CN104484185B

CN104484185B - 固件生成系统及方法

Info

Publication number: CN104484185B
Application number: CN201410849401.4A
Authority: CN
Inventors: 薛冰; 杨小虎; 尤中乾
Original assignee: Shenzhen Dajiang Innovations Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Dajiang Innovations Technology Co Ltd
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2034-12-30
Also published as: CN104484185A

Abstract

一种固件生成方法，用于生成烧录到嵌入式设备的存储器中的固件，该方法包括：确定需要包含在固件中的各个目标程序，并确定所述各个目标程序要遵循的校验算法以及带外区数据存储方式；修改所述各个目标程序，将修改后的各个目标程序编译为可执行程序；将所述可执行程序合并为只包含数据区数据的二进制文件；及对所述二进制文件进行填充，使其包含带外区数据。本发明还提供一种固件生成系统。本发明可以快速生成固件，提高固件烧录的效率和可靠性。

Description

固件生成系统及方法

技术领域

本发明涉及嵌入式领域，尤其涉及一种固件生成系统及方法。

背景技术

嵌入式设备通常需要将固件烧录到嵌入式设备的存储器中，用以启动该嵌入式设备。现有的固件生成方法较为复杂，要涉及嵌入式底层技术(例如坏块管理)。此外，固件烧录的效率和可靠性也比较低。例如，每制作一次固件，都需要经历存储器焊上、在线烧录、上电初始化、焊下、放在烧录器读出的繁琐过程，而且全都是人为操作，引入很多不确定因素，容易出错。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种固件生成系统，可以快速生成固件，提高固件烧录的效率和可靠性。

此外，还有必要提供一种固件生成方法，可以快速生成固件，提高固件烧录的效率和可靠性。

一种固件生成系统，运行于计算设备中，生成的固件用于烧录到嵌入式设备的存储器中，所述存储器包括数据区和带外区，该系统包括：确定模块，用于确定需要包含在固件中的各个目标程序，并确定所述各个目标程序要遵循的校验算法以及带外区数据存储方式；修改模块，用于修改所述各个目标程序，并将修改后的各个目标程序分别编译为可执行程序；合并模块，用于根据所述各个目标程序在所述存储器中的绝对存储位置，将所述可执行程序合并为一个只包含数据区数据的二进制文件；及填充模块，用于对所述二进制文件进行填充，使填充后的二进制文件包含带外区数据，以适应所述存储器的存储结构，得到所述固件。

一种固件生成方法，应用于计算设备中，生成的固件用于烧录到嵌入式设备的存储器中，所述存储器包括数据区和带外区，该方法包括：确定需要包含在固件中的各个目标程序，并确定所述各个目标程序要遵循的校验算法以及带外区数据存储方式；修改所述各个目标程序，并将修改后的各个目标程序分别编译为可执行程序；根据所述各个目标程序在所述存储器中的绝对存储位置，将所述可执行程序合并为一个只包含数据区数据的二进制文件；及对所述二进制文件进行填充，使填充后的二进制文件包含带外区数据，以适应所述存储器的存储结构，得到所述固件。

附图说明

图1是本发明固件生成系统较佳实施例的应用环境示意图。

图2是图1中固件生成系统的功能模块图。

图3是本发明固件生成方法较佳实施例的流程图。

图4是存储器的存储结构的示意图。

图5是将可执行文件合并为二进制文件的示意图。

图6是生成校验数据的示意图。

图7是对二进制文件进行填充生成固件的示意图。

主要元件符号说明

计算设备	1
		固件生成系统	10
存储设备	11
		处理器	12
嵌入式设备	2
		存储器	20
确定模块	100
		修改模块	101
合并模块	102
		填充模块	103

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

参阅图1所示，是本发明固件生成系统较佳实施例的应用环境示意图。所述固件生成系统10安装并运行于计算设备1中。所述计算设备1还包括存储设备11及处理器12。所述存储设备11存储所述固件生成系统10的程序代码及运行过程中所需的数据。所述处理器12执行所述固件生成系统10的程序代码以生成固件。该生成的固件用于烧录到嵌入式设备2的存储器20中，用以启动该嵌入式设备2。

