技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及設(shè)備的軟件系統(tǒng)更新技術(shù)，尤其涉及硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法及裝置。

背景技術(shù)：

直放站監(jiān)控系統(tǒng)屬于嵌入式系統(tǒng)的實際應(yīng)用，由硬件和軟件兩個部分組成，實現(xiàn)直放站系統(tǒng)的控制、監(jiān)視和管理。在直放站系列化產(chǎn)品中監(jiān)控系統(tǒng)具有軟硬件部分復(fù)用的特點，軟硬件均可實現(xiàn)平臺化管理。當(dāng)出現(xiàn)對各直放站軟件批量更新的需求時，如硬件芯片停產(chǎn)或供貨困難，市面上只有硬件兼容但軟件不兼容的芯片做替換，或某個公共的軟件功能需要修改，現(xiàn)有的解決方案只能通過更新軟件平臺，對各個直放站軟件逐個編譯并生成燒寫和下載文件，經(jīng)過質(zhì)量部門驗證后輸出到生產(chǎn)和工程。由于涉及直放站機型眾多，現(xiàn)有的技術(shù)方案存在耗用人力等各項資源大、周期長、效率低下等問題。同時，由于直放站是重要的通信設(shè)備，不能因軟件更新而長期處于停機狀態(tài)，而現(xiàn)行方案對各個軟件進(jìn)行逐個修改和編譯，時間的緊急與歷史軟件狀態(tài)的復(fù)雜性產(chǎn)生了矛盾，若質(zhì)量控制不到位或其它原因產(chǎn)生了錯誤則可能發(fā)生軟件沖突的問題。

對于現(xiàn)有的嵌入補丁的技術(shù)，只能應(yīng)用中高端嵌入式系統(tǒng)，如大型通信交換機設(shè)備等，這類高端嵌入式操作系統(tǒng)能支持文件系統(tǒng)（如嵌入式LINUX、vxworks、windowsce操作系統(tǒng)等）；但對于中低端的嵌入式系統(tǒng)，如采用MCS51單片機、ARM7、CORTEX-M3等硬件平臺的嵌入式系統(tǒng)（內(nèi)存小、處理器速度較低、功能相對單一是其顯著特點），則現(xiàn)有打補丁技術(shù)不能適用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單、高效地嵌入補丁，具有廣泛的適用性。

本發(fā)明提供了硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法，包括：

根據(jù)軟件更新的需求建立補丁程序，為所述補丁程序配置編譯信息；

對所述補丁程序進(jìn)行編譯，獲取補丁目標(biāo)程序；

從所述補丁目標(biāo)程序中提取各個補丁函數(shù)的地址，并從原燒錄程序中分解出受影響的函數(shù)調(diào)用指令；

采用無條件跳轉(zhuǎn)到補丁函數(shù)的指令替換所述受影響的函數(shù)調(diào)用指令，獲取更新后的新應(yīng)用程序；

將所述新應(yīng)用程序、所述補丁目標(biāo)程序進(jìn)行合并，獲取新的燒錄文件或下載文件。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置，包括：

補丁程序建立單元，用于根據(jù)軟件更新的需求建立補丁程序，為所述補丁程序配置編譯信息；

與所述補丁程序建立單元相連的目標(biāo)程序獲取單元，用于對所述補丁程序進(jìn)行編譯，獲取補丁目標(biāo)程序；

與所述目標(biāo)程序獲取單元、原燒錄程序單元分別相連的指令提取單元，用于從所述補丁目標(biāo)程序中提取各個補丁函數(shù)的地址，并從原燒錄程序中分解出受影響的函數(shù)調(diào)用指令；

與所述原燒錄程序單元、所述指令提取單元分別相連的應(yīng)用程序獲取單元，用于采用無條件跳轉(zhuǎn)到補丁函數(shù)的指令替換所述受影響的函數(shù)調(diào)用指令，獲取更新后的新應(yīng)用程序；

與所述應(yīng)用程序獲取單元、所述目標(biāo)程序獲取單元分別相連的程序合并單元，用于將所述新應(yīng)用程序、所述補丁目標(biāo)程序進(jìn)行合并，獲取新的燒錄文件或下載文件。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入系統(tǒng)，包括如前項所述的硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置，以及與該硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置相連的文件燒錄裝置和/或軟件升級裝置；

