一种***固件升级的技术领域，具体而言，涉及一种固件升级***和一种固件升级方法。

背景技术

现有技术中，***固件升级时，必须停止当前正在运行的所有程序。当新固件被下载、烧录，***被重新启动后，才允许***运行新固件及其他程序。越来越多的内嵌式控制***用闪存存储固件，但闪存有烧录次数的限制。当闪存烧录次数接近于最大限值时，***存在宕机的风险。

然而，一些特殊行业不允许***宕机，且要求固件升级中不能停止当前程序的运行，比如：安全***、电力***等。一旦当前程序停止运行便会影响公众利益或影响企业的正常运营。

发明内容

本发明解决了现有技术的问题，提供一种新的固件升级的***和方法。该***能够实现在固件升级中不停止当前运行的***程序，并且不需要重新启动***后就可以运行新的固件。

为实现上述目的，本发明提供一种实时固件升级***，包括中央处理器，至少两个独立存储固件的程序存储器，程序存储器均与所中央处理器电连接。还包括通信接口以及与通信接口电连接的下载控制电路，下载控制电路也分别与程序存储器电连接。中央处理器当前只运行一个程序存储器中的固件，当外部有新版本固件需要下载到该***时，通过下载控制电路下载到未被运行的其他空闲的程序存储器中，当正确完成下载后，中央处理器切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件。

其中，程序存储器为两个独立的程序存储器，即第一程序存储器和第二程序存储器，第一程序存储器和第二程序存储器通过复选器与中央处理器电连接。

其中，状态寄存器用于指示第一程序存储器和第二程序存储器中的固件版本信息，中央处理器通过读取状态寄存器中的固件版本信息，在初始运行时选择存储有最新下载固件的程序存储器来运行。

其中，当外部有新版本的固件需要下载到该***时，下载控制电路向中央处理器发出中断请求。中央处理器响应中断请求后，选择空闲的程序存储器供下载控制电路将新固件下载其中。

其中，当外部有新版本的固件需要下载到该***时，下载控制电路向中央处理器发出中断请求。中央处理器响应中断请求后，检查另一个空闲程序存储器是否正常。如果正常，中央处理器通过下载控制电路将新版本固件下载至空闲的程序存储器中。

其中，下载控制电路下载完新固件后，还要对新固件进行校验。当校验正确后，下载控制电路再次向中央处理器发出中断请求。中央处理器响应中断请求后，再切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件，否则若校验错误，则中央处理器不进行切换，仍运行原来程序存储器中的固件。

其中，中央处理器切换到新下载的程序存储器时，其会先访问当前程序存储器的切换固件区域。当中央处理器执行切换固件区域程序后，即可切换至存有新固件的程序处理器，并运行新的固件。

为实现上述目的，本发明还提供一种实时程序升级方法基于实时程序升级***，包括步骤：

固件运行，中央处理器电连接至少两个独立存储固件的程序存储器，当前只运行一个程序存储器中的固件；

固件下载，当外部有新版本的固件需要下载时，中央处理器通过下载控制电路下载到未被运行的其他空闲的程序存储器中；

固件切换，当正确完成下载后，中央处理器切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件。

其中，程序存储器包括第一程序存储器和第二程序存储器，在程序运行步骤中，中央处理器当前只运行第一程序存储器中的固件，或者只运行第二程序存储器中的固件。

其中，在固件下载步骤中，当下载控制电路检测到有新固件需要下载时，下载控制电路向中央处理器发出中断请求，中央处理器响应中断请求后，选择空闲的程序存储器供下载控制电路将新固件下载至其中。

其中，当下载控制电路检测到有新固件需要下载时，下载控制电路向中央处理器发出中断请求。中央处理器响应中断请求后，中央处理器检查另一个空闲程序存储器是否正常。如果正常，中央处理器通过下载控制电路将新固件下载至空闲的程序存储器中。

其中，下载控制电路下载完新固件后，还要对新固件进行校验。当校验正确后，下载控制电路再次向中央处理器发出中断请求。中央处理器响应中断请求后，切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件，否则若校验错误，则中央处理器不进行切换，仍运行原来程序存储器中的固件。

其中，当中央处理器切换到新下载的程序存储器时，其访问当前程序存储器的切换固件区域。当中央处理器执行切换固件区域程序后，即可切换至存有新固件的程序处理器，并运行新的固件。