所述存储器20包括data(数据)区和oob(out-of-band，带外)区。例如，所述存储器20由块(block)组成，每块由页(page)组成，每页由data区和oob区组成。所述data区用于存储用户数据，所述oob区用于存储特殊数据，包括校验数据(例如ECC(error checking andcorrection，错误检查和纠正)数据)。在本实施例中，所述存储器20是非易失性存储器，例如flash(闪存)。特别地，所述存储器20可以是nandflash(与非闪存)，该nandflash每页可以包括2048B的data区数据与64B的oob区数据。参阅图4所示，是存储器20(以nandflash为例)的存储结构的示意图。

所述计算设备1可以是个人计算机、服务器等。所述存储设备11可以包括U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-only memory)、随机存取存储器(RAM，random accessmemory)、磁碟或者光盘等。本领域技术人员应当能够理解，所述嵌入式设备2还可以包括其他的硬件装置，例如微处理器、显示设备(例如触摸屏)等。

参阅图2所示，是图1中固件生成系统10的功能模块图。所述固件生成系统10包括确定模块100、修改模块101、合并模块102及填充模块103。

所述确定模块100用于确定所述嵌入式设备2启动阶段运行并且与所述存储器20交互的程序。

所述存储器20可以是nandflash，所述嵌入式设备2的启动过程可以分为RBL(ROMbootloader，ROM引导加载程序)、UBL(user bootloader，用户引导加载程序)、Uboot(universal bootloader，通用引导加载程序)、kernel(内核)、file system(文件系统)、user app(用户应用程序)六个阶段，其中需要和nandflash交互的包括RBL、UBL、Uboot、kernel阶段。因此，所述嵌入式设备2启动阶段运行并且与所述存储器20交互的程序包括RBL、UBL、Uboot、kernel。

所述确定模块100还用于从所述嵌入式设备2启动阶段运行并且与所述存储器20交互的程序中确定需要包含在固件中的各个目标程序，并确定所述各个目标程序要遵循的校验算法(例如ECC算法)以及oob区数据存储方式。

在本实施例中，所述RBL为固化在所述嵌入式设备2的ROM中的程序，这部分程序不能被修改，因此，确定模块100确定所述各个目标程序包括UBL、Uboot、kernel，所述UBL、Uboot、kernel要遵循与RBL相同的校验算法以及oob区数据存储方式。

所述修改模块101用于修改所述各个目标程序，将所述各个目标程序的校验算法以及oob区数据存储方式统一为确定的校验算法以及oob区数据存储方式，并将修改后的各个目标程序分别编译为可执行程序。

在本实施例中，所述RBL采用4bit ECC算法，每512B原始数据产生10B ECC数据。所述nandflash为大页模式，每页包括2048B的data区和64B的oob区。因此每页一共有4*512B数据，一共会产生4*10B的ECC数据，这些ECC数据以10B为单位，分别存储在64Boob区的6、22、38、54偏移位置上。RBL的坏块标记存储在oob区的0、1偏移位置上。根据这些信息，修改模块101分别修改UBL、Uboot、kernel的相关算法，编译出每个目标程序的可执行程序。

所述合并模块102用于根据所述各个目标程序在所述存储器20中的绝对存储位置，将所述可执行程序合并为一个只包含data区的二进制文件。

在本实施例中，合并模块102根据所述各个目标程序加载的绝对偏移地址，将各个可执行程序合并为一个只包含data区的二进制文件(例如raw.bin)。例如，RBL会从nandflash的0x00000000地址读取UBL，则UBL在所述二进制文件(例如raw.bin)的位置为0x00000000；UBL会从nandflash的0x00010000地址读取Uboot，则Uboot在所述二进制文件(例如raw.bin)的位置为0x00010000，以此类推。参阅图5所示，是将可执行文件合并为二进制文件的示意图。

所述填充模块103用于对所述二进制文件进行填充，使填充后的二进制文件包括oob区数据，以适应所述存储器20的存储结构，得到所述固件。

在本实施例中，所述存储器20是nandflash，填充模块103按照nandflash的data+oob的格式，对所述二进制文件填充oob区数据，得到所述固件，即最终的烧录文件。