所述文件燒錄裝置，用于應(yīng)用所述燒錄文件燒錄新的嵌入式系統(tǒng)；

所述軟件升級裝置，用于應(yīng)用所述下載文件對現(xiàn)有的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行軟件升級。

實施本發(fā)明，具有如下有益效果：

本發(fā)明將補丁直接嵌入程序，不影響現(xiàn)有的軟件環(huán)境，具有很好的兼容性，能夠簡單、高效地對硬件設(shè)備進(jìn)行批量更新。另外，本發(fā)明不要求嵌入式系統(tǒng)具備文件系統(tǒng)，廣泛適用于各類型的硬件設(shè)備。

附圖說明

圖1是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法的實施例流程圖；

圖3是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法的實施例示意圖；

圖4是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置的示意圖；

圖5是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置的實施例示意圖；

圖6是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法的流程圖，包括：

S101：根據(jù)軟件更新的需求建立補丁程序，為所述補丁程序配置編譯信息；

S102：對所述補丁程序進(jìn)行編譯，獲取補丁目標(biāo)程序；

S103：從所述補丁目標(biāo)程序中提取各個補丁函數(shù)的地址，并從原燒錄程序中分解出受影響的函數(shù)調(diào)用指令；

S104：采用無條件跳轉(zhuǎn)到補丁函數(shù)的指令替換所述受影響的函數(shù)調(diào)用指令，獲取更新后的新應(yīng)用程序；

S105：將所述新應(yīng)用程序、所述補丁目標(biāo)程序進(jìn)行合并，獲取新的燒錄文件或下載文件。

本發(fā)明適用于硬件設(shè)備的公共軟件部分的補丁嵌入，尤其適用于直放站設(shè)備的公共軟件。首先，根據(jù)公共部分軟件的更新需求建立補丁程序，為所述補丁程序配置編譯信息。該編譯信息的作用在于讓編譯器知道最終所用硬件存儲空間的大小、范圍和地址，也可以指定存儲規(guī)則。

通過編譯器將補丁程序和編譯信息進(jìn)行編譯，獲得補丁目標(biāo)程序。上述補丁程序為源代碼程序；補丁目標(biāo)程序為編譯鏈接后的目標(biāo)程序。

從所述補丁目標(biāo)程序中提取各個補丁函數(shù)的地址，并從原燒錄程序中分解出受影響的函數(shù)調(diào)用指令；采用無條件跳轉(zhuǎn)到補丁函數(shù)的指令替換所述受影響的函數(shù)調(diào)用指令，獲取更新后的新應(yīng)用程序。新應(yīng)用程序也是目標(biāo)程序，只不過是從舊燒錄文件中分離出來并做了必要的修改。

將所述新應(yīng)用程序、所述補丁目標(biāo)程序進(jìn)行合并，獲取新的燒錄文件或下載文件。采用本發(fā)明，不僅適用于高端嵌入式操作系統(tǒng)能支持文件系統(tǒng)（如嵌入式LINUX、vxworks、windowsce操作系統(tǒng)等）；而且對于中低端的不支持文件系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)也適用，如采用MCS51單片機、ARM7、CORTEX-M3等硬件平臺的嵌入式系統(tǒng)（內(nèi)存小、處理器速度較低、功能相對單一是其顯著特點）。

圖2是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法的實施例流程圖。與圖1相比，圖2是優(yōu)選實施例的流程圖。

S201：根據(jù)軟件更新的需求建立補丁程序，為所述補丁程序配置編譯信息。

S202：對所述補丁程序進(jìn)行編譯，獲取補丁目標(biāo)程序。

步驟S201、S202與步驟S101、S102相同，在此不在贅述。需要補充說明的是，所述補丁目標(biāo)程序內(nèi)的新實現(xiàn)函數(shù)，如圖3所示的function1_new新增代碼，用于替代原燒錄程序的部分自身實現(xiàn)代碼，故此，其接口定義必須與原燒錄程序完全相同；同時，代碼在實現(xiàn)上盡量減少使用全局變量或局部靜態(tài)變量，地址分配時可將其分配在空閑內(nèi)存的高端地址區(qū)域。這樣能使新舊程序相互兼容，涉及到變量內(nèi)存的地址分配也不會與舊系統(tǒng)有重疊。

