CN100462926C - 一种使用多个启动程序存储器的处理器系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用多个启动程序存储器的处理器系统及方法。处理器系统包括处理器单元、选择信号产生单元、以及通过数据总线和地址总线与处理器单元相连的至少两个启动程序存储器，所述选择信号产生单元与所述处理器单元和所述至少两个启动程序存储器连接，与所述处理器单元和所述选择信号产生单元连接的选择信号产生控制单元、所述选择信号产生控制单元包括与处理器单元相连的定时器、与选择信号产生单元相连的信号产生单元。处理器系统不需要外加内容错误检测装置，不需要处理器进行内容错误检测，可以自动识别启动程序的错误，在检测到无法启动的情况下可以自动复位，并切换到另一启动程序存储器进行启动。

Description

一种使用多个启动程序存储器的处理器系统及方法

技术领域

本发明涉及处理器系统，具体地讲，涉及一种包含多个启动程序存储器的处理器系统及方法。

背景技术

处理器系统在包括嵌入式应用领域和传统的计算机领域等多个领域有广泛的应用。在处理器系统中，启动(Boot)程序是处理器系统的基本软件。启动程序主要功能是初始化处理器系统，使系统启动运行。在传统的计算机中，称之为基本输入输出系统(Basic Input-Output System，BIOS)，主要提供计算机运行时最基本的硬件测试，定义计算机的特性并处理基本的工作。启动程序一般储存在非易失、电可改写的存储器中，例如F1ash存储器、E²PROM等，在掉电的情况下可以保留内容，保证下一次上电时能够正常地启动，并可以对存储器重新编程，升级启动程序，增加新功能。

但是，启动程序的内容不一定能够保证完全正确。首先，启动程序使用的存储器虽然是非易失存储器，但是存储器的电路会随着时间而产生退化，存储的内容会发生变化，产生错误；另外，由于对启动程序升级，需要对启动程序存储器进行在线升级，由于断电等引起升级的中断，会造成启动程序错误，造成处理器系统不能启动。

现在，有多项使用两个启动程序存储器，保证启动程序的安全从而确保处理器系统正常启动的专利。例如，美国专利US5793943、US5835695、US6185696，其中描述的计算机系统使用两个启动程序存储器，在第一次上电时，选中其中的主启动程序存储器，处理器分析主启动程序存储器的内容检查是否错误，当发现错误时，片选产生电路禁止主启动程序存储器，选中从启动程序存储器，从启动程序存储器存储同样的启动程序，从而实现正常启动。这些技术的缺陷在于启动过程中启动程序存储器的内容是否错误是由处理器确认的，在程序错误，处理器无法启动程序存储器内容检查时，系统就无法进行启动。美国专利US6079016中描述的计算机系统也使用两个启动程序存储器，使用两个复位或者特定键盘输入控制产生复位信号，使片选产生电路选中不同的启动程序存储器。处理器启动时，如果发现错误，通过第二个复位信号控制片选产生电路选中第二启动程序存储器，重新进行启动。这个技术的缺陷在于不能自动发现启动程序的错误，需要人工干预，在嵌入式应用领域应用中不能自动重新启动，无法恢复错误。中国申请号01104726.7的专利描述了一种使在计算机系统中BIOS存储装置自动安全回复的方法，系统有分别储存用于启动计算机系统的第一BIOS程序与第二BIOS程序的主BIOS存储装置和安全回复BIOS存储装置；其中之一还包括BIOS快速程序。开机时先使安全回复BIOS存储装置通电，由错误检测电路检查第一BIOS程序，如有错误则通过BIOS快速程序将安全回复BIOS存储装置的内容再写入主BIOS存储装置。芯片通电电路接着使前者断电而使后者通电，由后者继续计算机系统的开机程序。技术的缺陷在于存在一个外加的错误检测电路，实现比较困难，同时一个BIOS存储装置不能实现可编程。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种易实现的、可自动识别启动程序的错误的使用多个启动程序存储器的处理器系统。

