CN101140519A - 嵌入式系统及其开机程序码自动备份方法 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式系统，包括中央处理器、区段交换控制装置、存储装置及区段映射装置。中央处理器具有一开机程序码启始地址。区段交换控制装置用以检测中央处理器的开机状况，并据以输出交换信号。存储装置包括第一及第二存储区段，第一及第二存储区段分别存储第一及第二开机程序码。区段映射装置与中央处理器及存储装置耦接。区段映射装置用以接收交换信号，并据以将开机程序码启始地址映射至第一及第二存储区段中的一存储区段的启始位地址，使得中央处理器根据第一及第二开机程序码中的一开机程序码开机。

Description

嵌入式系统及其开机程序码自动备份方法

技术领域

本发明有关于一种嵌入式系统，且特别是有关于一种开机程序码自动备份的嵌入式系统。

背景技术

嵌入式(Embedded)及掌上型(Hand-Held)等电子产品在现今工业界的使用是越来越广泛。由于这些电子产品的操作系统开机程序码(Boot Code)由开发到出货的过程中，多半需经过多次的数据更新操作，而在数据更新时，时常会发生开机程序码损坏而无法开机的问题。而传统的电子产品一旦遇到开机程序码损坏而无法开机时，仅能经由相关人员以开机工具(ICE)来将开机程序码重新记录，如此将造成产品生产的开销及人事资源的耗费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种嵌入式系统及其开机程序码自动备份方法，本发明的嵌入式系统及其开机程序码自动备份方法可有效地解决传统电子产品的开机程序码容易因数据修改而损坏的问题。

根据本发明的目的，提出一种嵌入式系统，包括中央处理器(CPU)、区段交换(section-swapping)控制装置、存储装置及区段映射装置。中央处理器具有开机程序码启始地址，并用以开机。中央处理器输出开机状态信号以表示中央处理器的开机状态。存储装置包括第一存储区段及第二存储区段，用以分别存储第一开机程序码及第二开机程序码。区段映射装置分别与中央处理器及存储装置耦接，并根据交换信号，用以将开机程序码启始地址映射至第一与该第二存储区段其中之一存储区段。区段交换控制装置接收开机状态信号以检测中央处理器的开机状态，并据以输出交换信号以控制区段映射装置，使得中央处理器将第一与第二开机程序码其中之一作为适用的开机程序码，并据以开机。当中央处理器根据适用的开机程序码完成开机时，若中央处理器判断适用的开机程序码和第一与第二开机程序码其中的另一开机程序码为不同时，中央处理器复制适用的开机程序码到另一开机程序码所对应的存储区段。

根据本发明的另一目的，提出一种开机程序码的自动备份方法，使用于嵌入式系统。自动备份方法包括下列的步骤。首先，提供存储装置，其中具有至少两个存储区段，分别存储第一开机程序码及第二开机程序码。

接着，输出开机程序码启始地址以读取适用的开机程序码以对嵌入式系统开机。然后，响应于交换信号，映射地址信号为映射的开机程序码启始地址，以对应到两个存储区段的其中之一。接着，接收开机状态信号以检测嵌入式系统的开机状态，判断嵌入式系统是否开机成功，并根据开机状态信号以输出交换信号，使得嵌入式系统将第一与第二开机程序码其中之一作为适用的开机程序码，并据以开机。然后，当嵌入式系统完成开机时，判断适用的开机程序码和第一与第二开机程序码其中的另一开机程序码是否相同。之后，若否，复制适用的开机程序码到另一开机程序码所对应的存储区段。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下：

附图说明

图1A表示依照本发明较佳实施例的嵌入式系统的一方块图。

图1B表示图1A中存储装置108的存储区段示意图。

图2表示图1A中区段交换控制装置104的状态图(State Machine)的一实施例。

图3表示图1A的嵌入式系统100的开机程序码自动备份方法。

主要元件符号说明

100：嵌入式系统

102：中央处理器

104：区段交换控制装置

106：区段映射装置

108：存储装置

D[0:15]CPU、D[0:15]F：数据接脚

A[0:20]CPU、A[0:20]F：地址接脚

Supdate：更新信号

Sboot：开机状态信号

Sswap：交换信号

Scs：芯片选择信号

Sreset：重置信号

108a-108d：存储区段

202：初始状态

204、210：计数状态

206、212：检查状态

208：交换状态

214：失败状态

302-318：操作步骤

具体实施方式

本发明的嵌入式系统于存储正常开机程序码的存储装置中，另外存储一组备份开机程序码。中央处理器于开机成功后，将正常开机程序码备份以作为备份开机程序码。当正常开机程序码损坏时，本发明的嵌入式系统经由一区段映射装置，使中央处理器根据备份开机程序码开机。

