嵌入式固件远程升级技术的研究与实现

论文摘要

随着计算机信息技术的不断发展,各种嵌入式系统出现在社会和生活中的各个角落。由于嵌入式设备的各种优点,如体积小、性能高、便携带、针对性强等各种优点,使得嵌入式系统在几乎社会的各个领域都得到广泛应用。各种各样的嵌入式设备层出不穷,而且功能越来越强大,软件越来越复杂。在这种情况下,嵌入式固件中存在问题不可避免,而且为了更好的服务客户,赢得市场,各种固件版本不断推出。这就为嵌入式固件升级技术的应用提供了一个广阔的应用范围。首先,本文对嵌入式固件升级过程中所用到的各项技术进行了深入研究:深入研究了字节差分算法模型,利用字节差分算法可以对两个不同版本的固件进行差分操作,继而产生一个远小于新版固件的升级包,减少固件升级系统的传输量;深入研究了软件容错技术,利用软件容错技术可以提高整个固件升级系统的可靠性和安全性,降低在系统在意外情况下的崩溃和对升级设备的损害;深入研究了嵌入式设备存储管理技术,利用嵌入式设备存储存储管理技术可以解决固件更新过程中固件大小发生变化时的存储管理问题,提高固件更新的效率;深入研究了嵌入式设备编程技术,分析了嵌入式编程技术中经常用的三种技术,并对三种技术各自的优缺点以及适用场合做了深入探讨。然后,本文针对摩托罗拉对讲机系统的特点,设计并实现了一套切实可行的嵌入式固件远程升级解决方案。第一,根据对现有字节差分算法缺陷的分析,提出了一种通过增加预处理环节提高字节差分算法效率的设计,并加以实现;第二,为了提高固件升级服务器的并行性,完成了对固件升级服务器的线程池的设计,降低资源消耗,提高了升级效率;第三,通过对终端存储管理方案中的地址预留存储管理方案和动态存储分配管理方案的研究,提出了一种结合地址预留的动态存储分配的管理方案,提高了系统灵活性和可用性;第四,针对摩托罗拉对讲机系统的特点和升级包格式,完成基于IAP技术的嵌入式在线编程的设计与实现。最后,本文对目前系统中完成的工作进行了总结,通过系统在实施过程中发现的问题,提出了该系统需要改进和完善的地方,为下一阶段的任务明确了方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 项目研究背景及国内外现状
• 1.1.1 嵌入式系统和固件概述
• 1.1.2 嵌入式设备固件升级现状
• 1.2 项目的研究内容和意义
• 1.3 本文章节安排
• 第二章 嵌入式固件升级技术概述
• 2.1 文件字节差分技术概述
• 2.1.1 字符串编辑距离以及参考模型
• 2.1.2 文件字节差分技术
• 2.2 软件容错技术概述
• 2.2.1 容错技术的基本概念
• 2.2.2 软件容错技相关技术介绍
• 2.3 嵌入式设备存储管理技术概述
• 2.3.1 NAND 闪存存储器的特点
• 2.3.2 Flash 芯片存储管理方案介绍
• 2.4 嵌入式设备编程技术概述
• 2.4.1 传统编程技术
• 2.4.2 嵌入式在线编程技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 嵌入式固件升级系统的总体设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.1.1 系统功能需求分析
• 3.1.2 系统设计目标
• 3.2 系统解决方案及软件流程
• 3.2.1 系统总体结构设计
• 3.2.2 固件升级的基本流程
• 3.3 系统通信解决方案
• 3.3.1 TCP/IP 协议栈介绍
• 3.3.2 传输层通信协议的选择
• 3.3.3 应用层协议选择
• 3.3.4 系统通信过程
• 3.4 系统容错性设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 嵌入式固件升级系统关键模块的设计与实现
• 4.1 改进的固件升级包生成算法研究与实现
• 4.1.1 现存的字节差分生成算法的缺陷
• 4.1.2 改进的固件升级包生成设计
• 4.1.3 升级包生成成模块的实现
• 4.2 服务器升级控制模块设计与实现
• 4.2.1 服务器升级控制模块的设计
• 4.2.2 服务器升级控模块的实现
• 4.3 终端存储管理方案的设计与实现
• 4.3.1 地址预留存储管理方案
• 4.3.2 动态存储分配管理方案
• 4.3.3 结合地址预留的动态存储方案设计
• 4.4 终端在线编程模块的设计与实现
• 4.4.1 终端 Flash 分区设计
• 4.4.2 IAP 技术的 Flash 编程
• 4.4.3 终端在线编程模块的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及学习期间研究成果