本发明的实时固件升级***和方法通过设置至少两个独立存储固件的程序存储器，可将新固件下载至空闲的程序存储器，下载完成后由中央处理器直接运行该程序存储器中的新固件，相比现有技术中固件升级必须重启***，本发明的实时固件升级***和方法不需***停止当前运行的程序，且不需重新启动***后就即可下载、运行新固件。

附图说明

图1表示实时固件升级***实施例一结构示意图；

图2表示实时固件升级***实施例二结构示意图，其中，复选器与中央处理器、两个程序存储器相连，中央处理器只能运行其中一个程序存储器中的固件；

图3表示实时固件升级***实施例三结构示意图，其中，中央处理器通过读取状态寄存器的信息来选在存有最新固件的程序存储器运行；

图4表示图3中的程序存储器中的切换固件区域；

图5表示本发明实时固件升级方法实施例一的流程示意图；

图6表示本发明实时固件升级方法实施例二的流程示意图。

具体实施方式

请参照图1，图1是实时固件升级***实施例一结构示意图，该实施例的实时固件升级***包括至少两个独立存储固件的程序存储器1、中央处理器2、下载控制电路3以及通信接口4。

图1示例显示为两个程序存储器1，程序存储器1与中央处理器2电连接；这种电连接使得中央处理器2可以执行、调用、修改、存储程序存储器1中的固件或程序，其他实施例中，也可采用比如3个或4个等数量的程序存储器1，本发明对此不作限定。

其中，固件是指被嵌入在硬件中的软件，是一种***软件。根据***需求，通常会对固件进行更新。

进一步的，程序存储器1是一种存储介质，本发明中用来存储固件。本领域普通技术人员在实现本发明时，可选择能够对其进行读、写的存储介质。实现本发明，至少设置两个程序存储器1。中央处理器2同一时间只运行一个程序存储器中1的固件，另一个程序存储器作为备用程序存储器当有新版本固件时，中央处理器2将其下载至备用程序存储器中。

中央处理器2，是***中负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。它与下载控制电路3电连接，中央处理器2对程序存储器1进行选择，当***需要运行当前固件或新版本固件时，中央处理器2选择存有当前固件的程序存储器或存有新版本固件的程序存储器运行。中央处理器2响应下载控制电路3的中断请求，控制下载控制电路3对新固件进行下载、存储及校验。

下载控制电路3与通信接口4电连接，下载控制电路3也分别与程序存储器1电连接。这里的通信接口4既包括网络通信接口、无线通信接口、USB接口等具有通信传输功能的接口。下载控制电路3主要是用于对通信接口4接收新固件时进行检测，并且与中央处理器2进行交互，完成对新固件的下载、校验以及有选择的存储到对应的程序存储器1中。中央处理器2当前只运行一个程序存储器1中的固件，当外部有新固件需要下载到该***时，通过下载控制电路3下载到未被运行的其他空闲的程序存储器1中，当正确完成下载后，中央处理器2切换到新下载的程序存储器1，运行其中的新固件。

下载控制电路3，分别与通信接口4、中央处理器2电连接。与通信接口4通信时，当下载控制电路3检测到外部新版本的固件时，便向中央处理器2发出中断请求。中央处理器2响应中断请求后，要求下载控制电路3将新固件下载至程序存储器1。

通信接口4，与下载控制电路3电连接，用于传输数据。

可以看出，这里通过多个程序存储器1的方式，一方面保证了当前固件程序的正常运行，另一方面当有新的固件下载时，当前固件程序并不需要停止执行，而是在下载控制电路3和中央处理器2的作用下，存储到另外一个程序存储器1中，当完成下载后，再直接切换到新固件所在的程序存储器1中执行其中的固件程序。

优选的，如果在执行新固件所在的程序存储器1中面临感染病毒、程序运行不稳定等运行障碍或故障时，还可以返回到之前的程序存储器中进行运行。由此可以提供一个备用的安全保护机制或安全模式，增强了该***的运行稳定性。

进一步优选的，为了减少新固件的信息传输量，新固件仅仅包括与备用程序存储器1中的固件不同的信息，因此，当接收到新固件后利用新固件中的信息，对备用程序存储器1的固件进行升级处理，由此完成对备用程序存储器1的固件进行更新。这种方式可以减少新固件的传输量，并且还可以利用备用程序存储器1中的固件内容，仅对有需要升级修改的地方进行更新，有利于提高处理速度。