S203：編譯加載程序，獲取加載目標(biāo)程序；當(dāng)所述補丁程序的加載地址和運行地址不一致時，所述加載程序為重構(gòu)的加載程序；當(dāng)所述補丁程序的加載地址和運行地址一致時，所述加載程序為所述原燒錄程序的加載程序。

所述加載程序其功能是指系統(tǒng)啟動后把程序數(shù)據(jù)拷貝到RAM中，然后初始化應(yīng)用程序運行所需環(huán)境，最后轉(zhuǎn)跳到應(yīng)用程序在RAM中的入口地址完成加載工作。在本發(fā)明中，首先在設(shè)備上電時執(zhí)行的一段程序，然后將加載地址處的程序搬運到運行地址處。如果目標(biāo)程序的加載和運行時域地址不同的話，就需要重構(gòu)加載程序，否則不需要。因為原來的原燒錄程序，可能有加載程序，也可能沒有加載程序。不管是地址一致不用修改的加載程序，還是地址不一致，修改了的重構(gòu)的加載程序，這里都需要編輯，以獲取加載目標(biāo)程序。

S204：從所述補丁目標(biāo)程序中提取各個補丁函數(shù)的地址，并從原燒錄程序中分解出受影響的函數(shù)調(diào)用指令。

補丁程序可能提供了不只一個新函數(shù)，所以需將各個地址都提取出來，再從原燒錄程序中分解出受影響的函數(shù)調(diào)用指令，以便將新舊程序進(jìn)行合并。

S205：采用無條件跳轉(zhuǎn)到補丁函數(shù)的指令替換所述受影響的函數(shù)調(diào)用指令，獲取更新后的新應(yīng)用程序。

根據(jù)函數(shù)調(diào)用關(guān)系，生成無條件跳轉(zhuǎn)到新處理函數(shù)指令并翻譯為機器碼，改寫舊應(yīng)用程序受影響函數(shù)地址處的數(shù)據(jù)，直接替換第一條指令即可。最后，根據(jù)要求修改軟件版本信息，產(chǎn)生新的應(yīng)用程序。

S206：當(dāng)所述補丁目標(biāo)程序調(diào)用原燒錄程序內(nèi)的原函數(shù)時，從所述原燒錄程序中獲取所述原函數(shù)的地址。

編譯器都是有一定的規(guī)則的，如ARM的ADS編譯器就遵循ATPCS規(guī)則。舊程序調(diào)用舊函數(shù)前已保存好了現(xiàn)場，且傳遞的參數(shù)和返回值處理也符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則，在舊函數(shù)入口的地方，此處直接通過無條件跳轉(zhuǎn)到補丁程序提供的新處理函數(shù)地址的指令，該指令替代原函數(shù)的第一條指令，寫入翻譯后的機器碼，即實現(xiàn)了功能的替換，即代碼執(zhí)行到此處，將無條件跳轉(zhuǎn)到新的處理函數(shù)中去運行，原函數(shù)內(nèi)后面的功能代碼實際上是不會運行的，無需做任何修改。

S207：計算調(diào)用所述原函數(shù)的新偏移地址，并修改所述補丁目標(biāo)程序中的調(diào)用該原函數(shù)的指令。

新函數(shù)調(diào)用了現(xiàn)有的舊函數(shù)，對于調(diào)用處的地址需要提取出來，根據(jù)補丁程序調(diào)用其它函數(shù)的關(guān)系及其地址，計算出新偏移地址，合成調(diào)用指令的機器碼，并對調(diào)用處的程序數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。

S208：將所述加載目標(biāo)程序、所述新應(yīng)用程序、所述補丁程序按照所述加載地址進(jìn)行合并,獲取新的燒錄文件或下載文件。

應(yīng)用所述燒錄文件燒錄新的嵌入式系統(tǒng)；應(yīng)用所述下載文件對現(xiàn)有的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行軟件升級。

圖3是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入方法的實施例示意圖。下面結(jié)合圖3對本發(fā)明實施例作具體說明。

現(xiàn)有技術(shù)中，需逐個對各直放站軟件進(jìn)行編譯并生成燒錄和下載文件。而本發(fā)明通過以下方式，實現(xiàn)硬件設(shè)備的公共軟件部分的批量更新升級。

