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JP4829932B2 - 組み込みシステム内のファームウエアをアップグレードする装置と方法 - Google Patents
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組み込みシステム内のファームウエアをアップグレードする装置と方法 Download PDF

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Description

(発明の技術分野)
本発明は、ネットワーク接続を介して組み込みシステム(エンベデッドシステム)のファームウエアをアップグレードする方法に関する。更に、本発明は、揮発性メモリ、持続性(パーシステント)メモリ、ネットワークを介する通信用のプロトコルスタックを有する、ネットワークを介して受信されたファームウエアをアップグレードする(水準を向上する)手段を備えた組み込みシステムに関する。
(発明の背景)
データ通信のテクノロジは迅速に発展し、コンピュータネットワークは膨張しつつあって、増大する数のクライアントとサーバからなる。
ネットワークのユーザとオーナは、サーバとその組み込みシステムが急速に変化するデータ通信テクノロジに従って最新式のものとなることを要求している。更に、組み込みシステム発展の中での増大部分は、ファームウエアの発展として今日行われている。データ通信テクノロジの急速な発展と、ユーザからの新しい機能性の要求とのために、組み込みシステムのファームウエアは、しばしばアップグレードされなければならない。
更に、コンピュータネットワークの使用は増大しつつあって、今日ほとんど全ての会社は、会社自身のコンピュータネットワークを有し、あるいは、少なくともそれに接続されている。増大する数のコンピュータネットワークは、日常のネットワークのメンテナンスに責任ある個人数を増大させている。これら個人の多くは、コンピュータまたはコンピュータ通信の専門家ではない。
従って、コンピュータ通信テクノロジ及び製品の急速な発達、更に、日常のメンテナンスに責任ある個人数の増大により、低エラー確率の点で容易かつ確実な方法でサーバのファームウエアのアップグレードが行えるということが要求されている。
ファームウエアのアップグレードは、今日一般的には、組み込みシステムに対しコンピュータを直接接続することによって管理される。更に、サーバを接続したネットワークを介してファームウエアのアップグレードを行うことが知られている。
公知の組み込みシステムのファームウエアをアップグレードする場合の大きな問題は、アップグレードを行う個人が、コンピュータネットワークと組み込みシステムの詳細な知識を有しなければならず、多くのかなり複雑な処置を行わなければならないということである。大部分の個人は、この処置の実行には自信がなく、ファームウエアのアップグレードを行う時に、入力する必要のある全ての数字及び文字を使用するのに自信がない。更に、アップグレードには、組み込みシステムにファームウエアのアップグレード品をダウンロードするために、クライアント内で特に設計されたプログラムを必要とする。
これらの態様は、組み込みシステムのファームウエアのアップグレード動作を困難にし、特に、個人がコンピュータ及びコンピュータ通信の技術に習熟していない場合、個人にとっては時間のかかるものとなる。公知の技術では、アップグレードファイルは、ファイル転送プロトコルによって組み込みシステムにダウンロードされる。このダウンロードは、専用プログラムで行われ、このダウンロードを行う各個人は、例えば、ネットワークアドレスの形でデータを何処に送るべきかを明示する必要がある。
組み込みシステムでファームウエアをアップグレードする時の他の一般問題は、ファームウエアのダウンロード中に通信が停止する危険性である。この通信の停止では、組み込みシステムが不動作にされて修繕にかなりの労力が必要とされることがある。
米国5,812,857は、ダウンロードのコード(符号)の組をアップグレードする方法を開示しており、ここでは、組み込みシステムは、通常の動作の場合のように同一のネットワークドライバを使用する。更に、これは、そのコードの組の種々の異なる部分をダウンロード動作の種々の異なるステップ中にダウンロードするダウンロードを記載している。そのコードの組の一部は、揮発性メモリを介してフラッシュメモリにダウンロードされ、またある部分は、フラッシュメモリに直接ダウンロードされる。また、一時的なダウンロードは、最初のステップでダウンロードされ、後のステップで更に別のダウンロードにより置換されるということも記載している。この記載した装置及び方法は、持続性メモリに対し揮発性メモリからコードを実行する時間を最小化するように設計されていて、かなり複雑である。