进一步优选的，新固件仅仅包括与当前运行程序存储器1中的固件不同的信息，因此，当接收到新固件后利用新固件中的信息，可以利用对当前运行程序存储器1中的固件进行升级处理，升级处理后得到的新固件再存储到备用程序存储器1中，作为更新后的新固件进行存储。这种方式更有利于新固件与当前运行固件的结合，提高固件升级的时效性和准确性。

优选的，在本发明中，对于两个程序存储器1或多个程序存储器1的含义，不仅包括是两个或多个独立的存储器芯片，还包括在同一个程序存储器芯片中划分出来的独立的两个或多个程序存储空间，这些程序存储空间是通过寻址的方式进行访问的，因此可以通过划分不同的地址段来区分不同的程序存储空间，因此不会出现地址重叠的问题。

图2是实时固件升级***实施例二结构示意图，在图1所示实施例的基础上，本实施例的实时固件升级***除程序存储器11、中央处理器22、下载控制电路33、通信接口44外，包括复选器55。程序存储器11为两个独立的程序存储器，即第一程序存储器和第二程序存储器，第一程序存储器和第二程序存储器通过复选器55与中央处理器22电连接。当然也可以是多个程序存储器，中央处理器22通过复选器来对这些程序存储器11进行选择控制。复选器55的通路可与程序存储器11的数量相匹配。

优选的，当新固件需要被下载至程序存储器11时，中央处理器22通过复选器55检查空闲的程序存储器11是否正常，若正常则存储新固件；若不正常，中央处理器22仍运行当前固件。

图3是实时固件升级***实施例三结构示意图，在图2所示实施例二的基础上，本实施例的实时固件升级***除程序存储器111、中央处理器222、下载控制电路333、通信接口444外、复选器555外，还包括用于指示第一程序存储器和第二程序存储器中的固件版本信息的状态寄存器666。状态寄存器666与下载控制电路333、中央处理器222电连接。中央处理器222通过读取状态寄存器666中的固件版本信息，在初始运行时选择存储有最初版本固件的程序存储器111来运行。下载新版本固件后，中央处理器222通过读取状态寄存器666中的固件版本信息，选择存有新固件的程序存储器111来运行。

优选的，该状态寄存器666具有掉电保护功能，即电源关闭后其中的状态信息依然保存。其用于存储程序存储器111的状态信息，如固件版本信息、CRC校验信息。程序存储器的新固件通过CRC校验后，会将固件版本信息、校验信息通知状态寄存器666。

循环冗余校验码(CRC)，简称循环码，是一种常用的、具有检错、纠错能力的校验码，在通信中广泛运用。循环冗余校验码常用于外存储器和计算机同步通信的数据校验。本发明在校验新版本固件时使用，而本领域技术人员在实现本发明时，不限于使用CRC校验方法，也可以使用其他能实现相同功能、效果的校验方法。

优选的，当有外部新版本的固件需要下载到该***时，下载控制电路333向中央处理器222发出中断请求，中央处理器222响应中断请求后，选择空闲的程序存储器111供下载控制电路333将新固件下载其中。

优选的，当有外部新版本的固件需要下载到该***时，下载控制电路333向中央处理器222发出中断请求，中央处理器222检查另一个空闲程序存储器111是否正常，如果正常，中央处理器通过下载控制电路333将新版本固件下载至空闲的程序存储器111中。通过检查另一空闲程序存储器111的性能状态，可以进一步提高固件下载和存储的可靠性。

优选的，下载控制电路333下载完新固件后，还要对新固件进行校验。当校验正确后，下载控制电路再次向中央处理器222发出中断请求，中央处理器222响应中断请求后，切换到新下载的程序存储器111，运行其中的新固件。否则，若校验错误，则中央处理器222不进行切换，仍运行原来程序存储器中111的固件。

图4是实时固件升级***实施例三中程序存储器中的切换固件区域777。当中央处理器222准备切换到新下载的程序存储器111时，其先访问当前程序存储器111的切换固件区域777，当中央处理器222执行切换固件区域777的程序后，即可切换至存有新固件的程序处理器，并运行新的固件。切换固件区域777，设置在程序存储器中。当需要切换存储器时，中央处理器222先访问上述区域。执行完该区域程序后，即可完成程序存储器111的转换。

