CN1786910A - 一种bios在线升级方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种BIOS在线升级装置，包括：单板，所述单板包括存储基本BIOS程序的只读存储器ROM和存储至少两份扩展BIOS程序的flash；存有升级版本BIOS程序的设备，其与单板相连，用于通过网口串口等通道对单板上flash中较旧版本的BIOS程序进行升级。本发明还公开了一种BIOS在线升级方法，包括：若有新版本的BIOS程序；判断flash中的扩展BIOS程序是否有效，若均有效，则选择其中版本较低的BIOS程序进行升级；否则，选择其中任意的无效的BIOS程序进行升级。由于本发明的装置中有两份最近两个版本的BIOS程序，因此，即使在线升级失败时，也会正常启动通信设备。

Description

一种BIOS在线升级方法

技术领域

本发明涉及一种软件升级方法，尤其涉及一种BIOS在线升级方法。

背景技术

在通信设备中，所使用的***通常都是嵌入式***，在嵌入式***中，各***或模块分工完成一个通信设备的功能。在较复杂的嵌入式***中都存在BIOS程序及主机业务程序，BIOS程序用于***的启动引导，主机业务程序完成特定的业务功能。

BIOS程序是CPU上电启动的第一段程序，一般采用烧片器将BIOS程序烧写到ROM芯片中，然后将ROM芯片贴在单板上，因此，由于BIOS程序被烧写到ROM芯片中，所以BIOS程序具有硬件特性，不便于升级。

然而，在较复杂的嵌入式***中，BIOS程序将要完成较多的功能，一般通信设备中的BIOS程序要完成CPU小***的初始化和驱动、嵌入式操作***的启动、单板串口网口的驱动等工作，大部分的BIOS程序还要实现业务软件的加载通道、及加载业务软件等工作，因此，这些功能所对应的BIOS程序的规模也是较大的，而且，BIOS程序也有可能存在不完善等问题，这时，当带有上述BIOS程序的设备已经在市场上应用时，如何解决BIOS程序中存在的问题，就变成了一个急待解决的问题。在不能进行BIOS在线升级时要修正BIOS程序中的问题，要么将设备或单板退回制造商，制造商重新烧写BIOS程序并发货，要么在现场更换带有BIOS程序的芯片，因此，不仅耗费人力、物力，且不方便。

为了实现BIOS在线升级，如图1所示，现有的一种BIOS在线升级的方法是在烧片的ROM芯片中保留一份通过烧写完成的BIOS程序，另外，在单板上的Flash(一种非易失性的存储介质)中也保存一份BIOS程序，该份BIOS程序可通过在线升级时写入。两份BIOS程序基本一致，但略有差异，在步骤11中，ROM中的BIOS程序总是上电一开始运行的程序，程序在初始化完CPU后，在步骤12中，马上去判断Flash中的BIOS是否有效，若有效，在步骤13中，则将程序指针跳转到Flash中，在Flash中取BIOS程序的指令运行，若程序无效，在步骤14中，则继续在ROM中取指令运行，无论在取Flash中的指令运行还是取ROM中的指令运行，后续的程序运行过程是一致的，不再详述。

单板生产加工时Flash中总是空的，其中没有有效的BIOS程序，因此，此时总是运行ROM中的BIOS程序。当发现BIOS程序有问题时，可通过修改代码并生成一个新的BIOS程序，然后，通过串口网口等通道加载到单板上，并保存在Flash中。以后单板复位或重新启动时，若Flash中有有效的BIOS程序，就会在Flash中取指令运行。如果一段时间后，发现Flash中的BIOS程序也有问题，可以再次更新Flash中的BIOS程序，这样就可以在不变动硬件的情况下，完成BIOS程序的修正，从而达到了BIOS在线升级的目的。

上述方案虽然能实现BIOS在线升级，但有如下缺点：

1、依赖于硬件的具体实现，由于CPU需要在Flash中取BIOS程序的指令运行，需要Flash的地址空间是连续的，而实际上很多嵌入式***由于接口位宽的限制，不能保证Flash的地址空间连续，往往是只占用64bit数据线的16bit或者32bit等数据线，不能保证地址空间是连续的，所以这种方案的应用范围较有限。

2、升级功能不安全，若升级的BIOS程序是正常的，则在线升级功能正常，一旦升级的BIOS程序本身是错误的，将导致升级失败，并且Flash中BIOS程序标志有效，但是程序本身是错误的，将导致***无法自动恢复，升级失败将导致更严重的后果。

3、升级功能实用性差，假如BIOS程序在经历了较长的一段时间后，发生过5、6次的升级，BIOS程序版本和生产时烧写在ROM中的版本已有较大差别时，若某次升级失败，则***只能回退到生产时ROM中的BIOS版本，意义不大。