如圖2、3所示，本直放站監(jiān)控系統(tǒng)軟件補丁的實現(xiàn)方法，包括如下步驟：根據(jù)公共軟件部分的需求分析結(jié)果，新建補丁程序，在該程序上重新編碼實現(xiàn)受影響需要修改的函數(shù)功能，如圖3所示的function1_new和function2_new。其次，修改配置信息，為該程序單獨分配加載和運行時域空間。最后，修改加載程序?qū)崿F(xiàn)啟動后的加載功能。

將加載程序、補丁程序輸入計算機，通過編譯器進(jìn)行統(tǒng)一編譯，輸出目標(biāo)加載程序和目標(biāo)補丁程序。通過編譯器從補丁程序中提取出各函數(shù)的地址，以及對補丁程序之外函數(shù)存在調(diào)用關(guān)系處的程序地址。再通過編譯器分析舊輸出的燒錄文件中的原燒錄程序，分解出受影響函數(shù)的地址和被補丁程序調(diào)用的函數(shù)的地址，一般舊的組合燒錄文件除程序數(shù)據(jù)外還帶有調(diào)試信息，可很容易分解出來。同時，通過編譯器從原燒錄程序中分解出舊應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。

根據(jù)函數(shù)調(diào)用關(guān)系，生成無條件跳轉(zhuǎn)到新處理函數(shù)指令并翻譯為機器碼，改寫原應(yīng)用程序受影響函數(shù)地址處的數(shù)據(jù)，直接替換第一條指令即可，如圖3所示，原應(yīng)用程序某一部分的自身實現(xiàn)代碼前嵌入了一條調(diào)用function_1new的指令。則程序運行到這里，可以直接跳轉(zhuǎn)到補丁程序，而且不影響原有的軟件環(huán)境。由于沒有替換到原應(yīng)用程序中的函數(shù)，所以對于補丁程序，還可以調(diào)用原應(yīng)用程序中的函數(shù)。根據(jù)補丁程序調(diào)用其它函數(shù)的關(guān)系及其地址，計算出新偏移地址，合成調(diào)用指令的機器碼，并對調(diào)用處的程序數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。最后，根據(jù)要求修改軟件版本信息，產(chǎn)生新的應(yīng)用程序。將加載程序、新應(yīng)用程序、補丁程序按照加載地址進(jìn)行合并，產(chǎn)生新的燒錄文件和下載文件。

為了更好得實現(xiàn)本發(fā)明，補丁程序中替代原舊函數(shù)的新實現(xiàn)函數(shù)，其接口定義必須與舊函數(shù)完全相同。同時，源代碼在實現(xiàn)上不要使用全局變量或局部靜態(tài)變量。加載程序其功能是指系統(tǒng)啟動后把程序數(shù)據(jù)拷貝到RAM中，然后初始化應(yīng)用程序運行所需環(huán)境，最后轉(zhuǎn)跳到應(yīng)用程序在RAM中的入口地址完成加載工作。在舊程序調(diào)用舊處理函數(shù)前已保存好了現(xiàn)場，且傳遞的參數(shù)和返回值處理也符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則，在舊函數(shù)入口的地方，此處直接使用無條件跳轉(zhuǎn)到補丁程序提供的新處理函數(shù)地址的指令，該指令替代原函數(shù)的第一條指令，寫入翻譯后的機器碼，即實現(xiàn)了功能的替換，即代碼執(zhí)行到此處，將無條件跳轉(zhuǎn)到新的處理函數(shù)中去運行，原函數(shù)內(nèi)后面的功能代碼實際上是不會運行的，無需做任何修改。

圖4是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置的示意圖，包括：

補丁程序建立單元，用于根據(jù)軟件更新的需求建立補丁程序，為所述補丁程序配置編譯信息；

與所述補丁程序建立單元相連的目標(biāo)程序獲取單元，用于對所述補丁程序進(jìn)行編譯，獲取補丁目標(biāo)程序；

與所述目標(biāo)程序獲取單元、原燒錄程序單元分別相連的指令提取單元，用于從所述補丁目標(biāo)程序中提取各個補丁函數(shù)的地址，并從原燒錄程序中分解出受影響的函數(shù)調(diào)用指令；