图5是实时固件升级方法实施例一的流程示意图，基于同一构思，本发明还提供了一种实时固件升级方法，包括以下步骤：

S1:固件运行，中央处理器电连接至少两个独立存储固件的程序存储器，当前只运行一个程序存储器中的固件；

S2:固件下载，当外部有新版本的固件需要下载时，中央处理器通过下载控制电路下载到未被运行的其他空闲的程序存储器中；

S3:固件切换，当正确完成下载后，中央处理器切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件。

优选的，在S1步骤中，程序存储器包括第一程序存储器和第二程序存储器，在程序运行中，中央处理器当前只运行第一程序存储器中的固件，或者只运行第二程序存储器中的固件。

优选的，在S2步骤中，当下载控制电路检测到有新固件需要下载时，下载控制电路向中央处理器发出中断请求，中央处理器响应中断请求后，选择空闲的程序存储器供下载控制电路将新固件下载至其中。

优选的，当下载控制电路检测到有新固件需要下载时，下载控制电路向中央处理器发出中断请求，中央处理器检查另一个空闲程序存储器是否正常；如果正常，中央处理器通过下载控制电路将新固件下载至空闲的程序存储器中。

优选的，在S3步骤中，当下载控制电路下载完新固件后，还要对新固件进行校验，当校验正确后，中央处理器切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件，否则若校验错误，则中央处理器不进行切换，还保持运行原来的程序存储器中的固件。

优选的，下载控制电路下载完新固件后，还要对新固件进行校验，当校验正确后，下载控制电路再次向中央处理器发出中断请求，中央处理器响应中断请求后，切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件，若校验错误，则中央处理器不进行切换，仍运行原来程序存储器中的固件。

优选的，当中央处理器切换至新下载的程序存储器时，其先访问当前程序存储器的切换固件区域，当中央处理器执行切换固件区域程序后，即可切换至存有新固件的程序处理器，并运行新的固件。

图6是实时固件升级方法实施例二的流程示意图，本实施例的实时固件升级方法包括以下步骤：

S11:中央处理器与程序存储器电连接，至少有两个程序存储器，中央处理器在第一程序存储器中运行当前固件；

S12:下载控制电路分别与中央处理器、程序存储器电连接，由下载控制电路检测下一新版本的固件；

S13:下载控制电路检测到新版本固件后，向中央处理器发出中断指令请求；

S14:中央处理器响应上述中断指令请求，否则，下载控制电路再次向中央处理器发出中断指令请求，直至中央处理器响应中断指令请求；

S15:中央处理器响应上述中断指令请求后，判断其他空闲程序处理器是否正常，即判断第二程序存储器是否正常，如果该程序存储器不正常，中央处理器仍运行当前固件；

S16:判断第二程序存储器正常后，中央处理器控制下载控制电路下载新版本固件至第二程序存储器中；

S17:下载完成后，下载控制电路对新版本固件进行校验，如果校验结果错误，中央处理器仍运行当前固件；

S18:校验结果正确，下载控制电路再次向中央处理器发出中断指令请求；

S19:中央处理器响应上述中断指令请求，否则，下载控制电路再次向中央处理器发出中断指令请求，直至中央处理器响应中断指令请求；

S20:中央处理器切换至第二存储器，并在第二存储器中运行新版本的固件。

优选的，当中央处理器切换至新下载的程序存储器时，其先访问当前程序存储器的切换固件区域，当中央处理器执行切换固件区域程序后，即可切换至存有新固件的程序处理器，并运行新的固件。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

有益效果：本发明使某些特殊行业的***固件在升级过程中不需要停止运行***程序，也不需要在***固件下载后重新启动***。若***感染病毒或发生其他故障时，也可立即运行另一备份固件，使***正常工作并保证***运行的稳定性。若新固件仅仅包括与旧固件不同的信息，则在***更新过程中还可以减少新固件的信息传输量，有利于提高***处理速度。

Claims (14)

1.一种实时固件升级***，包括中央处理器，其特征在于，还包括至少两个独立存储固件的程序存储器，所述程序存储器均与所述中央处理器电连接；还包括通信接口以及与所述通信接口电连接的下载控制电路，所述下载控制电路也分别与所述程序存储器电连接；所述中央处理器当前只运行一个程序存储器中的固件，当外部有新固件需要下载到该***时，通过所述下载控制电路下载到未被运行的其他空闲的程序存储器中，当正确完成下载后，所述中央处理器切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件。

