嵌入式系統的遠程更新該如何進行？

嵌入式系統在各個領域有著廣泛的應用，嵌入式系統的維護與升級也變得日益重要。由于新技術的不斷涌現和對系統功能、性能等要求的不斷提高，開發者必須能夠針對系統進行升級和維護，以延長系統的使用周期，改善系統性能，增強系統適應性。

傳統的嵌入式升級方式通常由維護人員到達設備現場進行重新燒寫系統或者更換Flash存儲部件，當設備數量龐大并且分布范圍廣泛時，這種升級維護方式的工作量將非常大，而且耗費的時間長、成本高。隨著嵌入式技術的迅速發展，嵌入式系統的遠程升級技術得到了快速發展。參考文獻提出了一種基于GPRS的嵌入式系統軟件的遠程在線升級，通過GPRS網絡實現對ARM嵌入式終端的系統軟件進行在線升級。這種方法的不足在于無法實現系統本身的遠程升級。參考文獻實現了一種在Bootloader中實現嵌入式系統自動升級的方法，這種方法是將映像文件存儲在CF卡中，系統重啟時Bootloader將檢測CF卡中的映像文件，讀取映像文件并燒寫到目標板的Flash中，實現升級。如果終端的數量較大且分布廣泛，采用這種方法會增加很大的工作量。

本文針對嵌入式Linux操作系統提出了一種新的更新機制，并且基于ARM9微處理器和NAND Flash存儲器，對uboot和Linux內核進行修改，實現了對嵌入式Linux系統的遠程自動更新?？朔藗鹘y方法工作量大的缺點，具有操作簡單、更新速度快的特點。

1 基本原理

1．1 總體結構

支持遠程自動更新的嵌入式Linux系統機構，它可以分為嵌入式終端和遠程管理系統兩部分。系統的總體結構如圖1所示，嵌入式終端采用基于ARM9架構的AT91RM9200微處理器，采用擴展的32MB SDRAM，由2片16位數據寬度的SDRAM芯片HY57V281620并連而成，采用64MB NANDFla sh存儲芯片K9F1208，運行嵌入式Linux系統。遠程管理系統選用PC機。嵌入式終端通過以太網連接到遠程管理系統，管理人員可以通過telne t即可對各個嵌入式終端進行監控、管理和遠程更新。

1．2 系統更新流程

本設計對uboot和Linux內核進行改造，使其支持YAFFS2文件系統，對系統添加ftp、telnet等應用服務。系統更新流程如圖2所示。系統正常運行時管理人員可以通過telnet遠程登錄到嵌入式終端進行監控和管理。當需要對系統進行更新時，通過遠程管理系統的ftp客戶端登錄到嵌入式終端，將需要更新的內核映像和文件系統上傳到NAND Flash。上傳完畢后對原有的內核映像和文件系統進行備份并重啟系統。系統重啟后uboot將NAND Flash中更新后的內核映像和文件系統搬運到SDRAM中，然后跳轉到SDRAM中啟動Linux系統，掛載YAFFS2文件系統，啟動各種應用服務。

常見的嵌入式操作系統有哪些？

DOS

微軟一開始選用了派特森的Q-DOS “QUICK AND DISK OPERATING SYSTEM ”為基礎然后再擴充功能而成 MS-DOS，主要是采用由IBM 提供的使用8088 微處理器的計算機作開發平臺，它是以16 字節單人單工操作系統，特別適合一些功能簡單裝置使用。

Windows CE

雖然微軟 Windows 系統已經稱霸了 PC Desktop 環境。但是對于嵌入式系統這塊大餅，微軟也是垂涎已久，桌上型的 Windows 桌業系統對于嵌入式系統來說自然是太過于肥大的產物，于是微軟推出精簡版的 Windows CE 作為進攻嵌入式系統的主力。目前主要應用于 PDA 上頭，但是跟微軟一系列 Windows 系統一般，Windows CE也承襲了原有的缺點：耗系統資源、不穩定、效率不佳等等。毛病實在太多，后來將整個架構重新改寫后推出 Windows CE 3.0 版，或稱為 Pocket PC。改版之后的確改進了不少缺點。

Windows CE 可應用于 PDA 、WebPAD、Thin Client等等。是采用 Windows CE 為操作系統的 SIMPad （西門子公司所有）。

Palm

由 Palm CompuTIng 公司的嵌入式操作系統，目前最大的應用在 PDA ，是市場占有率最高的 PDA 操作系統，Palm 操作系統架構非常簡潔，因為少去了很多功能，如內存管理、多任務等等，使得 Palm 可以非常不耗系統資源，硬件需求低，連帶的整體耗電量便可壓縮到非常低，因此采用 Palm 操作系統的 PDA 都有待機時間長的優點。