本发明要解决的又一技术问题在于提供一种易实现的、安全的启动使用多个启动程序存储器的处理器系统的方法。

本发明要解决的又一技术问题在于提供一种易实现的多个启动程序存储器的处理器系统中启动程序存储器中存储内容更新的方法。

为实现本发明要解决的技术问题，本发明使用多个启动程序存储器的处理器系统包括：处理器单元、与处理器单元连接的选择信号产生控制单元、与选择信号产生单元、以及通过数据总线和地址总线与处理器单元相连的至少两个启动程序存储器。选择信号产生单元分别与选择信号产生控制单元和处理器单元连接并为至少两个启动程序存储器提供选择信号。选择信号产生控制单元进一步包括与处理器单元相连的定时器、与选择信号产生单元相连的信号产生单元。处理器系统启动，所述定时器计时超过处理器系统成功启动一次需要的时间时，所述信号产生单元输出选择信号切换控制信号给所述选择信号产生单元，选择信号产生单元根据所述选择信号切换控制信号产生选择信号给所述一启动程序存储器，切换处理器系统中的启动程序存储器，并同时所述选择信号产生单元产生复位信号，复位处理器系统，处理器系统重新开始启动。

为实现本发明要解决的又一技术问题，本发明使用多个启动程序存储器的处理器系统启动的方法包括：

(1)处理器系统启动，在处理器系统成功启动一次需要的时间内，选择信号产生控制单元接收到启动成功确认信号，则启动结束，选择信号产生控制单元接收不到确认信号，则继续；

(2)通过选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号给选择信号产生单元，选择信号产生单元产生选择信号给启动程序存储器，切换处理器系统中的启动程序存储器；

(3)选择信号产生控制单元产生复位信号，复位处理器系统，继续步骤(1)；

为实现本发明要解决的又一技术问题，本发明所述处理器系统中启动程序存储器中存储内容更新的方法包括：

(1)处理器单元配置选择信号产生控制单元，选中某一启动程序存储器；

(2)选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号，作为控制选择信号产生单元输出选择信号的输出使能；

(3)选择信号产生单元产生选择信号给需要的升级启动程序存储器；

(4)需要升级的启动程序存储器被选中；

(5)处理器单元开始正常的编程启动程序存储器过程；

(6)编程完毕，处理器单元配置选择信号产生控制单元，停止选中某一启动程序存储器；

(7)选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元停止输出选择信号。

为实现本发明要解决的又一技术问题，本发明所述处理器系统中启动程序存储器中存储内容更新的方法包括：

(1)处理器单元配置选择信号产生控制单元，需要进行启动程序存储器写入；

(2)选择信号产生控制单元输出写信号切换控制信号，作为控制选择信号产生单元输出写信号的输出使能；

(3)选择信号产生单元产生写信号给需要升级的启动程序存储器；

(4)处理器单元配置选择信号产生控制单元，需要选中某一启动程序存储器；

(5)选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号，作为控制选择信号产生单元输出选择信号的输出使能；

(6)选择信号产生单元产生选择信号给需要升级的启动程序存储器；

(7)需要升级的启动程序存储器被选中；

(8)处理器单元开始正常的编程启动程序存储器过程；

(9)编程完毕，处理器单元配置选择信号产生控制单元，停止启动程序存储器写入；

(10)选择信号产生控制单元输出写信号切换控制信号，选择信号产生单元停止输出写信号；

(8)处理器单元配置选择信号产生控制单元，停止选中某一启动程序存储器；

(11)选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元停止输出选择信号。

与现有技术相比，本发明所述的系统和方法，不需要外加内容错误检测装置，不需要处理器进行内容错误检测，可以自动识别启动程序的错误，在检测到无法启动的情况下可以自动复位，并切换到另一启动程序存储器进行启动；在上电的情况下，可以对系统中的多个启动程序独立进行升级并可以指定启动程序存储器进行启动，系统中可以存在相同或者不相同的多个启动程序，利于系统启动程序的升级和测试，增加系统的启动安全性。

附图说明

图1是本发明第一实施例使用多个启动程序存储器的处理器系统示意图。

图2是图1中选择信号切换控制单元的示意图。

图3是本发明第二实施例使用多个启动程序存储器的处理器系统的示意图。

图4是图3中选择信号切换控制单元的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明第一实施例使用多个启动程序存储器的处理器系统，包括：处理器单元101，选择信号产生控制单元102，选择信号产生单元103，多个启动程序存储器。多个启动程序存储器包括启动程序存储器A104、启动程序存储器B105、...、启动程序存储器N106。多个启动程序存储器也可以包括两个启动程序存储器。本发明所述处理器系统中的启动程序存储器A104、启动程序存储器B105和其它的启动程序存储器是普通的非易失电可改写存储器。

