基于Bootloader的可靠嵌入式軟件遠程更新機制

在一個實際運行的無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用本更新機制，以驗證和測試其性能。首先對更新進程的運行效果進行測試。結(jié)果表明，每次測試更新進程均能正確的啟動與控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸，通過在應(yīng)用層引入確認和重傳機制，新程序的鏡像文件均能通過Internet和無線網(wǎng)絡(luò)準確的傳輸至前端運行模塊。測試的重點是系統(tǒng)軟件更新完畢后新程序啟動的可靠性。對軟件更新過程中遇到的干擾和數(shù)據(jù)錯誤采取模擬的方式，以此測試bootloader能否正確的啟動備份程序。測試中模擬了3類情況：一類是FLASH上的程序鏡像文件隨機的在某些地址處出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，另一類是FLASH上的程序鏡像文件隨機的出現(xiàn)某些數(shù)據(jù)的地址錯位，第三類是啟動點的數(shù)值發(fā)生錯誤。將這3類情況分為6種具體方案進行測試，每個方案測試20次，查看系統(tǒng)能否按照期望的結(jié)果啟動程序鏡像。測試方案及結(jié)果如表1所示。

從測試結(jié)果中可以看出，本更新機制對FLASH中的數(shù)據(jù)錯誤識別效果最好，每次啟動時均能正確地進入異常并啟動備份程序；對FLASH中的數(shù)據(jù)地址錯位的識別率也達到了80%以上。當程序的數(shù)據(jù)正確但存放地址錯位時，存在一定的概率會使得ARM處理器取出的指令是可以識別和執(zhí)行的，從而使程序運行到未知狀態(tài)而導(dǎo)致系統(tǒng)無法啟動。此外，更新機制對配置區(qū)具有較強的修復(fù)能力，防止了因為配置區(qū)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤而導(dǎo)致無法啟動的情況的發(fā)生。實驗平臺的測試結(jié)果表明本更新機制能有效地提高嵌入式軟件更新后重新啟動的穩(wěn)定性和可靠性，具有較強的自我恢復(fù)能力。

5 結(jié)語

本文以提高可靠性為設(shè)計目標，提出了一種基于bootloader的嵌入式軟件遠程自動更新機制。本更新機制由于同時保存了三個鏡像文件，因此需要更多的FLASH存儲空間，略微增加了嵌入式系統(tǒng)的硬件成本。但相對于更新機制的遠程化、自動化和可靠性所帶來的維護成本的巨大降低，這個代價是值得的。

本文主要創(chuàng)新點：通過設(shè)置兩個備份程序存儲區(qū)，利用嵌入式處理器的異常機制，使嵌入式系統(tǒng)的更新具有了較強的自我恢復(fù)能力，較大的提升嵌入式軟件更新過程的可靠性，尤其能夠有效地防止嵌入式系統(tǒng)更新后出現(xiàn)的系統(tǒng)啟動失敗的情況，具有較高的實用價值。另外，通過CDMA系統(tǒng)實現(xiàn)遠程自動更新，可以擺脫地域限制，不受布線的束縛，提高了嵌入式系統(tǒng)遠程更新的便捷性。