專利名稱：一種用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于外太空的惡劣環(huán)境，微小衛(wèi)星系統(tǒng)中的存儲器件有可能會受損壞，從而會導致部分程序無法正常運行，這種情況下，如果不更新這些程序就有可能導致整個衛(wèi)星無法正常運行，嚴重的可能導致整顆衛(wèi)星報廢。軟件在軌更新是衛(wèi)星在軌運行過程中，發(fā)現(xiàn)任務(wù)軟件錯誤或漏洞后，以對其規(guī)避的軟件新版本替換原始版本的補救措施。故軟件在軌更新不僅是衛(wèi)星系統(tǒng)的客觀要求之一，也是微小衛(wèi)星綜合電子技術(shù)的必然演進方向。
目前，國內(nèi)外很多衛(wèi)星型號的星載計算機軟件在軌更新的對象顆粒度較粗，如軟件整體或分系統(tǒng)軟件配置項。在目前的衛(wèi)星系統(tǒng)代碼的更新，需要借助于系統(tǒng)的bootloader程序重新燒寫全部的系統(tǒng)映象，上電重新啟動程序，從而完成一次代碼的更新。該做法的優(yōu)點是首先，更新操作簡單易行。這種做法不需要在原有任務(wù)軟件的基礎(chǔ)上引入復雜的動態(tài)更新程序支持在軌更新；其次，更新的過程對系統(tǒng)的額外開銷小。雖然，這種方法實現(xiàn)簡單，易于操作，但是這種方法有如下缺點首先，更新速度慢，成功率低；每次進行軟件在軌更新均須向星上注入軟件整體或整個配置項。尤其是在有效更新的代碼只占更新軟件或配置項的一小部分時，但是仍需要更新全部的應(yīng)用程序或者配置項，在星地鏈路通信速度低的，誤碼率較高的情況下，更新的速度慢，成功率低。其次，浪費星地間鏈路的資源；由于星地間通信的有效速度較低，星地間的通信資源有限，在有效更新代碼占更新軟件或配置項的比例極小時，嚴重的浪費和占用星地資源，影響到其他模塊對星地通信的使用。再次，更新導致程序運行的中斷；由于代碼更新借助于bootloader程序，需要通過重新燒寫并再次上電重啟系統(tǒng)，系統(tǒng)運行不可避免的需要中斷。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新方法，在更新過程中能夠保證其余程序正常運行，且更新速度快。一種用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新方法，包括如下過程(I)在微小衛(wèi)星系統(tǒng)中構(gòu)建模塊調(diào)用表，所述的模塊調(diào)用表存儲有每個模塊在系統(tǒng)內(nèi)存中的區(qū)域地址；(2)獲取微小衛(wèi)星系統(tǒng)中故障模塊的ID，從本地找出與該ID對應(yīng)的模塊，并將該模塊的代碼編譯成可執(zhí)行文件；(3)將所述的可執(zhí)行文件上傳至微小衛(wèi)星系統(tǒng)中；根據(jù)可執(zhí)行文件中的加載地址信息將可執(zhí)行文件加載至系統(tǒng)內(nèi)存中相應(yīng)的空閑區(qū)域；(4)根據(jù)可執(zhí)行文件在內(nèi)存中的區(qū)域地址，更新模塊調(diào)用表中故障模塊的區(qū)域地址。所述的步驟(2)中，將模塊的代碼編譯成可執(zhí)行文件的過程為首先，在本地的系統(tǒng)源代碼工程目錄中的CMD文件內(nèi)新定義一塊內(nèi)存區(qū)域；然后，根據(jù)新定義內(nèi)存區(qū)域的地址，更新模塊的加載地址信息；最后，將更新后的模塊編譯成可執(zhí)行文件。優(yōu)選地，所述的步驟(4)中，當模塊調(diào)用表更新完成后，將所述的模塊調(diào)用表和可執(zhí)行文件保存至系統(tǒng)的Flash存儲器中；能夠保證微小衛(wèi)星系統(tǒng)意外重啟情況下，仍能執(zhí)行更新后的模塊。 一種用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新系統(tǒng)，包括調(diào)用表構(gòu)建單元，用于根據(jù)每個模塊在微小衛(wèi)星系統(tǒng)內(nèi)存中的區(qū)域地址，構(gòu)建模塊調(diào)用表；接收單元，用于接收獲取微小衛(wèi)星系統(tǒng)中故障模塊的ID ；查找編譯單元，用于從本地找出與所述的ID對應(yīng)的模塊，并將該模塊的代碼編譯成可執(zhí)行文件；上傳單元，用于將所述的可執(zhí)行文件上傳至微小衛(wèi)星系統(tǒng)中；加載單元，用于根據(jù)可執(zhí)行文件中的加載地址信息將可執(zhí)行文件加載至微小衛(wèi)星系統(tǒng)內(nèi)存中相應(yīng)的空閑區(qū)域；更新單元，用于根據(jù)可執(zhí)行文件在內(nèi)存中的區(qū)域地址，更新所述的模塊調(diào)用表中故障模塊的區(qū)域地址。本發(fā)明通過構(gòu)建模塊調(diào)用表采用局部更新的方式，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)更新速度慢的問題，由于大大減少了上傳文件的大小，故極大的提高了星地間鏈路資源的利用率，同時能夠保證其余程序正常運行。