处理器单元101是系统的控制单元，也是启动的发起者，与选择信号产生控制单元102连接。处理器单元101与多个启动程序存储器通过数据总线和地址总线连接，并提供启动程序存储器的选择信号，包括片选、读信号和写信号。选择信号产生控制单元102产生选择信号切换控制信号控制切换多个启动程序存储器。选择信号产生控制单元102通过控制接口与处理器单元101连接，控制接口可以采用电平信号方式来控制，或者采用内存接口，通过多个寄存器的不同设置，接收启动成功确认和切换多个启动程序存储器的命令。选择信号产生控制单元102与选择信号产生单元103连接，并提供选择信号切换的控制，输出多个信号采用电平方式控制选择信号产生单元103。选择信号产生单元103与处理器单元101连接，接收选择信号。选择信号产生单元103与选择信号产生控制单元102连接，接收选择信号切换控制信号，作为多个启动程序存储器的选择信号的输出使能信号。选择信号产生单元103与多个启动程序存储器连接，提供启动程序存储器的选择信号，根据选择信号切换控制信号的状态选择多个启动程序存储器中某一个的选择信号有效。启动程序存储器106与处理器单元101之间是数据总线和地址总线接口，接收地址信号和数据，与选择信号产生单103元之间是选择信号接口。

如图2所示，选择信号产生控制单元102包括定时器301和信号产生单元A302。定时器301在上电或复位时启动，在超时后控制信号产生单元A302翻转状态并输出复位信号，并可以通过控制接口输入启动确认信号关闭定时器，或者通过控制接口的输入来产生复位信号。信号产生单元A302，通过控制接口或由定时器301设置，产生选择信号切换控制信号。

选择信号产生单元103是一个带输出使能的缓冲器，把处理器单元101提供的选择信号复制成多组，提供给启动程序存储器A104、启动程序存储器B105和其它启动程序存储器，而选择信号产生控制单元102提供的选择信号切换控制信号作为输出使能信号，控制多组选择信号的输出。

如图3所示，本发明第二实施例使用多个启动程序存储器的处理器系统包括处理器单元101，选择信号产生单元103’，启动程序存储器A104和启动程序存储器B105和选择信号产生控制单元102’。第二实施例选择信号产生控制单元102’和选择信号产生单元103’分别与第一实施例选择信号产生控制单元102和选择信号产生单元103不同，其他元件结构相同。第二实施例增加了写信号的控制，相应的选择信号产生控制单元102’比选择信号产生控制单元102增加输出信号——写信号切换控制信号，选择信号产生单元103’比选择信号产生单元103增加输入信号——写信号切换控制信号。

如图4所示，选择信号产生控制单元102’包括：定时器301、信号产生单元A302、信号产生单元B303。信号产生单元B303通过控制接口或由定时器301设置，产生写信号切换控制信号。第二实施例的选择信号产生单元103’与第一实施例选择信号产生单元103的不同的是增加了写信号输出的单独控制，选择信号产生控制单元102’输出的写信号切换控制信号作为输出使能信号，控制多组写信号的输出，是只有一个写信号输出或者全部写信号都不输出，即使写信号无效。

本发明的方法主要是增加了一个启动成功确认，在定长时间内接收不到确认就切换启动程序存储器并复位的机制。定长时间是指在在处理器系统成功启动一次需要的时间。选择信号产生控制单元102、102’中均存在一个定时器301，在处理器系统上电时，定时器301开始工作，在定长的时间内接收到启动成功确认，关闭定时器301；如果在定长的时间内接收不到启动成功确认，也就是没有关闭定时器301，定时器301超时，输出复位信号，复位整个处理器系统，并且产生控制信号，切换处理器系统中的启动程序存储器。详细步骤如下：