在现有技术中，另一种BIOS在线升级方案的总体思路是将BIOS程序划分为两部分，一部分为不可升级的部分，一部分为需要升级的部分，并分别生成目标文件，并称之为小BIOS和主BIOS。其中小BIOS包含CPU小***最基本的驱动，如CPU初始化、RAM控制器初始化、嵌入式操作***启动、串口驱动等，这部分功能相对简单和稳定，默认不会存在问题，认为不需要升级，将这部分程序通过烧片器烧写到ROM芯片中，是单板上电运行的第一段程序。主BIOS程序包含BIOS程序的全部内容，在小BIOS启动后，通过串口将主BIOS下载到单板上，并保存在Flash中。

如图2所示，在步骤21中，单板上电运行时，先运行ROM中的小BIOS程序，初始化完CPU、RAM控制器、操作***、串口等内容后，在步骤22中，判断Flash中是否有有效的主BIOS程序，若有效，在步骤23中，则将主BIOS程序搬移到RAM中，并跳转到RAM中的主BIOS运行，否则，在步骤24中，则要求通过串口加载主BIOS程序。

生产时，由于Flash中没有内容，所以小BIOS启动后必须先加载一次主BIOS程序，然后每次启动都先启动小BIOS，然后运行主BIOS，当发现主BIOS程序中存在问题时，修改代码重新生成主BIOS程序，在启动小BIOS程序时通过网口或串口下载到单板上，并更新Flash中的主BIOS程序，从而达到了BIOS在线升级的目的。若运行一段时间后，又发现主BIOS有问题，则再次在小BIOS启动时更新主BIOS。实现了在不变动硬件的前提下，BIOS程序问题的修正。

此方案也有较明显局限和缺点：

1、只能实现一定范围的在线升级，尽管小BIOS功能简单，但也涉及较多代码，如果小BIOS也存在问题，该方案是无法解决的。

2、单板启动时间长，单板启动时间几乎是普通BIOS的两倍，因为要先运行一遍小BIOS程序，再运行一遍主BIOS程序。

3、不能兼容原来的生产制造方式，需要在生产环节加载一次主BIOS程序，相对原来的烧片安装的过程多了一个环节。

4、升级功能不安全，若升级的BIOS程序是正常的，则在线升级功能正常，一旦升级的BIOS程序本身是错误的，将导致升级失败，并且Flash中BIOS程序标志有效，但是程序本身是错误的，将导致***无法自动恢复。

5、升级功能实用性差，假如某次BIOS程序升级失败，***将不能在原有的旧版本上运行，将导致业务中断。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种BIOS在线升级的装置和方法，解决了依赖具体硬件才能实现升级的问题，从而提高了BIOS在线升级的通用性，并解决了升级失败而导致业务中断的问题，从而提高了BIOS在线升级的稳定性。

本发明提供了一种基本输入输出***BIOS在线升级装置，所述升级装置包括：单板，所述单板包括：只读存储器ROM，用于存储基本BIOS程序；以及非易失性存储介质flash，其被划分为至少两个存储区，每一存储区用于存储最近升级的扩展BIOS程序；存有升级版本BIOS程序的设备，其与单板相连，用于通过网口串口对单板上flash中存储的两份扩展BIOS程序中的较低版本的BIOS程序进行升级。

本发明还提供了一种基本输入输出***BIOS在线升级方法，包括：

当需要对所述的BIOS程序进行升级时，则通过将新版本的BIOS程序存储到flash中的一个存储区中而实现升级BIOS程序。

所述每份扩展BIOS程序还设置有有效标志、稳定运行标志和版本标志。

通过将升级的扩展BIOS程序存储到flash中的一个存储区中而实现升级BIOS程序，包括：

判断flash中存储的扩展BIOS程序是否均有效，若均有效，

则将升级的BIOS程序存储到版本较低的扩展BIOS程序的存储区，

否则，将升级的BIOS程序存储到任意的扩展BIOS程序的存储区中。

在将升级的BIOS程序存储到存储区后，将存储的BIOS程序的有效标志设置为有效状态，稳定运行标志设置为新升级状态，版本标志设置为较原来所有扩展BIOS程序的版本更高的版本。