请参照图1A，其表示依照本发明较佳实施例的嵌入式系统的一方块图。嵌入式系统100包括中央处理器(CPU)102、区段交换控制装置104、区段映射装置106及存储装置108。中央处理器102用以执行嵌入式系统的开机操作，并据以输出开机状态信号Sboot以表示目前系统的开机状态。区段交换控制装置104用以接收开机状态信号Sboot，以检测中央处理器102的开机状况，并据以产生交换信号Sswap并将的输出至区段映射装置106及中央处理器102。

请参照图1B，其所表示图1A中存储装置108的存储区段示意图。存储装置108包括存储区段108a、108b。存储区段108a及108b用以分别存储一正常开机程序码及一备份开机程序码。此外，存储装置108还可包括其它存储区段以存储其它信息。例如，存储区段108c用以存储嵌入式系统100的核心程序，存储区段108d为非使用区。存储区段108a、108b的记忆容量为128K位(Bit)，而存储区段108a、108b的起始位地址分别为(0000000)₁₆及(0010000)

当系统开机时，中央处理器102从一开机程序码启始地址读取开机程序码以执行开机操作，在本实施例中，中央处理器102的开机程序码启始地址为存储区段108a的启始位地址(0000000)₁₆。

区段映射装置106分别与中央处理器102及存储装置108耦接。区段映射装置106用以转换从中央处理器102所输出的开机程序码启始地址。经由交换信号Sswap的选择，区段映射装置106使中央处理器102根据存储于该存储区段的正常及备份开机程序码的其中之一开机程序码开机。而区段映射装置106更用以输出重置信号Srest至中央处理器102，以重置中央处理器102。

其中，在中央处理器102开机前，开机状态信号Sboot及交换信号Sswap为初始电平。而当中央处理器102根据正常及备份开机程序码的其中一开机程序码开机成功时，中央处理器102将开机状态信号Sboot转为终止电平。在根据正常及备份开机程序码的其中一开机程序码开机成功后，中央处理器102判断该正常及备份开机程序码的其中一开机程序码，与正常及备份开机程序码的另一开机程序码是否相等。若否，中央处理器102执行开机程序码备份操作，将该正常及备份开机程序码的其中一开机程序码，复制到该正常及备份开机程序码的另一开机程序码所存储的存储区段。

中央处理器102更用以分别输出一芯片选择信号(Chip Select)Scs及一更新信号Supdate至存储装置108及区段交换控制装置104。其中更新信号Supdate于中央处理器102开机前，亦为初始电平。

中央处理器102包括多个地址接脚及数据接脚以存取存储装置108的数据。本实施例以中央处理器102包括数据接脚D[0:15]CPU及地址接脚A[0:20]CPU以作说明，故存储装置108亦包括数据接脚D[0:15]F及地址接脚A[0:20]F与以相对应。在本实施例中，地址接脚A[0:20]CPU中的一地址接脚例如耦接至区段映射装置106，并经由区段映射装置106耦接至地址接脚A[0:20]F的一对应接脚；而位置接脚A[0:20]CPU的其他接脚分别与地址接脚A[0:20]F中对应的接脚相互耦接。本实施例以地址接脚A17CPU经由区段映射装置106耦接至地址接脚A17F为例作说明。

在本实施例中，区段映射装置106例如为一异或(Exclusive OR，XOR)门。交换信号Sswap为数字信号，而交换信号Sswap的初始电平例如为低电平，而交换信号Sswap的一交换电平为高电平。当交换信号Sswap为低电平时，XOR门对地址接脚A17CPU的信号无特殊逻辑功能。此时，若中央处理器102欲开机，XOR门将开机程序码启始地址(0000000)₁₆映射至存储区段108a的启始位地址(0000000)₁₆。如此，使得中央处理器102根据存储于存储区段108a的正常开机程序码开机。