所述各个目标程序具体可以包括UBL、Uboot、kernel，所述UBL、Uboot、kernel要遵循与RBL相同的ECC算法以及oob区数据存储方式。所述RBL采用4bit ECC算法，该4bit ECC算法以512B为单位，生成16B的ECC数据，通过位转换，将16B转为10B，如图6所示。填充模块103将所述二进制文件(例如raw.bin)以4*512B为单位，计算出4*10B的ECC数据，并按照在oob中的偏移填入64B的oob区，再将这64B的oob区数据插入4*512B单位的数据后面，即生成一个按照nandflash布局的完整的2048B+64B页数据。填充完毕后，得到所述固件(例如文件final.bin)。利用生成的固件，可以通过烧录器对所述存储器20进行批量烧录。参阅图7所示，是对所述二进制文件进行填充生成所述固件的示意图。

参阅图3所示，是本发明固件生成方法较佳实施例的流程图。所述方法用于生成烧录到嵌入式设备的存储器中的固件。本发明实施例的所述方法可以通过上述的固件生成系统来实现。根据不同的需求，该流程图中各步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。

步骤S301，确定所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序。

所述存储器可以是nandflash，所述嵌入式设备的启动过程可以分为RBL(ROMBootloader，ROM引导加载程序)、UBL(user Bootloader，用户引导加载程序)、Uboot、kernel(内核)、file system(文件系统)、user app(用户应用程序)六个阶段，其中需要和nandflash交互的包括RBL、UBL、Uboot、kernel阶段。因此，所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序包括RBL、UBL、Uboot、kernel。

步骤S302，从所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序中确定需要包含在固件中的各个目标程序，并确定所述各个目标程序要遵循的校验算法(例如ECC算法)以及oob区数据存储方式。

在本实施例中，所述RBL为固化在所述嵌入式设备的ROM中的程序，这部分程序不能被修改，因此，所述各个目标程序包括UBL、Uboot、kernel，所述UBL、Uboot、kernel要遵循与RBL相同的校验算法以及oob区数据存储方式。

步骤S303，修改所述各个目标程序，将所述各个目标程序的校验算法以及oob区数据存储方式统一为确定的校验算法以及oob区数据存储方式，并将修改后的各个目标程序分别编译为可执行程序。

在本实施例中，所述RBL采用4bit ECC算法，每512B原始数据产生10B ECC数据。所述nandflash为大页模式，每页包括2048B的data区和64B的oob区。因此每页一共有4*512B数据，一共会产生4*10B的ECC数据，这些ECC数据以10B为单位，分别存储在64Boob区的6、22、38、54偏移位置上。RBL的坏块标记存储在oob区的0、1偏移位置上。根据这些信息，分别修改UBL、Uboot、kernel的相关算法，编译出每个目标程序的可执行程序。

步骤S304，根据所述各个目标程序在所述存储器中的绝对存储位置，将所述可执行程序合并为一个只包含data区的二进制文件。

在本实施例中，根据所述各个目标程序加载的绝对偏移地址，将各个可执行程序合并为一个只包含data区的二进制文件(例如raw.bin)。例如，RBL会从nandflash的0x00000000地址读取UBL，则UBL在所述二进制文件(例如raw.bin)的位置为0x00000000；UBL会从nandflash的0x00010000地址读取Uboot，则Uboot在所述二进制文件(例如raw.bin)的位置为0x00010000，以此类推。参阅图5所示，是将可执行文件合并为二进制文件的示意图。

步骤S305，对所述二进制文件进行填充，使填充后的二进制文件包括oob区数据，以适应所述存储器的存储结构，得到所述固件。

在本实施例中，所述存储器是nandflash，按照nandflash的data+oob的格式，对所述二进制文件填充oob区数据，得到所述固件，即最终的烧录文件。

所述各个目标程序具体可以包括UBL、Uboot、kernel，所述UBL、Uboot、kernel要遵循与RBL相同的ECC算法以及oob区数据存储方式。所述RBL采用4bit ECC算法，该4bit ECC算法以512B为单位，生成16B的ECC数据，通过位转换，将16B转为10B，如图6所示。将所述二进制文件(例如raw.bin)以4*512B为单位，计算出4*10B的ECC数据，并按照在oob中的偏移填入64B的oob区，再将这64B的oob区数据插入4*512B单位的数据后面，即生成一个按照nandflash布局的完整的2048B+64B页数据。填充完毕后，得到所述固件(例如文件final.bin)。利用生成的固件，可以通过烧录器对所述存储器进行批量烧录。参阅图7所示，是对所述二进制文件进行填充生成所述固件的示意图。