與所述原燒錄程序單元、所述指令提取單元分別相連的應(yīng)用程序獲取單元，用于采用無條件跳轉(zhuǎn)到補丁函數(shù)的指令替換所述受影響的函數(shù)調(diào)用指令，獲取更新后的新應(yīng)用程序；

與所述應(yīng)用程序獲取單元、所述目標(biāo)程序獲取單元分別相連的程序合并單元，用于將所述新應(yīng)用程序、所述補丁目標(biāo)程序進(jìn)行合并，獲取新的燒錄文件或下載文件。

圖4與圖1相對應(yīng)，上述各個單元的運行方式與方法中的相同。

圖5是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置的實施例示意圖，與圖4相比，圖5是具體實施例的實施例示意圖。

如圖5所示，還包括連接在所述目標(biāo)程序獲取單元與所述指令提取單元之間的加載程序構(gòu)建單元，所述加載程序構(gòu)建單元，用于編譯加載程序，獲取加載目標(biāo)程序。當(dāng)所述補丁程序的加載地址和運行地址不一致時，所述加載程序為重構(gòu)的加載程序；當(dāng)所述補丁程序的加載地址和運行地址一致時，所述加載程序為所述原燒錄程序的加載程序。

如圖5所示，所述程序合并單元還與所述加載程序構(gòu)建單元相連，用于將所述加載目標(biāo)程序、所述新應(yīng)用程序、所述補丁程序按照所述加載地址進(jìn)行合并。

所述應(yīng)用程序獲取單元包括：

原函數(shù)調(diào)用單元，用于所述補丁目標(biāo)程序調(diào)用原燒錄程序內(nèi)的原函數(shù)，從所述原燒錄程序中獲取所述原函數(shù)的地址；

與所述原函數(shù)調(diào)用單元相連的偏移地址獲取單元，用于計算調(diào)用所述原函數(shù)的新偏移地址，并修改所述補丁目標(biāo)程序中的調(diào)用該原函數(shù)的指令。

圖5與圖2相對應(yīng)，上述各個單元的運行方式與方法中的相同。

圖6是本發(fā)明硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入系統(tǒng)的示意圖，包括如前項所述的硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置，以及與該硬件設(shè)備的軟件補丁嵌入裝置相連的文件燒錄裝置和/或軟件升級裝置；

所述文件燒錄裝置，用于應(yīng)用所述燒錄文件燒錄新的嵌入式系統(tǒng)；

所述軟件升級裝置，用于應(yīng)用所述下載文件對現(xiàn)有的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行軟件升級。

如圖6所示，本發(fā)明不僅能應(yīng)用中高端嵌入式系統(tǒng)（如大型通信交換機設(shè)備），也能適用于中低端嵌入式系統(tǒng)。對于高端嵌入式系統(tǒng)，此類產(chǎn)品所用操作系統(tǒng)能支持文件系統(tǒng)，典型的包括如LINUX、vxworks、windowsce等操作系統(tǒng)，本發(fā)明能實現(xiàn)設(shè)備在線打補丁和離線打補丁，所述離線打補丁是通過原設(shè)備軟件獲取下載文件，運行一個單獨的補丁任務(wù)，由該任務(wù)完成打補丁過程。對于低端嵌入式系統(tǒng)，此類產(chǎn)品所用操作系統(tǒng)不能支持文件系統(tǒng)，典型的包括如采用MCS51單片機、ARM7、CORTEX-M3等硬件平臺的嵌入式系統(tǒng)（內(nèi)存小、處理器速度較低、功能相對單一是其顯著特點）。本發(fā)明能通過產(chǎn)品直接燒錄打補丁后的新程序來實現(xiàn)離線打補丁。另外，還有一些嵌入式產(chǎn)品無操作系統(tǒng)，直接為前后臺程序控制。而本發(fā)明作用于應(yīng)用程序?qū)用妫⒉簧婕安僮飨到y(tǒng)層面，所以，也能對此類無操作系統(tǒng)的產(chǎn)品進(jìn)行軟件升級。

通過以上的實施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的硬件平臺的方式來實現(xiàn)，當(dāng)然也可以全部通過硬件來實施?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案對背景技術(shù)做出貢獻(xiàn)的全部或者部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品可以存儲在存儲介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備（可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）執(zhí)行本發(fā)明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。