圖I為微小衛(wèi)星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為模塊調(diào)用表與系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)的映射示意圖。圖3為模塊存儲表與內(nèi)存區(qū)以及存儲區(qū)的映射示意圖。圖4為本發(fā)明更新方法的步驟流程圖。
具體實施例方式為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。本實施例通過引入一個通用的微小衛(wèi)星系統(tǒng)實例來介紹本發(fā)明方法的應(yīng)用，圖I是一個基于處理器的微小衛(wèi)星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架示意圖，處理器通過總線耦合至隨機存儲器RAM，非易失性存儲器NAND FLASH。輸入輸出I/O設(shè)備也可以耦合至總線，I/O設(shè)備包括鍵盤，鼠標，串行總線，顯示器等。在整個微小衛(wèi)星系統(tǒng)中，RAM用于存儲處理器運行期間執(zhí)行的代碼指令；NANDFLASH用于存儲系統(tǒng)的代碼以及用戶數(shù)據(jù)。本實施方式中，NANDFLASH內(nèi)包含模塊調(diào)用表，系統(tǒng)執(zhí)行代碼，故障模塊的代碼，模塊存儲表以及其他更新代碼。對于整個系統(tǒng)而言，故障模塊的加載更新，是通過更新相對應(yīng)的模塊調(diào)用表，模塊存儲表，加載模塊代碼實現(xiàn)的。模塊調(diào)用表，模塊存儲表和隨機存儲器，非易失性存儲器的映射關(guān)系是實現(xiàn)更新的基礎(chǔ)。模塊、模塊在RAM以及模塊在NAND FLASH的中的映射關(guān)系如圖3所示。模塊存儲表包含了模塊ID、模塊需加載至RAM的起始地址、模塊存儲在NANDFLASH的地址以及模塊的大小。
本實施方式中，微小衛(wèi)星系統(tǒng)要實現(xiàn)局部代碼更新需應(yīng)用一種局部代碼更新系統(tǒng)，其包括調(diào)用表構(gòu)建單元、接收單元、查找編譯單元、上傳單元、加載單元和更新單元；其中，調(diào)用表構(gòu)建單元、加載單元和更新單元均在微小衛(wèi)星系統(tǒng)中通過編程實現(xiàn)，接收單元和上傳單元可由一般的無線通訊設(shè)備實現(xiàn)。如圖4所示，依據(jù)模塊和RAM的映射關(guān)系，本實施方式首先利用調(diào)用表構(gòu)建單元在微小衛(wèi)星系統(tǒng)中構(gòu)造了一種模塊調(diào)用表，模塊調(diào)用表和系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)的映射關(guān)系如圖2所示，其包含模塊調(diào)用的內(nèi)存區(qū)入口地址，系統(tǒng)可通過模塊調(diào)用表執(zhí)行對應(yīng)的模塊代碼。模塊調(diào)用表在構(gòu)建之后，需要存儲在NAND FLASH中，在系統(tǒng)執(zhí)行更新模塊代碼之前，加載模塊調(diào)用表至RAM中，并在模塊調(diào)用表被修改之后，更新系統(tǒng)的模塊調(diào)用表并存儲到NAND FLASH中。構(gòu)建完模塊調(diào)用表后，若微小衛(wèi)星系統(tǒng)的RAM某塊區(qū)域突然遭受損壞導致該區(qū)域的模塊代碼丟失，則地面可利用獲取接收單元微小衛(wèi)星系統(tǒng)中故障模塊的ID ;然后，利用查找編譯單元從本地找出與該ID對應(yīng)的模塊，在本地的系統(tǒng)源代碼工程目錄中的CMD文件內(nèi)新定義一塊內(nèi)存區(qū)域，根據(jù)新定義內(nèi)存區(qū)域的地址，更新模塊的加載地址信息；最后，將更新后的模塊編譯成可執(zhí)行文件通過上傳單元上傳至微小衛(wèi)星系統(tǒng)中。微小衛(wèi)星系統(tǒng)接收到可執(zhí)行文件后，首先，根據(jù)可執(zhí)行文件中的加載地址信息利用加載單元將可執(zhí)行文件加載至系統(tǒng)RAM中相應(yīng)的空閑區(qū)域；然后，根據(jù)可執(zhí)行文件在RAM中的區(qū)域地址，利用更新單元更新模塊調(diào)用表中故障模塊的區(qū)域地址；具體操作過程如下(I)從NAND FLASH加載模塊調(diào)用表、模塊存儲表以及模塊代碼和其他系統(tǒng)執(zhí)行代碼至RAM中；(2)啟動加載單元，根據(jù)可執(zhí)行文件中的加載地址信息將接收到的可執(zhí)行文件加載到RAM中相應(yīng)的空閑區(qū)域。(3)啟動更新單元，根據(jù)可執(zhí)行文件在RAM中的區(qū)域地址修改故障模塊在模塊調(diào)用表中的模塊入口地址，使更新的模塊調(diào)用表的模塊調(diào)用入口指向RAM中的可執(zhí)行文件。(4)將可執(zhí)行文件保存到NAND FLASH中，以便于系統(tǒng)在掉電重啟后，更新后的模塊代碼可以自動加載，同時更新在RAM中的模塊存儲表。(5)保存更新后的模塊調(diào)用表到NAND FLASH中，使得系統(tǒng)在掉電重啟或者模塊調(diào)用表損壞后，可以重新加載模塊調(diào)用表。(6)保存修改后的模塊存儲表到NAND FLASH中，使得系統(tǒng)在掉電重啟或者模塊存儲表損壞后，可以重新加載模塊存儲表。(7)更新完成。