具体地，本发明实施例中，所述方法步骤与图1-2中相应的模块、设备以及存储器对应。

用户可以将所述固件生成系统10集成在自动化编译脚本中，后续任何一行代码的变更，编译完成后，自动执行该所述固件生成系统10，即可产生所述固件。

采用本发明提供的固件生成方法，所述固件可以直接由开发人员提供，避免了所述存储器20(例如nandflash)焊上、在线烧录、上电初始化、焊下、放在烧录器读出的繁琐过程，提高了所述固件的效率和可靠性，同时由于所述固件是严格按照固件需要包含的各个目标程序的大小生成的，生成的固件大小恰到好处，也会减少批量烧录的时间，提高生产效率。由于生成过程不依赖所述存储器20，不会存在坏块信息，因此通用性强。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种固件生成系统，运行于计算设备中，生成的固件用于烧录到嵌入式设备的存储器中，所述存储器包括数据区和带外区，其特征在于，该系统包括：

确定模块，用于确定需要包含在固件中的各个目标程序，并确定所述各个目标程序要遵循的校验算法以及带外区数据存储方式；

修改模块，用于修改所述各个目标程序，将所述各个目标程序的校验算法以及带外区数据存储方式统一为确定的校验算法以及带外区数据存储方式，并将修改后的各个目标程序分别编译为可执行程序；

合并模块，用于根据所述各个目标程序在所述存储器中的绝对存储位置，将所述可执行程序合并为一个只包含数据区数据的二进制文件；及

填充模块，用于对所述二进制文件进行填充，使填充后的二进制文件包含带外区数据，以适应所述存储器的存储结构，得到所述固件。

2.如权利要求1所述的固件生成系统，其特征在于，所述存储器为非易失性存储器。

3.如权利要求1所述的固件生成系统，其特征在于，所述存储器是闪存。

4.如权利要求1所述的固件生成系统，其特征在于，所述存储器是与非闪存。

5.如权利要求1所述的固件生成系统，其特征在于，所述校验算法是错误检查和纠正算法。

6.如权利要求1所述的固件生成系统，其特征在于，所述确定模块，具体用于确定所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序，从所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序中确定所述各个目标程序。

7.如权利要求6所述的固件生成系统，其特征在于，所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序包括ROM引导加载程序、用户引导加载程序、通用引导加载程序及内核，所述各个目标程序包括用户引导加载程序、通用引导加载程序及内核，所述用户引导加载程序、通用引导加载程序及内核的校验算法以及带外区数据存储方式修改为与所述ROM引导加载程序相同。

8.一种固件生成方法，应用于计算设备中，生成的固件用于烧录到嵌入式设备的存储器中，所述存储器包括数据区和带外区，其特征在于，该方法包括：

确定需要包含在固件中的各个目标程序，并确定所述各个目标程序要遵循的校验算法以及带外区数据存储方式；

修改所述各个目标程序，将所述各个目标程序的校验算法以及带外区数据存储方式统一为确定的校验算法以及带外区数据存储方式，并将修改后的需要包含在固件中的各个程序分别编译为可执行程序；

根据所述各个目标程序在所述存储器中的绝对存储位置，将所述可执行程序合并为一个只包含数据区数据的二进制文件；及

对所述二进制文件进行填充，使填充后的二进制文件包含带外区数据，以适应所述存储器的存储结构，得到所述固件。

9.如权利要求8所述的固件生成方法，其特征在于，所述存储器为非易失性存储器。

10.如权利要求8所述的固件生成方法，其特征在于，所述存储器是闪存。

11.如权利要求8所述的固件生成方法，其特征在于，所述存储器是与非闪存。

12.如权利要求8所述的固件生成方法，其特征在于，所述校验算法是错误检查和纠正算法。

13.如权利要求8所述的固件生成方法，其特征在于，所述确定需要包含在固件中的各个目标程序包括：

确定所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序；及

从所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序中确定所述各个目标程序。

14.如权利要求13所述的固件生成方法，其特征在于，所述嵌入式设备启动阶段运行并且与所述存储器交互的程序包括ROM引导加载程序、用户引导加载程序、通用引导加载程序及内核，所述各个目标程序包括用户引导加载程序、通用引导加载程序及内核，所述用户引导加载程序、通用引导加载程序及内核的校验算法以及带外区数据存储方式修改为与所述ROM引导加载程序相同。