在升级前还包括，将有效标志设置为无效状态。

在将升级的BIOS程序存储到存储区后还包括运行升级的BIOS程序。

所述运行BIOS程序包括：

选择有效标志为有效状态且稳定运行标志位为新升级状态的BIOS程序运行，当运行到预定阶段后，将该BIOS程序的稳定运行标志位设置为稳定运行状态。

在开始运行BIOS程序以前，选择到新升级状态的BIOS程序后，将稳定运行标志设置为待运行状态。

所述运行BIOS程序是将其搬移到随机存储器RAM中运行。

当发现扩展BIOS程序的稳定标志位为待运行状态，则将其有效标志设置为无效状态。

所述升级是通过网口或串口将新版本BIOS程序拷贝到Flash中的一个存储区中。

因此，由于本发明采用将flash中的BIOS程序直接搬移到RAM中运行，不在Flash中取指令运行，所以，本发明的方法不依赖具体硬件实现的BIOS在线升级方法，使BIOS程序的升级变得简单有效，并可在各通信设备中共享，从而极大的提高了通信设备的可维护性以及降低了维护成本。此外，由于本发明采用多份BIOS程序，所述多份BIOS程序分别为最近多次更新的BIOS程序版本。一旦BIOS程序升级失败，不仅不会导致业务中断，而且也不会回退到生产时的版本，从而使BIOS在线升级的功能变得稳定可靠。

附图说明

图1示出了一种现有技术方案的BIOS程序的运行流程图；

图2示出了另一现有技术方案的BIOS程序的运行流程图；

图3示出了本发明的升级装置示意图；

图4示出了本发明的实施例的BIOS程序的运行流程图。

图5示出了本发明的实施例的升级流程图。

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。

为了便于理解本发明的在线升级过程，下面简单介绍一下BIOS程序工作的基本原理及过程。BIOS程序一般是烧写在ROM芯片中，上电第一段代码总是在ROM中运行，进行CPU初始化，RAM控制器初始化。由于在ROM中程序运行较慢，BIOS程序会将自身的代码搬移到RAM中，然后继续运行，进行单板***硬件的初始化，嵌入式操作***的初始化，串口网口的初始化，业务程序加载通道的驱动，最后加载业务软件并运行业务软件，最后完成BIOS程序的运行。

根据本发明，本发明提供了一种BIOS在线升级装置，包括：单板，所述单板包括存储基本BIOS程序的只读存储器ROM和至少存储两份扩展BIOS程序的flash；存有升级版本BIOS程序的设备，其与单板相连，用于通过网口串口等通道对flash中较旧版本的BIOS程序进行升级。ROM中的基本BIOS程序是在生产时通过烧写写入的，Flash中BIOS程序是分别通过多次在线升级时写入的，即分别是最近多次升级时所写入的BIOS程序。

每份扩展BIOS程序还设置有三个标志位：有效标志位、稳定运行标志位、版本标志位。有效标志位用来表示该扩展BIOS程序是否有效，其有两种状态：有效状态和无效状态，即，若升级顺利完成，则将其置为有效状态，若升级时发生中断，则其为无效状态。稳定运行标志位表示该扩展BIOS程序是否能够稳定运行，其有三种状态：新升级状态、待运行状态和稳定运行状态，当刚升级完毕时，将稳定运行标志位置为新升级状态；当该升级完毕的扩展BIOS程序刚开始运行时，将稳定运行标志位置为待运行状态；当该升级完毕的扩展BIOS程序运行到某一阶段时，如运行完毕时，将稳定运行标志位置为稳定运行状态。版本标志位表示该BIOS程序的版本，flash中的扩展BIOS程序的版本与另一扩展BIOS程序的版本相互轮流交替上升，在本发明中，扩展BIOS程序的版本为最近的多个版本。

如图4所示，在步骤41中，当单板一上电时，总是开始运行基本BIOS程序，基本BIOS程序首先初始化完CPU，RAM控制器，然后在步骤42中，根据扩展BIOS程序有效标志位和版本标志位，判断Flash中是否存在有效的扩展BIOS程序，若是，则在步骤43中，选择有效的最新版本的扩展BIOS程序搬移到RAM中，并跳转到RAM中运行，否则，在步骤46中，即flash中没有有效的扩展BIOS程序，则搬移ROM中的基本BIOS到RAM中，并跳转到RAM中运行。

由于若Flash中存在有效的扩展BIOS程序，则将其搬移到RAM中，并跳转到RAM中运行，不直接在Flash中取指令运行，所以本发明与Flash的硬件结构无关。

单板生产加工时Flash总是空的，其中没有有效的BIOS程序，此时ROM中的基本BIOS总是因为没有有效的扩展BIOS程序而搬移基本BIOS到RAM中运行。如图5所示，在步骤51中，当发现基本BIOS程序存在问题时，通过修改代码并生成一个新版本的扩展BIOS程序，然后通过串口网口等通道加载到单板上，然后在步骤52中，根据扩展BIOS程序有效标志位，判断Flash中是否存在无效的BIOS程序，若有无效的BIOS程序，则在步骤53中，直接将新版本的扩展BIOS保存在该存储区上，并在步骤54中，将新升级的扩展BIOS程序的稳定状态标志位置为新升级状态，将有效状态标志位置为有效状态；否则，即原Flash中多个扩展BIOS程序都有效，在步骤55中，则选择版本较旧的扩展BIOS程序，将该版本的有效状态标志位置为无效状态，并且用新版本的扩展BIOS替换该版本较旧的扩展BIOS程序，并在步骤56中，若升级顺利完成，将新升级的扩展BIOS的稳定状态标志位置为新升级状态，将有效状态标志位置为有效状态。