(発明の要約)
本発明の目的は、ファームウエアのアップグレードに関して、組み込みシステム及び新しい改良になる組み込みシステムにおけるファームウエアをアップグレードする新しい改良になる方法を提供することである。
本発明の他の目的は、使用が容易で時間節約となるファームウエアアップグレード方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、誤りのアップグレードの確率を最小にするファームウエアアップグレード方法を提供することである。
これらの目的並びに以下の記載から明らかとなる他の目的は、請求項1による方法並びに請求項14による組み込みシステムにより達成される。本発明の好適な実施例は、従属請求項に開示されている。
本発明の文脈内において、組み込みシステムという用語は、サーバ装置に内蔵されてこれと一体の専用若しくは特定目的コンピュータを示す。サーバ装置は、例えば、CDサーバ、プリンタサーバ、ファイルサーバ、通信サーバ等とすることができる。
本発明によれば、バーチャルファイルシステムが組み込みシステムで使用される。これにより、アップグレードを開始する個人は、周知の環境で働くことができ、クライアントコンピュータ内でファイルを扱う時と同様の命令(コマンド)を使用することができることになる。クライアント装置(システム)内でのファイルのこの取り扱いは、コンピュータのユーザにより毎日行われ、従って、各個人は、この取り扱いを行うことに恐らく習熟し、従って、本発明によるシステムは時間節約となり得る。
更に、組み込みシステム内のバーチャルファイルシステムを使用することによって、クライアントコンピュータから組み込みシステムへファイルを転送する簡単な方法が、例えば、クライアントコンピュータとバーチャルファイルシステムを共有することによって、使用することができる。ファイルシステムの共有は、このファイルシステムがクライアントコンピュータ内で使用することができ、かつ、このファイルシステムがそのクライアントコンピュータのファイルシステムの一部であった場合に取り扱うことができるような方法で構成されているファイルシステムと解釈されるべきである。
本発明の更に他の利点は、組み込みシステムのプロトコルスタックは、サーバの通常の動作及びアップグレード動作の両方にとって同一とすることができるということである。従って、組み込みシステムの持続性メモリでのスペースを節約することが可能である。なお、バーチャルファイルシステムは、現在使用中のプロトコルスタックとは独立に動作する。
ファームウエア・アップグレード・ファイルのデータを持続性メモリに書き込む前に、揮発性メモリ内に記憶することによって、重要なデータは、持続性メモリに書き込む前にチェックすることができる。従って、データが正しいファームウエアアップグレードを表すかどうかをチェックし、そのデータが組み込みシステムに関する製品(プロダクト)に使用されるものであるかどうかをチェックすることが可能である。
本発明の好適な実施例では、組み込みシステムのバーチャルファイルシステムは、クライアントのコンピュータ内でマッピングされる。それによって、特に設計された如何なるプログラムもクライアントコンピュータで使用する必要はなくなる。従って、時間とクライアントコンピュータのメモリ空間は、節約される。
本発明の方法の特定実施例によれば、ファームウエア・アップグレード・ファイル全体は、持続性メモリに書き込む前に組み込みシステムの揮発性メモリに記憶される。それによって、ファームウエア・アップグレード・ファイルのエラーは、例えば、持続性メモリに現在記憶されているファームウエアをそのファイルが置換する前に、制御手段にそのファイルをチェックさせることによって確認することができる。これらのエラーは、一般的には、ネットワークトラフィックにおける中断の結果、または他のネットワークに関連するエラーである。
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に関する現在好適な実施例の次の詳細な説明から明らかとなる。
(現在好適な実施例の詳細な説明)
図1には、本発明の環境が示してあり、クライアントコンピュータ10とサーバ〈複数〉100は、ネットワーク30に接続されている。サーバ100は、各々、装置50に対しネットワーク30を介してクライアントコンピュータ10との通信手段を提供している。ここに記載のクライアントコンピュータ10は、ネットワーク30に接続した複数のクライアントコンピュータの内のどのクライアントコンピュータともなり得る。サーバ100は、各々、このサーバ100の処理を行う組み込みシステム110を有している。ファームウエアのアップグレードは、クライアントコンピュータ10で開始されて1つの組み込みシステム110に向けられる。