EPOC

由英國手持裝置大廠 Psion 所開發，常用于 PDA 與手機結合的場合。最有名的例子 Nokia 9110 系列手機，它就是采用 EPOC 系統。

著名的嵌入式實時系統

實時系統是嵌入式系統里頭非常重要的一環，很多人都誤以為實時系統執行速度非?？斓南到y，事實上不然，所謂實時代表的意義是『實時反應』，一般多人多任務操作系統如：Windows 、 UNIX ，在上面執行的軟件都一起分享 CPU ，因為 CPU 速度快，所以我們感覺好象可以同時執行多支軟件，其實在系統內部的同一時間內都只有一個程序在執行，每個軟件都必須排隊，而且規定只能用一小段時間后就要換下一位，但是因為 CPU 速度夠快，很快又可以被執行到，所以人們感覺并不會很明顯軟件是一段一段在執行。這是一般所謂的非實時性的操作系統運作模式，而實時操作系統具有立即反應而且不能讓出資源的特性，例如汽車的 ABS 煞車系統，如果不采用能夠立即反應的實時系統，后果可就不堪設想。而這類的應用多半多屬體積小、功能簡單的地方，所以也算是嵌入式系統。 QNX 的 QNX OS 、WindRiver 的 VxWorks、Microware 的 OS9、pSOS 等等，都是有名的嵌入式實時系統公司。

Linux

Linux 不是都用來做服務器嗎？不然就是 Cluster，怎么會跟嵌入式系統扯上關系？不要懷疑，Linux 除了對伺服工作應付自如外，嵌入式系統也難不倒 Linux。

那么究竟 Linux 有怎樣獨特的能耐，可以想變大就變大想縮小就縮??？又用 Linux 來發展嵌入式系統有什么優點？請看底下介紹。

開放原始碼、模塊化設計

Linux 采用 GPL 授權，除了把原始碼公開以外，任何人都可以自由使用、修改、散布，而 Linux 核心本身采模塊化設計，讓人很容易增減功能，例如我的平臺并不需要藍芽的功能，我只要不把這項功能加入，有需要就加入，不需要就刪除，由于這樣的高的彈性，我們可以調校出最適合我們硬件平臺的核心出來。

相較于 Linux ，Windows 是走封閉原始碼路線，所以我們完全無法得知或修改它的核心部份。另外因為是采用 GPL 授權自然就沒有什么權利金或保密協議的約束。

穩定性夠

Linux 不屬于任何一家公司，但是它的開發人員卻是全世界最多的，每天在全球都有無數的人參與 Linux Kernel 的改進、除錯、測試，這樣嚴苛的條件造就了穩定度高的 Linux 。

就因為如此，Linux 雖不是商業的產物但是品質卻不遜于商業產品。

網絡功能強大

Linux 的架構是參造 UNIX 系統而來，因此 Linux 也承襲了 UNIX 強大的網絡功能。在這個每樣事情都講求網絡的時代下，只能說是 Linux 大放異彩 的年代。未來可能家里的電冰箱、冷氣、電視機都會連上網絡，如何增加這些家電的網絡功能，Linux 可以替他們辦到。

跨平臺

Linux 一開始是基于Intel 386 機器而設計，但是隨著網絡的散布，各式各樣的需求涌現，因此就有許多工程師致力于各式平臺的移植，造成了 Linux 可以在 x86、MIPS、ARM/StrongARM、PowerPC、Motorola 68k、Hitachi SH3/SH4、 Transmeta.。等等平臺上運作的盛況。這些平臺幾乎涵蓋了所有嵌入式系統所需的 CPU，因此選擇 Linux 就可以把更多的硬件平臺納入考量的范圍。

嵌入式環境不如 x86 PC 那樣單純，嵌入式環境所采用的 CPU 架構之多，使用 Linux 作開發，就等于有更多硬件的選擇，硬件成本是商業公司考量的一大重點，選擇多自然可以找到最合適的硬件，對于公司的競爭力是有極大的幫助。

應用軟件眾多

自由軟件世界里有個很大的特色就是軟件超級多，而且幾乎都是符合 GPL 標準，換句話說，大家都可以自由取用，因為這些軟件多半是由工程師業余空暇時間所發展，而且不以營利為性質，所以并不能擔保這些軟件完全沒有 BUG ，但是仍舊有許多殺手級的軟件出現，大家熟知的 KDE 與 GNOME 便是很好的證明，當然與嵌入式系統較為相關如：gcc 編譯器、Kdevelop 整合式開發環境等等。

通常我們都會先在 PC 端造出仿真出嵌入式的環境，并直接在上頭開發，因此用的工具也都與開發一般 Desktop 軟件類似，良好的工具能夠增加開發的速度。

選擇多樣

如果公司有能力可以自己實作 Linux 嵌入式系統，因為程序代碼全部都開放在那里，您可以隨心所欲的設計出自己想要的 Embedded Linux 系統，但是有更多的公司的業務重點不在于此，這時候您也可以選擇購買商業版的 Embedded Linux 系統，像是有名的 Redhat 公司、Lineo、MontaVista.。等等，這些都是商業的 Linux 公司，購買他們的產品就可以得到完整的服務。因此商業或非商業全都在于您的需求。

自行開發系統

當然您也可以自行開發系統，嚴格控制硬件，但是相對的必須投注更大的成本在于研發系統上，原則上如果目標簡單明確只是一些基本的 I/O 控制，例如：跑馬燈。便適合自己開發，但是如果系統過于復雜則必須審慎評估自行研發的難度與時程的控管

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