在单板重起时，当基本BIOS发现有处于新升级状态的扩展BIOS时，则将其搬移到RAM中运行，同时将稳定运行标志从新升级状态更改为待运行状态，为了确认新升级的扩展BIOS程序的正确性，当扩展BIOS程序运行到某一阶段后，将该BIOS程序的稳定标志位置为稳定运行状态。当单板再复位或重起时，就会运行新升级的版本，至此，升级成功。

若升级的扩展BIOS程序存在问题，则扩展BIOS程序不能够运行到特定的阶段，因而，稳定运行标志位处于待运行状态，这时，基本BIOS在启动时识别出稳定运行标志位为待运行状态时，清空稳定运行标志位、有效标志位、和版本标志位。然后，将flash中相对较旧的版本搬移到RAM中运行，若flash中没有有效的BIOS程序，则将ROM中的基本BIOS搬移到RAM中运行，从而保证了即使升级失败，单板仍旧能正常工作，不会导致业务中断。通过以上方法，不但实现了BIOS在线升级的功能，而且保证了升级的可靠性和安全性。

因此，由于本发明采用将flash中的BIOS程序直接搬移到RAM中运行，不直接在Flash中取指令运行，所以，本发明的方法是不依赖具体硬件实现的BIOS在线升级方法，使BIOS程序的升级变得简单有效，并可在各通信设备中共享，从而极大的提高了通信设备的可维护性以及降低了维护成本。

因此，由于本发明采用多份BIOS程序，所述多份BIOS程序分别为最近多次更新的BIOS程序版本。一旦BIOS程序升级失败，不仅不会导致业务中断，而且也不会回退到生产的原始版本，从而使BIOS在线升级的功能变得稳定可靠。

本发明的BIOS在线升级功能不需要额外的投入，BIOS在线升级功能对生产环节是透明的，而且在没有升级需求时，可以和普通的BIOS一样工作。

虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

Claims (12)

1、一种基本输入输出***BIOS在线升级装置，其特征在于，所述升级装置包括：单板，所述单板包括：只读存储器ROM，用于存储基本BIOS程序；以及非易失性存储介质flash，其被划分为至少两个存储区，每一存储区用于存储最近升级的扩展BIOS程序；存有升级版本BIOS程序的设备，其与单板相连，用于通过网口串口对单板上flash中存储的两份扩展BIOS程序中的较低版本的BIOS程序进行升级。

2、一种基本输入输出***BIOS在线升级方法，其特征在于，包括：

当需要对所述的BIOS程序进行升级时，则通过将新版本的BIOS程序存储到flash中的一个存储区中而实现升级BIOS程序。

3、根据权利要求2所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，所述每份扩展BIOS程序还设置有有效标志、稳定运行标志和版本标志。

4、根据权利要求3所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，通过将升级的扩展BIOS程序存储到flash中的一个存储区中而实现升级BIOS程序，包括：

判断flash中存储的扩展BIOS程序是否均有效，若均有效，

则将升级的BIOS程序存储到版本较低的扩展BIOS程序的存储区，

否则，将升级的BIOS程序存储到任意的扩展BIOS程序的存储区中。

5、根据权利要求4所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，还包括：在将升级的BIOS程序存储到存储区后，将存储的BIOS程序的有效标志设置为有效状态，稳定运行标志设置为新升级状态，版本标志设置为较原来所有扩展BIOS程序的版本更高的版本。

6、根据权利要求2所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，在升级前还包括，将有效标志设置为无效状态。

7、根据权利要求6所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，在将升级的BIOS程序存储到存储区后还包括运行升级的BIOS程序。

8、根据权利要求7所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，所述运行BIOS程序包括：

选择有效标志为有效状态且稳定运行标志位为新升级状态的BIOS程序运行，当运行到预定阶段后，将该BIOS程序的稳定运行标志位设置为稳定运行状态。

9、根据权利要求8所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，还包括：在开始运行BIOS程序以前，选择到新升级状态的BIOS程序后，将稳定运行标志设置为待运行状态。

10、根据权利要求8所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，所述运行BIOS程序是将其搬移到随机存储器RAM中运行。

11、根据权利要求7所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，还包括：选择扩展BIOS版本时，若稳定标志位为待运行状态，则将有效标志设置为无效状态。

12、根据权利要求2所述的BIOS在线升级方法，其特征在于，所述升级是通过网口或串口将新版本BIOS程序拷贝到Flash中的一个存储区中。

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