組み込みシステム110を有するサーバ100は、ネットワークを介して装置50に達し、またはこれを共有することが可能となる。サーバ100は、装置50に内蔵することができ、構成b、または装置50の外部に設けることができる、構成a。
装置50は、ネットワークに接続するために興味の対象となり得るどのような装置であってもよい。例えば、装置50は、産業用ロボット、制御装置またはプロセス用計器またはプリンタ、モデム、スキャナ、ファックス、複写機、または多機能周辺機器のような周辺装置とすることができる。
次に図2において、この好適な実施例の組み込みシステム110は、ファイル装置120、揮発性メモリ150、持続性メモリ160、中央処理装置170(CPU)、少なくとも1つのプロトコルスタック180及びプログラマ190を有している。
ファイルシステム120内には、バーチャルファイルシステム122(VFS)が、実装され、このバーチャルファイルシステムには今後「フラッシュ」と呼ぶアップグレード用ディレクトリ126が設けられている。本発明の好適な実施例では、フラッシュディレクトリ126は、他のリソースをも含む「システム」と呼ぶことにするディレクトリ124のサブディレクトリである。
揮発性メモリ150は、この揮発性メモリ150への電力がオフされた時にその内部に記憶された情報を失うメモリであり、これは、一時的なデータを記憶するために使用される。持続性メモリ160は、このメモリへの電力がオフにされた時でも記憶データが保存される再度プログラム可能なメモリである。好適な実施例では、持続性メモリ160は、フラッシュメモリであるが、電力がオフとなった後にデータを保存する任意の再度プログラム可能なメモリであってもよい。CPU170は、組み込みシステムの機能、プロトコルなどを処理する。プロトコルスタック180は、ネットワークを介して通信するためのプロトコルを含んでいる。この明細書で、後でフラッシュプログラマ190と呼ぶことにするプログラマ190は、コードを持続性メモリ160に書き込む手段である。
クライアントコンピュータ10は、ネットワーク30を介して共有されるリソース20のマッピングを可能とするファイルシステム18を備えたオペレーティングシステムを有している。
装置50に関連したサーバ100は、クライアントコンピュータのファイルシステム内にマッピングされている。
サーバ100は、一般的には、ファームウエアのアップグレードよりも他の目的でファイルシステム18内にマッピングされる。例えば、もしサーバにより奉仕される装置50がファイル記憶装置の場合、この記憶領域は一般的にはクライアントコンピュータ10のオペレーティングシステムの通常のファイル取り扱い命令を使用することによって該クライアントコンピュータからアクセス可能である。従って、クライアントコンピュータ10のファイルシステム18からサーバ100の組み込みシステム110のファイルシステム120のルートディレクトリへのポインタが確立される。それにより、組み込みシステム(110)のファイルシステム120のサブディレクトリは、クライアントコンピュータ10のファイルシステム18内において利用可能でもある。サーバ110が装置50の通常の動作のためクライアントコンピュータ10のファイルシステム18内にまだマッピングされていない場合には、サーバ100は、本発明によるアップグレード動作を行う前にクライアントコンピュータ10でマッピングされなければならない。
この構成により、組み込みシステム110のディレクトリは、クライアントコンピュータ10のオペレーティングシステムのファイル構造内で取り扱うことが可能となる。更に、この組み込みシステム110のディレクトリは、通常のファイル取り扱い命令を使用してクライアントコンピュータ10であるかのようにアクセスすることができる。
次に図3には、組み込みシステム110のバーチャルファイルシステム122内のフラッシュディレクトリ126が示してある。フラッシュディレクトリ126と関連したデータチャネル128により実現される制御手段が存在する。今後、このデータチャネル128は、フラッシュデータチャネル128と呼ぶことにする。フラッシュデータチャネル128は、フラッシュディレクトリ126がアクセスされる度にリセットされる。このフラッシュチャネルは、データ記憶のための揮発性メモリ150の一部を割り当てられている。フラッシュデータチャネル128は、フラッシュディレクトリ126に送られた全てのデータを取り扱い、特に、ファームウエア・アップグレード・ファイルを取り扱い、受信されたデータに対する種々の制御動作を行うように設計されている。