处理器系统上电时，选择信号产生控制单元102、102’有一个默认设置，可以输出选择信号切换控制信号，作为控制选择信号产生单元103、103’输出选择信号的输出使能，控制选择信号产生单元103、103’输出多路中的一路选择信号，选中默认的启动程序存储器A104，系统开始启动；如果启动程序存储器A104的存储的启动程序正确，处理器系统启动成功，处理器单元101输出启动成功确认信号给选择信号产生控制单元102、102’；在定长时间内选择信号产生控制单元102、102’接收到启动成功确认信号，启动结束。如果启动程序存储器A104存储的启动程序错误，处理器系统无法正常启动，处理器单元101不会执行输出启动成功确认信号，选择信号产生控制单元102、102’在定时器301超时后，输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元103、103’产生选择信号给下一个启动程序存储器，例如启动程序存储器B105；并同时选择信号产生控制单元102、102’产生复位信号，复位处理器系统；下一个启动程序存储器被选中，处理器系统重新开始启动。如果仍然不成功，处理器系统可以继续选择下一个启动程序存储器并复位，重新开始启动。

本发明提供的另外一个机制是对选中某一个启动程序存储器可以进行配置。从这个机制可以实现对处理器系统中的多个启动程序存储器都可以进行编程、进行启动程序升级。通过配置选择信号产生控制单元102，可以只选中任一个启动程序存储器，从而进行编程。详细步骤如下：

处理器单元101配置选择信号产生控制单元102，需要选中某一启动程序存储器；选择信号产生控制单元102输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元103根据输入的选择信号切换控制信号产生选择信号给需要升级的启动程序存储器A104或启动程序存储器B105或其它启动程序存储器；需要升级的这个启动程序存储器被选中；处理器单元101开始正常的对启动程序存储器编程过程；编程完毕，处理器单元101配置选择信号产生控制单元102，停止选中这个启动程序存储器；选择信号产生控制单元102输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元103停止输出选择信号。

另外，还提供了一种写信号单独控制的方法，增加系统编程启动程序存储器进行启动程序升级的安全性的方法。不仅需要配置选择信号产生控制单元102’，使某一个启动程序存储器除写信号外的选择信号有效，还需要增加一次对选择信号产生控制单元102’有关写信号产生的配置，才可以使某一个启动程序存储器的写信号有效，才能对启动程序存储器进行编程。详细步骤如下：

处理器单元101配置选择信号产生控制单元102’，需要进行启动程序存储器编程；选择信号产生控制单元102’输出写信号切换控制信号，选择信号产生单元103’根据输入的写信号切换控制信号输出写信号给需要升级的启动程序存储器A104或启动程序存储器B105或者其它启动程序存储器；处理器单元101配置选择信号产生控制单元103’，需要选中此启动程序存储器；选择信号产生控制单元102’输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元103’根据输入的选择信号切换控制信号输出选择信号给需要升级的启动程序存储器；处理器单元101开始正常的编程启动程序存储器过程；编程完毕，处理器单元101配置选择信号产生控制单元102’，停止启动程序存储器写入；选择信号产生控制单元102’输出写信号切换控制信号，选择信号产生单元103’停止输出写信号；处理器单元101配置选择信号产生控制单元102’，停止选中某一启动程序存储器；选择信号产生控制单元102’输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元103’停止输出选择信号。

通过对选中某一个启动程序存储器可以进行配置的机制，本发明还提供了在上电的情况下任意指定启动程序存储器启动的方法，可以实现启动程序升级后的立即测试，并且在启动不成功后自动复位重新启动，保证升级的安全性。详细步骤如下：

系统已经上电并在正常运行；处理器单元101配置选择信号产生控制单元102、102’，需要选中启动程序存储器A104或启动程序存储器B105或者其它程序存储器；选择信号产生控制单元102、102’输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元103、103’根据输入的选择信号切换控制信号输出选择信号给此启动程序存储器；处理器单元101配置选择信号产生控制单元102、102’，选择信号产生控制单元102、102’产生复位信号，复位处理器系统；处理器单元101输出启动需要的选择信号、地址和数据；此启动程序存储器被选中，系统开始启动；处理器单元101启动成功，输出启动成功确认信号给选择信号产生控制单元102、102’；在处理器系统正常启动需要的时间内选择信号产生控制单元102、102’接收到启动成功确认信号，启动结束。如果选择的启动程序存储器A104或启动程序存储器B105存储的启动程序错误，处理器系统无法正常启动，处理器单元101不会执行输出启动成功确认信号，选择信号产生控制单元102、102’输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元103、103’产生选择信号给另一启动程序存储器；选择信号产生控制单元102、102’产生复位信号，复位处理器系统；处理器单元101输出启动需要的选择信号、地址和数据；另一启动程序存储器被选中，系统重新开始启动。

Claims (7)