2.根据权利要求1所述的实时固件升级***，其特征在于，所述程序存储器为两个独立的程序存储器，即第一程序存储器和第二程序存储器，所述第一程序存储器和第二程序存储器通过复选器与所述中央处理器电连接。

3.根据权利要求2所述的实时固件升级***，其特征在于，还包括用于指示所述第一程序存储器和第二程序存储器中的固件版本信息的状态寄存器，所述中央处理器通过读取状态寄存器中的固件版本信息，在初始运行时选择存储有最新下载固件的程序存储器来运行。

4.根据权利要求3所述的实时固件升级***，其特征在于，当有外部新版本的固件需要下载到该***时，所述下载控制电路向所述中央处理器发出中断请求，所述中央处理器响应中断请求后，选择空闲的程序存储器供所述下载控制电路将新固件下载其中。

5.根据权利要求3所述的实时固件升级***，其特征在于，当有外部新版本的固件需要下载到该***时，所述下载控制电路向所述中央处理器发出中断请求，中央处理器检查另一个空闲程序存储器是否正常，如果正常，中央处理器通过下载控制电路将新版本固件下载至所述空闲的程序存储器中。

6.根据权利要求4或5所述的实时固件升级***，其特征在于，所述下载控制电路下载完所述新固件后，还要对新固件进行校验，当校验正确后，下载控制电路再次向中央处理器发出中断请求，所述中央处理器响应中断请求后，切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件，否则若校验错误，则所述中央处理器不进行切换，仍运行原来程序存储器中的固件。

7.根据权利要求6所述的实时固件升级***，其特征在于，当所述中央处理器准备切换到新下载的程序存储器时，其先访问当前程序存储器的切换固件区域，当中央处理器执行所述切换固件区域程序后，即可切换至存有新固件的程序处理器，并运行新的固件。

8.一种实时程序升级方法，其特征在于，基于权利要求1所述的实时程序升级***，包括步骤：

固件运行，中央处理器电连接至少两个独立存储固件的程序存储器，当前只运行一个程序存储器中的固件；

固件下载，当外部有新版本的固件需要下载时，所述中央处理器通过下载控制电路下载到未被运行的其他空闲的程序存储器中；

固件切换，当正确完成下载后，所述中央处理器切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件。

9.根据权利要求8所述的实时固件升级方法，其特征在于，所述程序存储器包括第一程序存储器和第二程序存储器，在程序运行步骤中，所述中央处理器当前只运行第一程序存储器中的固件，或者只运行第二程序存储器中的固件。

10.根据权利要求9所述的实时固件升级方法，其特征在于，在固件下载步骤中，当所述下载控制电路检测到有新固件需要下载时，所述下载控制电路向所述中央处理器发出中断请求，所述中央处理器响应中断请求后，选择空闲的程序存储器供所述下载控制电路将新固件下载至其中。

11.根据权利要求8所述的实时程序升级方法，其特征在于，当所述下载控制电路检测到有新固件需要下载时，所述下载控制电路向所述中央处理器发出中断请求，中央处理器检查另一个空闲程序存储器是否正常；如果正常，中央处理器通过下载控制电路将新固件下载至所述空闲的程序存储器中。

12.根据权利要求10或11所述的实时程序升级方法，其特征在于，在程序切换步骤中，当所述下载控制电路下载完所述新固件后，还要对新固件进行校验，当校验正确后，所述中央处理器切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件，否则若校验错误，则所述中央处理器不进行切换，还保持运行原来的程序存储器中的固件。

13.根据权利要求12所述的实时固件升级方法，其特征在于，所述下载控制电路下载完所述新固件后，还要对新固件进行校验，当校验正确后，下载控制电路再次向中央处理器发出中断请求，所述中央处理器响应中断请求后，切换到新下载的程序存储器，运行其中的新固件，若校验错误，则所述中央处理器不进行切换，仍运行原来程序存储器中的固件。

14.根据权利要求13所述的实时固件升级方法，其特征在于，当所述中央处理器切换至新下载的程序存储器时，其先访问当前程序存储器的切换固件区域，当中央处理器执行所述切换固件区域程序后，即可切换至存有新固件的程序处理器，并运行新的固件。

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