上記の制御動作を行うため、フラッシュデータチャネル128は、そのファイルの特性をチェックする手段、すなわち、第1のチェック手、第2のチェック手及び第3のチェック手と、揮発性メモリ150のファイルのデータを記憶する手とを有している。これらのチェック手段及び記憶する手段は、フラッシュデータチャネル128に関連したプロラムコードにより実現される。第1のチェック手は、下記の「マジック番号」をチェックすることによってファイルがファームウエア・アップグレード・ファイルであるか否かをチェックする。第2のチェック手は、揮発性メモリ150に記憶したファイルが組み込みシステム110に関連した製品に使用されるものであるかをチェックする。第3のチェック手は、ファイルにエラーがあるかを決定するためにファイルのチェックサム、検査合計をチェックする。
更に、フラッシュデータチャネル128は、承認されたファームウエア・アップグレード・ファイルを持続性メモリ160に書き込ませるために、このファームウエア・アップグレード・ファイルをフラッシュプログラマ190に供給する。このフラッシュデータチャネルの機能の更に詳細な記載は、方法の記載の中で以下に示す。
次に図2と図4で、ファームウエアのアップグレードの好適な方法を記載する。クライアントコンピュータ10のファイルシステム18には、サーバ100がマッピングされていると仮定する。
ユーザがサーバ100の製造者から受信して、クライアントコンピュータ10のハードディスク22に記憶したファームウエア・アップグレード・ファイル24でサーバのファームウエアをアップグレードすることに興味を有していると仮定する。なお、該ファームウエア・アップグレード・ファイルは、もちろん、クライアントコンピュータ10からアクセス可能な任意の記憶装置に記憶できるものとする。
ユーザは、ファームウエア・アップグレード・ファイル24を現在のオペレーティングシステムがフラッシュディレクトリにコピーまたは移動するために、通常のファイル取り扱い命令を使用する。好適な実施例では、個人は、該クライアントコンピュータ内のフラッシュディレクトリ26の表示に対しファームウエア・アップグレード・ファイル24を「ドラッグして落とす」28。
クライアントコンピュータ10は、その後、命令を組み込みシステムに送って、この組み込みシステムのバーチャルファイルシステム122内でフラッシュファイルを開くよう告げる、ステップ402。
その後、該フラッシュデータチャネルは、リセットされ、ステップ404、ファームウエア・アップグレード・ファイル24のデータは、揮発性メモリ150に受信されて記憶される、ステップ406。フラッシュデータチャネルは、受信中データを制御し、ファームウエア・アップグレード・ファイルにその受信データが所属するということを確認する識別子に対応する「マジック番号」の形で識別子をチェックする、ステップ408。
ファームウエア・アップグレード・ファイルとしてデータを識別するマジック番号についてのステップ408のチェックは、「マジック番号」のデータファイル内の予め定義した位置をチェックする。該マジック番号は、該ファームウエア・アップグレード・ファイルの最初に位置決めされることが好ましい。
ファームウエア・アップグレード・ファイルに対応するマジック番号が、ステップ408における予め定義した位置で発生しない場合、そのファイルのデータは、ファームウエア・アップグレード・ファイルには所属しない。その結果、エラーメッセージがクライアントに送られ、ステップ422、ファイル伝送が終了される。
ファームウエア・アップグレード・ファイル24に対応するマジック番号が受信されると、ステップ408、該ファームウエア・アップグレード・ファイルの全てのデータが揮発性メモリ150に記憶されるまでデータの受信が続行する、ステップ412、414。
ファームウエア・アップグレード・ファイルの全てのデータが受信されると、フラッシュデータチャンネルは、受信したファイルのチェックサムを制御する、ステップ418。もしチェックサムが正しくない場合、受信したファイルは崩壊する。その結果、エラーメッセージが該クライアントコンピュータに送られ、ステップ422、該組み込みシステムのアップグレード動作は終了する。
チェックサムが正しい場合、該フラッシュデータチャンネルは、該ファームウエア・アップグレード・ファイルがどんな製品に使用されるものであるかを告知するファイル内のプロダクト識別子をチェックする、ステップ420。もし該プロダクト識別子が該サーバ製品に対応しない場合、エラーメッセージが該クライアントコンピュータに送られて、ステップ422、該組み込みシステムのアップグレード動作が終了する。