在星地鏈路有效傳輸數(shù)據(jù)約為70Kbyte/min的條件下，采用本實施方式模塊局部更新方法與傳統(tǒng)整體更新方法，更新系統(tǒng)軟件大小均約為700Kb，其中一個故障模塊的大小為10Kb，兩種方法的更新數(shù)據(jù)如表I所示表I
權(quán)利要求
1.一種用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新方法，包括如下步驟 (1)在微小衛(wèi)星系統(tǒng)中構(gòu)建模塊調(diào)用表，所述的模塊調(diào)用表存儲有每個模塊在系統(tǒng)內(nèi)存中的區(qū)域地址； (2)獲取微小衛(wèi)星系統(tǒng)中故障模塊的ID，從本地找出與該ID對應(yīng)的模塊，并將該模塊的代碼編譯成可執(zhí)行文件； (3)將所述的可執(zhí)行文件上傳至微小衛(wèi)星系統(tǒng)中；根據(jù)可執(zhí)行文件中的加載地址信息將可執(zhí)行文件加載至系統(tǒng)內(nèi)存中相應(yīng)的空閑區(qū)域； (4)根據(jù)可執(zhí)行文件在內(nèi)存中的區(qū)域地址，更新模塊調(diào)用表中故障模塊的區(qū)域地址。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新方法，其特征在于所述的步驟(2)中，將模塊的代碼編譯成可執(zhí)行文件的過程為首先，在本地的系統(tǒng)源代碼工程目錄中的CMD文件內(nèi)新定義一塊內(nèi)存區(qū)域；然后，根據(jù)新定義內(nèi)存區(qū)域的地址，更新模塊的加載地址信息；最后，將更新后的模塊編譯成可執(zhí)行文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新方法，其特征在于所述的步驟(4)中，當模塊調(diào)用表更新完成后，將所述的模塊調(diào)用表和可執(zhí)行文件保存至系統(tǒng)的Flash存儲器中。
4.一種用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新系統(tǒng)，其特征在于，包括 調(diào)用表構(gòu)建單元，用于根據(jù)每個模塊在微小衛(wèi)星系統(tǒng)內(nèi)存中的區(qū)域地址，構(gòu)建模塊調(diào)用表； 接收單元，用于接收獲取微小衛(wèi)星系統(tǒng)中故障模塊的ID ； 查找編譯單元，用于從本地找出與所述的ID對應(yīng)的模塊，并將該模塊的代碼編譯成可執(zhí)行文件； 上傳單元，用于將所述的可執(zhí)行文件上傳至微小衛(wèi)星系統(tǒng)中； 加載單元，用于根據(jù)可執(zhí)行文件中的加載地址信息將可執(zhí)行文件加載至微小衛(wèi)星系統(tǒng)內(nèi)存中相應(yīng)的空閑區(qū)域； 更新單元，用于根據(jù)可執(zhí)行文件在內(nèi)存中的區(qū)域地址，更新所述的模塊調(diào)用表中故障模塊的區(qū)域地址。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于微小衛(wèi)星系統(tǒng)的局部代碼更新方法，包括(1)構(gòu)建模塊調(diào)用表；(2)獲取故障模塊ID；(3)根據(jù)ID從本地找出相應(yīng)的模塊，并對其編譯；(4)上傳編譯得到的可執(zhí)行文件；(5)將可執(zhí)行文件加載至RAM中；(6)更新模塊調(diào)用表；本發(fā)明還公開了實現(xiàn)上述方法的更新系統(tǒng)。本發(fā)明通過構(gòu)建模塊調(diào)用表采用局部更新的方式，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)更新速度慢的問題，由于大大減少了上傳文件的大小，故極大的提高了星地間鏈路資源的利用率，同時能夠保證其余程序正常運行。
文檔編號G06F9/445GK102880494SQ201210362798
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者李紅, 楊國青, 陳浩杰, 程士慶, 李坤, 吳朝暉 申請人:浙江大學