1.一种使用多个启动程序存储器的处理器系统包括：处理器单元、选择信号产生单元、以及通过数据总线和地址总线与处理器单元相连的至少两个启动程序存储器，所述选择信号产生单元与所述处理器单元和所述至少两个启动程序存储器连接，其特征在于：进一步包括与处理器单元和所述选择信号产生单元连接的选择信号产生控制单元，所述选择信号产生控制单元包括与处理器单元相连的定时器、与选择信号产生单元相连的信号产生单元，处理器系统启动，所述定时器计时超过处理器系统成功启动一次需要的时间时，所述信号产生单元输出选择信号切换控制信号给所述选择信号产生单元，选择信号产生单元根据所述选择信号切换控制信号产生选择信号给所述一启动程序存储器，切换处理器系统中的启动程序存储器，并同时所述选择信号产生单元产生复位信号，复位处理器系统，处理器系统重新开始启动。

2.根据权利要求1所述的使用多个启动程序存储器的处理器系统，其特征在于：在处理器系统成功启动一次需要的时间内，所述选择信号产生控制单元接收到启动成功确认信号，启动结束。

3.根据权利要求1所述的使用多个启动程序存储器的处理器系统，其特征在于：所述选择信号产生控制单元进一步包括另一个与选择信号产生单元相连的信号产生单元，用于产生写信号切换控制信号，所述选择信号产生单元根据所述写信号切换控制信号产生写信号给需要升级的启动程序存储单元，所述处理器单元开始正常的编程启动程序存储器过程。

4.一种使用多个启动程序存储器的处理器系统的启动方法包括，其特征在于所述的方法包括：

(1)处理器系统启动，在处理器系统成功启动一次需要的时间内，选择信号产生控制单元接收到启动成功确认信号，则启动结束，选择信号产生控制单元接收不到确认信号，则继续；

(2)通过选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号给选择信号产生单元，选择信号产生单元产生选择信号给启动程序存储器，切换处理器系统中的启动程序存储器；

(3)选择信号产生控制单元产生复位信号，复位处理器系统，继续步骤(1)。

5.根据权利要求4所述的使用多个启动程序存储器的处理器系统的启动方法，其特征在于：所述步骤(1)中处理器系统启动进一步包括：处理器单元输出启动需要的选择信号、地址和数据，选择信号产生控制单元根据默认设置输出选择信号切换控制信号，作为控制选择信号产生单元输出选择信号的输出使能，选择信号产生单元输出选择信号给默认的启动程序存储器，默认的启动程序存储器被选中，系统开始启动。

6.一种使用多个启动程序存储器的处理器系统中启动程序存储器的存储内容更新的方法，其特征在于所述的方法包括：

(1)处理器单元配置选择信号产生控制单元，选中某一启动程序存储器；

(2)选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号，作为控制选择信号产生单元输出选择信号的输出使能；

(3)选择信号产生单元产生选择信号给需要的升级启动程序存储器；

(4)需要升级的启动程序存储器被选中；

(5)处理器单元开始正常的编程启动程序存储器过程；

(6)编程完毕，处理器单元配置选择信号产生控制单元，停止选中某一启动程序存储器；

(7)选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元停止输出选择信号。

7.一种使用多个启动程序存储器的处理器系统中启动程序存储器的存储内容更新的方法，其特征在于所述的方法包括：

(1)处理器单元配置选择信号产生控制单元，需要进行启动程序存储器写入；

(2)选择信号产生控制单元输出写信号切换控制信号，作为控制选择信号产生单元输出写信号的输出使能；

(3)选择信号产生单元产生写信号给需要升级的启动程序存储器；

(4)处理器单元配置选择信号产生控制单元，需要选中某一启动程序存储器；

(5)选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号，作为控制选择信号产生单元输出选择信号的输出使能；

(6)选择信号产生单元产生选择信号给需要升级的启动程序存储器；

(7)需要升级的启动程序存储器被选中；

(8)处理器单元开始正常的编程启动程序存储器过程；

(9)编程完毕，处理器单元配置选择信号产生控制单元，停止启动程序存储器写入；

(10)选择信号产生控制单元输出写信号切换控制信号，选择信号产生单元停止输出写信号；

(11)处理器单元配置选择信号产生控制单元，停止选中某一启动程序存储器；

(12)选择信号产生控制单元输出选择信号切换控制信号，选择信号产生单元停止输出选择信号。

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