該プロダクト識別子が正しい場合、フラッシュプログラマ190は、メモリの少なくとも一部を消去し、揮発性メモリ150の該ファームウエア・アップグレード・ファイルをフラッシュメモリ160に書き込むよう命令される、ステップ424。該ファームウエア・アップグレード・ファイルがフラッシュメモリ160に書き込まれると、該フラッシュファイルは閉じられる。このことは、通常のファイル転送が完了した時と同様な方法で該クライアントコンピュータに表示される。
本発明の組み込みシステムの環境の略図。 該組み込みシステムのファームウエアのアップグレード中における該組み込みシステムとクライアントコンピュータの略図。 図2に示した組み込みシステムの一部の詳細図。 本発明の方法によるイベントを示す図。

Claims (20)

  1. ネットワーク回線を介して組み込みシステム(110)のファームウエアをアップグレードする方法において、
    前記ネットワーク回線を介してクライアントコンピュータ(10)と組み込みシステム(110)のバーチャルファイルシステム(122)を共有するステップであって、前記バーチャルファイルシステムは、前記クライアントコンピュータ(10)のファイルシステムで用いられる、前記共有するステップと、
    前記クライアントコンピュータ(10)から前記ネットワーク回線を介して組み込みシステム(110)のバーチャルファイルシステム(122)のアップグレード用ディレクトリ(126)内にファームウエア・アップグレード・ファイルのデータを受信するステップ(406)であって、前記アップグレード用ディレクトリ(126)は、チェック手段であるデータチャネル(128)と関連し、前記チェック手段は前記アップグレード用ディレクトリへ送信された全てのデータをチェックの対象とする、前記ステップ(406)と、
    前記バーチャルファイルシステム(122)に接続された前記組み込みシステム(110)の揮発性メモリ(150)に前記ファームウエア・アップグレード・ファイルの前記受信されたデータを記憶するステップ(406)と、
    前記アップグレード用ディレクトリ(126)内に受信され、前記揮発性メモリ(150)に記憶された前記データに対して、前記データチャネル(128)によってチェック動作を実行するステップであって、前記受信されたデータがファームウェア・アップグレード・ファイルに所属することを確認する識別子について前記データをチェックすることを含前記チェック動作が前記受信されたデータがファームウェア・アップグレード・ファイルに所属することを確認しなかった場合は、前記受信されたデータがファームウェア・アップグレード・ファイルに所属しないと判断する、前記ステップと、
    前記受信されたデータがファームウェア・アップグレード・ファイルに所属することが確認されたファームウェア・アップグレード・ファイルの場合にのみ、揮発性メモリ(150)から前記組み込みシステム(110)の持続性メモリ(160)へ前記ファームウエア・アップグレード・ファイルを書き込むステップ(424)とを有する方法。
  2. バーチャルファイルシステム(122)で受信したデータがファームウエア・アップグレード・ファイルに対応するかを制御するステップ(408)をさらに有する請求項1記載の方法。
  3. 前記受信したデータがファームウエア・アップグレード・ファイルに対応するとき、記憶したファームウエア・アップグレード・ファイルが装置(50)の製品タイプを意図しているかをチェックするステップ(420)をさらに有する請求項2記載の方法。
  4. 前記受信データがファームウエア・アップグレード・ファイルに対応するとき、この受信ファイルのチェックサムをチェックするステップ(418)をさらに有する請求項2または3記載の方法。
  5. 前記受信データが、ファームウエア・アップグレード・ファイルに対応しない場合にエラーメッセージ(422)を送るステップを有する請求項2に記載の方法。
  6. 記憶したファームウエア・アップグレード・ファイルが装置(50)の製品タイプを意図していない場合に、エラーメッセージ(422)を送るステップを有する請求項3に記載の方法。
  7. 前記受信データが、有効なファームウエア・アップグレード・ファイルに対応しない場合に埋め込み装置(110)からクライアントコンピュータ(10)へエラーメッセージ(422)を送るステップを有する請求項2ないし4のいずれかに記載の方法。
  8. 正しいファームウエア・アップグレード・ファイルの受信後および該ファイルの持続性メモリ(160)への書き込み(424)前に、該持続性メモリ(160)の少なくとも一部を消去するステップを有する、請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記ファームウエア・アップグレード・ファイルの受信中に使用されるプロトコル(180)は、通常の動作中に埋め込み装置(110)により以前使用されたプロトコルである、請求項1ないし8のいずれかに記載の方法。
