Mikrokontrollerin etäpäivitysjärjestelmä

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää käyttöjärjestelmättömälle mikrokontrollerille etäpäivitysjärjestelmä. Järjestelmän vaatimuksena oli, että laite automaattisesti jatkaa päivityksen aiheuttamasta vikatilanteessa huolimatta toimintaansa vanhalla ohjelmalla. Rajoitteena oli myös laitteen vähäinen muistin määrä.

Työssä kuvataan järjestelmän osapuolet, niiden väliset tiedonsiirron menetelmät ja päivitykseen liittyvät eri prosessit vaihe vaiheelta.

Päivitettävän laitteen muisti on jaettu niin, että sinne mahtuu bootloader, eli esilaataja, vanha ohjelma sekä uusi ohjelma. Bootloaderin, tehtävä on lukea pääohjelmien metatiedot ja niiden perusteella valita niistä toinen ajettavaksi. Ajettava ohjelma suorittaa laitteen tavallisten toimintojen, kuten esimerkiksi paikannin sijaintitietojen lähettämisen, lisäksi päivitykseen liittyvät toimenpiteet, joita ovat oman metatiedon päivittäminen, päivitysten tarkistaminen ja lataaminen. Tilanteissa, joissa virheellistä ohjelmaa ei voida ajaa, laitteen vahtiajastin käynnistää laitteen uudelleen, jolloin bootloader merkitsee ohjelman vialliseksi eikä enää yritä ajaa sitä.

Opinnäytetyö täytti asetetut tavoitteet. Työssä on kuitenkin tietoturvaan liittyviä riskejä, joiden takia järjestelmää tulee tällaisenaan käyttää vain tuotteen kehitysvaiheessa.

The goal of the thesis was to develop an over-the-air update system for a memory constrained device that does not have an operating system. It was required that the device keeps working normally despite update failure.

The thesis describes the device, the server and the methods used for transferring data between them. It also explains the design of the different updating procedures.

The requirements were met by dividing the device’s memory into sections. These sections are the bootloader section and two main program sections. The second main program section is reserved for the updated program. It is up to the bootloader to decide which of the two programs to run by reading the metadata associated with the programs. The main program is required to keep its associated metadata up to date, and to download new firmware updates from the server. In case the updated program fails to run and the watchdog resets the device. The bootloader then detects the reset and marks the program as faulty.

The thesis meets all the requirements. It should be noted that the system in its current state has some security threats and is, thus, intended only for the development phase of the product.