嵌入式系统/ARM技术中的基于GPRS的嵌入式系统软件的远程在线升级

0 引 言 随着电子技术、计算机技术和通信技术的迅猛发展，嵌入式系统已经广泛应用于工业、军事、通信、信息家电等领域，但是面对新技术的不断涌现和对系统功能、性能以及规模要求的不断提高，开发者必须能够针对客户的需求及时对系统进行升级或维护，以延长系统使用周期，改善系统性能，增强系统适应性。 传统的嵌入式系统升级方式通常由维护人员到达设备现场，开箱重写或者更换FLASH存储部件，当设备数目庞大并且分布范围广泛时，这种升级维护方式的工作量将非常大，而且耗费的时间长、成本高。近年来通过以太网和在FLASH上建立TFFS文件系统的方法，能很好地解决批量升级的问题。但对于野外偏远地区或海上等有线网络无法到达 嵌入式系统是现代科技发展的产物，广泛应用在各个领域，如工业、军事、通信和家电。随着技术的进步，系统需要不断升级以满足更高的性能和功能需求。传统的升级方式依赖于现场维护人员，这种方式效率低下，成本高昂，尤其当设备数量众多且分布广泛时。为解决这一问题，近年来出现了通过以太网和TFFS文件系统进行批量升级的技术，但这种方法在无有线网络覆盖的偏远地区并不适用。 在这种背景下，基于GPRS（General Packet Radio Service）的嵌入式系统远程在线升级方案应运而生。GPRS是一种移动通信技术，提供“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”和“高速传输”的特性，能够在移动公网覆盖的任何地方实现数据传输，特别适合那些无法铺设有线网络的区域。嵌入式系统利用GPRS Modem与服务器进行通信，通过GPRS网络进行软件升级数据的远程传输。 系统结构包括服务器和远程终端两部分。远程终端由ARM内核的嵌入式控制芯片和GPRS Modem组成，两者通过RS 232总线连接。服务器端设置升级标志位，当标志位为1时，远程终端会检测到并开始升级过程。服务器通过GPRS将升级文件下载到远程终端，利用GPRS的无线连接实现数据传输和更新。 关键的技术之一是FLASH存储器编程。常见的编程方式有JTAG、ISP和IAP。JTAG主要用于开发调试，ISP需要额外硬件和中断应用软件，适用于便携设备升级，而IAP（In-Application Programming）则可以在应用程序运行时对另一部分程序进行读写，提供更大的灵活性。本方案采用IAP，通过GPRS网络接收升级文件，利用ARM芯片的内部FLASH存储器进行无线在线升级。 远程终端的程序设计需要对FLASH存储器进行分区，通常包括启动区、用户代码跳转区、用户代码1区和用户代码2区。启动区负责系统初始化，用户代码跳转区存储跳转指令，用户代码1区和2区交替存放当前程序和新升级的程序。每次升级，新的程序会被下载到未使用的代码区，然后通过修改跳转指令来切换执行的新代码。 系统上电后，首先执行启动区的初始化，然后从E2PROM读取升级配置信息。如果处于升级状态，终端会向服务器请求升级文件，并通过应答机制和断点续传技术确保数据传输的准确性和可靠性。一旦升级完成，终端会切换到新代码，而旧代码区则准备接收下一次升级。 基于GPRS的嵌入式系统远程在线升级技术显著提高了设备升级的效率，降低了维护成本，扩大了服务范围，尤其对于分布广泛且网络条件有限的设备来说，这是一个高效、可靠的解决方案。同时，它也展示了嵌入式系统如何通过创新技术适应不断变化的需求，保持系统的先进性和稳定性。