  10. ファームウエア・アップグレード・ファイルの受信データがバーチャルファイルシステム(122)のデータチャネル(128)により制御される、請求項1ないし9のいずれかに記載の方法。
  11. 前記揮発性メモリ(150)から前記持続性メモリ(160)へ前記ファームウエア・アップグレード・ファイルを書き込むステップ(424)の前に前記揮発性メモリ(150)で前記ファームウエア・アップグレード・ファイルのすべてのデータの場所が確認される、請求項1ないし10のいずれかに記載の方法。
  12. 前記バーチャルシステムファイル(122)がクライアントコンピュータ(10)のオペレーティングシステム内で利用できるような方法で前記バーチャルファイルシステム(122)は、クライアントコンピュータ(10)内でマップ化される、請求項8ないし11のいずれかに記載の方法。
  13. 前記クライアントコンピュータ(10)のファイルシステム(18)内のディレクトリ(26)へ前記アップグレード・ファイルがコピーまたは移動(18)された結果として、前記ファームウェア・アップグレード・ファイルのデータを前記ネットワーク(30)を介して前記クライアントコンピュータ(10)から前記埋め込み装置(110)へ送信するステップを更に有し、前記ディレクトリ(26)は前記埋め込み装置(110)のバーチャル・ファイル・システム(122)へのリンクを示す、請求項1ないし12のいずれかに記載の方法。
  14. 埋め込み装置(110)であって、
    揮発性メモリ(150)と、
    持続性メモリ(160)と、
    ネットワーク(30)を介して通信するためのプロトコルスタック(180)と、
    前記ネットワーク(30)を介して受信したファームウエアをアップグレードする手段と、
    前記ネットワーク(30)を介してクライアントコンピュータ(10)のオペレーティングシステムと共有可能なバーチャルファイルシステム(122)と、
    前記バーチャルファイルシステム内に含まれるアップグレード用ディレクトリ(126)と、
    前記アップグレード用ディレクトリ(126)に関連するデータチャネルとを有し、
    前記データチャネルは、チェック手段であり、前記アップグレードするディレクトリに送信されたデータをチェックの対象とし、前記揮発性メモリ内にデータを記憶し、前記アップグレード用ディレクトリに受信され、前記揮発性メモリに記憶されたデータにチェック動作を行い、前記チェック動作は、前記受信されたデータがファームウェア・アップグレード・ファイルに所属することを確認する識別子について前記データをチェックすることを含
    前記アップグレードする手段は、ファームウェア・アップグレード・ファイルに所属することが確認されたデータを受信し、前記受信されたデータがファームウェア・アップグレード・ファイルに所属することが確認されたファームウェア・アップグレードファイルの場合にのみ、該ファームウェア・アップグレード・ファイルを前記持続性メモリ(160)に書き込むように構成されている、前記埋め込み装置(110)。
  15. 前記制御手段(128)は、
    前記ファイルの特徴をチェックする手段と、
    前記揮発性メモリ(150)内にファイルを記憶するための手段とを有する、請求項14記載の埋め込み装置(110)。
  16. 前記制御手段(128)は、前記アップグレードするディレクトリ(126)用に意図したファイルを制御するようにした、請求項15記載の埋め込み装置(110)。
  17. 前記ファイルの特徴をチェックする第1の手段は、前記ファイルがファームウエア・アップグレード・ファイルであるということを確認するようにした、請求項15または16記載の埋め込み装置(110)。
  18. 前記ファイルの特徴をチェックする第2の手段は、前記埋め込み装置(110)に関連する製品を意図したファームウエア・アップグレード・ファイルであるということを確認するようにした、請求項15ないし17のいずれかに記載の埋め込み装置(110)。
  19. 前記ファイルの特徴をチェックする第3の手段は、受信したファームウエア・アップグレード・ファイルのチェックサムを確認するようにした、請求項15ないし18記載のいずれかに記載の埋め込み装置(110)。
  20. ネットワーク(30)を介する通信用の共通のプロトコルスタック(180)は、通常動作中およびダウンロード中に使用される、請求項14ないし19のいずれかに記載の埋め込み装置(110)。
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