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从简单的文件偏移、读写进一步研究MCU程序的下载和软件升级(上)

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杨源鑫
发布2019-07-04 15:26:51
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发布2019-07-04 15:26:51
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文章被收录于专栏:嵌入式开发圈嵌入式开发圈

关于MCU固件更新和下载,在上大学的时候老师并没有详细的去讲解,只是知道程序xxx.c编译后生成xxx.hex或者xxx.bin,然后将对应的xxx.hex和xxx.bin下载到MCU上,然后五花八门的程序就开始运行了,还有就是程序在正常运行中,通过远程获取更新包,然后更新程序,而程序只有一个部分更新,而不影响其它的部分。这就是所谓的软件升级。

工作后,对于学习技术知识,不要仅停留在表面上,而是要深入的去分析实现原理,程序是怎么下载到MCU的?我们的软件又是怎么更新而又不会影响其它部分的,这一节,我们将借助一个简单的文件操作例子,来阐述最基本的原理。

首先,我们编写一段程序,来创建一个1.bin的文件,并在这个文件中写入数据1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,例程如下:

test.c

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

int main(void)

{

int fd = -1 ;

char buffer[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

fd = open("1.bin",O_RDWR | O_CREAT);

if(fd < -1)

{

printf("open file fair\n");

return -1 ;

}

write(fd,buffer,10);

close(fd);

return 0 ;

}

现在,我们希望,改变1.bin里面某个地址的值,而不影响其它的数据,在下面的程序中,我们改变offset=5这个地址,将该地址的值修改为16,例程如下:

test1.c

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

int main(void)

{

int i ;

int fd = -1 ;

char buffer[11] = {0};

int data = 16 ;

//1、打开1.bin这个文件

fd = open("1.bin",O_RDWR);

if(fd < -1)

{

printf("open file fair\n");

return -1 ;

}

//读出1.bin中的内容

read(fd,buffer,11);

for(i = 0 ; i < 10 ; i++)

{

printf("buffer[%d]:%d\n",i,buffer[i]);

}

printf("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx读原始数据完毕xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx\n");

//2、将1.bin从0地址开始偏移到地址5

lseek(fd,5,SEEK_SET);

//3、将data=16这个值写到1.bin这个文件的偏移地址5

write(fd,&data,1);

//4、清buffer

memset(buffer,0,11);

//5、将地址偏移重新改到地址0

lseek(fd,0,SEEK_SET);

//6、读出修改后1.bin中的内容

read(fd,buffer,11);

for(i = 0 ; i < 10 ; i++)

{

printf("buffer[%d]:%d\n",i,buffer[i]);

}

printf("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx读改写后的数据完毕xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx\n");

//7、关闭文件描述符

close(fd);

return 0 ;

}

在这个程序中,我们先读取原先1.bin中的数据,接着通过lseek函数将文件偏移到offset=5的地址,然后使用write,将data=16这个数据写入到offset=5这个地址,改写这个地址的数据,接下来调用lseek将偏移地址改写回从0开始,再读出改写后的所有数据,效果如下:

很明显,第二个写入改变offset=5这个地址的数据的程序并没有影响其它数据,而是以覆盖的形式直接改写了偏移地址的数据。

举这个简单的例子能说明什么呢?这跟我们程序最终的更新原理其实是一样的,我们再写一个程序:

test2.c:

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

int main(void)

{

int i ;

int fd = -1 ;

char buffer[] = {2,1,4,2,3,1,4,8,9,6};

char buffer1[11];

fd = open("1.bin",O_RDWR | O_CREAT);

if(fd < -1)

{

printf("open file fair\n");

return -1 ;

}

//偏移到地址0

lseek(fd,0,SEEK_SET);

//写入10个数据

write(fd,buffer,10);

//偏移到地址0

lseek(fd,0,SEEK_SET);

//读出1.bin中的内容

read(fd,buffer1,11);

for(i = 0 ; i < 10 ; i++)

{

printf("buffer1[%d]:%d\n",i,buffer1[i]);

}

close(fd);

return 0 ;

}

运行结果:

从这里我们可以得知,数据从偏移地址0到偏移地址9都被修改了,这也就是我们MCU固件更新的原理。

无论是固件更新还是软件升级原理都是差不多的,最后就是简单的将二进制数据覆盖对应的地址区域,在这里,我举的这个例子仅仅只是为了阐述最基本原理,然而MCU固件下载,程序更新其中不乏还是有很多复杂的流程,比如先将要更新的数据拷贝到一个和主程序不相干的区域,在这里我们简单叫做备份区吧,这个区域需要从MCU去分出几个区,然后来指定对应区域存储的数据,有些MCU内存比较小,还需要外挂一些存储芯片,常见的有NAND FLASH,SPI FLASH,NOR FLASH等等,然后在备份区将数据覆盖到原始区域,最后再删除备份区域的数据,我们在下一节中,将整理一个MCU的固件下载以及软件升级的原理。

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原始发表:2018-08-25,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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