狼、羊、草過河與嵌入式固件更新
發布時間：2014-8-11 14:32
發布者：看門狗
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作者：paradoxfx 狼、羊、草過河問題(也有叫狼、羊、白菜過河之類的名字)是說：有一人帶著一只部分馴化的狼(強調部分馴化是說明，人在場的情況下狼不會吃羊，不然要被指出邏輯漏洞了)、一只山羊和一些草來到河的左岸，欲乘一只很小的船過到河的右岸，每次人只能帶其中一個過河，當有人在時，狼、羊、草都不會有事;當無人在時，就不允許狼羊在一起，也不允許羊和草在一起，問應如何過河? 這個類似智力測試的題可以有多種解法，例如最短路徑之類的，甚至在很多場合被作為編程測試的問題。在此我們不討論他們具體用什么方法過河，只要意識到其中的“山羊”是最關鍵因素，必須把它和其它二者在人不在場的情況下隔離起來就行了。問題的關鍵是為了安全可靠地完成工作，我們往往需要采取一些額外的行動。 在嵌入式系統的固件更新中，為了安全地燒寫Flash中的內容，我們也需要使用類似的一些手段。更新Flash中的內容的過程本身并不復雜，只要擦除扇區中的內容，將新的代碼下載到一個暫存空間，然后調用燒寫函數，例如調用一些API，將暫存的代碼寫入扇區，再重新上電即可;實際的系統中，我們一般用RAM來作為暫存空間。這個過程看似簡單，卻有一些細節上的困難問題，例如：如果舊代碼正在RAM中運行，把新代碼存到RAM里將出現難以想象的行為，甚至是災難(例如控制板用在強電場合)。此外，暫存代碼的過程需要RAM空間足夠大，從而可以把新代碼放在未使用的地址中。但是在實際的系統中我們也可以經常發現，往往舊代碼在編譯的時候就已經警告RAM里面這段空間不夠，那段空間不夠了，哪里還有足夠的空間去暫存至少和舊代碼一樣規模的新代碼呢? 這時候我們的希望就是使用系統中的緩沖區了，例如在使用TI的CCS軟件的時候，為了觀測一些變量，我們會在內存中開辟一些緩沖區存儲這些變量，從而可以在Graph窗口或者別的地方實時觀察它們，這些緩沖區往往包含大量的地址空間(例如4*0x400的地址范圍)。既然我們要燒寫新代碼了，那舊的代碼里面待觀測的變量自然也即將失去意義，可以將它們使用的空間給占用掉了。在這個裝載程序的過程之前，首先要屏蔽使用這些緩沖區地址的中斷，不然又要產生各種無法預料的奇怪結果了。 但是在這一過程中，也存在一些異常情況，例如新代碼部分損壞(例如OMAP芯片的燒寫就可以包含DSP部分的bin和ARM部分的bin，包含的器件越多，文件越多，失敗的概率越高)、通信錯誤(甚至有極端情況，例如不小心把通信電纜給碰掉了)、暫存空間被意外破壞等狀況(例如使用U盤去升級BIOS時，U盤被意外拔掉了)。所以在RAM中的暫存代碼被燒入FLASH空間之前，還要有代碼的校驗工作，這樣只要新代碼存在校驗錯誤，它就不會被用來替代舊代碼，我們雖然會看到“燒寫失敗”的提示，至少對系統本身沒有產生任何損壞，只要重新上電，然后系統自動加載舊代碼就可以了。 最后說明，這里的一些思路是從O’REILLY出版的《Making Embeded Systems》一書里面提煉的。這是本講解相當透徹的書，建議大家抽空讀一讀。 |
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