而当交换信号Sswap为高电平时，XOR门对地址接脚A17CPU的信号而言，实质上为一反相器(Inverter)。此时，若中央处理器102欲开机，XOR门将地址接脚A17CPU的信号由低电平0，转为高电平1；亦即XOR门将开机程序码启始地址(0000000)₁₆转换为一交换开机程序码启始地址(0010000)₁₆，以映射至存储区段108b的启始位地址(0010000)₁₆，使得中央处理器102根据存储于存储区段108b的备份开机程序码开机。

值得注意的是：依据上述实施例说明的原理，在其他实施例中，中央处理器102的地址接脚至少其中之一甚至全部，可以并经由区段映射装置106耦接至存储装置108相对应的地址接脚。而区段映射装置106可以用一逻辑电路以实现，并响应(in response to)交换信号Sswap，以达成映射至存储装置108的其中之一存储区段的目的。此外，上述实施例的原理亦可应用于具有与上述中央处理器102不同数目的地址接脚及数据接脚的中央处理器。

请参照图2，其表示图1A中区段交换控制装置104的状态图(StateMachine Diagram)的一实施例。区段交换控制装置104包括初始状态202、计数状态204及210、检查状态206及212、交换状态208及失败状态214。

当嵌入式系统100启动电源时，区段交换控制装置104进入初始状态202，以判断开机状态信号Sboot及更新信号Supdate均为初始电平，且芯片选择信号Scs为下降缘(Negative Edge)的条件是否成立，若否，区段交换控制装置104维持在初始状态202。而同时，交换信号Sswap亦为初始电平，使得区段映射装置106将中央处理器102的开机程序码启始地址(0000000)₁₆映射至存储区段108a的启始位地址(0000000)₁₆，使得中央处理器102根据正常开机程序码开机。

当开机状态信号Sboot及更新信号Supdate均为初始电平，且芯片选择信号Scs为下降缘的条件成立时，区段交换控制装置104进入计数状态204，以进行一计数操作，来延迟一段特定时间。在该段特定时间中，中央处理器102根据正常开机程序码开机。

当区段交换控制装置104计数完成时，区段交换控制装置104进如检查状态206，以判断开机状态信号Sboot的电平。若开机状态信号Sboot为终止电平，表示中央处理器102根据正常开机程序码完成开机，并将开机状态信号Sboot转为终止电平；而中央处理器102并执行开机程序码的备份操作。此时，区段交换控制装置104为到初始状态202。

若开机状态信号Sboot为初始电平，表示正常开机程序码已损坏，而必须使用备份开机程序码开机。此时，区段交换控制装置104进入交换状态208，以输出重置信号Sreset至中央处理器102来重置中央处理器102。而区段交换控制装置104并将交换信号Sswap转为交换电平。

接着，区段交换控制装置104再一次判断开机状态信号Sboot、及更新信号Supdate均为初始电平，且芯片选择信号Scs为下降缘的条件是否成立，若否，区段交换控制装置104维持在交换状态208。而同时，因交换信号Sswap为交换电平，使得区段映射装置106将中央处理器102的开机程序码启始地址(0000000)₁₆映射至存储区段108b的启始位地址(0010000)₁₆，并使得重置后的中央处理器102根据存储于存储区段108b的备份开机程序码开机。

当开机状态信号Sboot及更新信号Supdate均为初始电平，且芯片选择信号Scs为下降缘的条件成立时，区段交换控制装置104进入计数状态210。区段交换控制装置104于计数状态210中，亦进行计数操作来延迟段特定时间，而在该段特定时间中，中央处理器102根据备份开机程序码开机。

当区段交换控制装置104计数完成时，区段交换控制装置104进如检查状态212，以判断开机状态信号Sboot的电平。若开机状态信号Sboot为终止电平，表示中央处理器102根据备份开机程序码完成开机，以将开机状态信号Sboot转为终止电平；而中央处理器102亦执行正常与备份开机程序码的备份操作。此时，区段交换控制装置104输出重置信号Sreset至中央处理器102以重置中央处理器102，而区段交换控制装置104回到初始状态202。

而若开机状态信号Sboot仍为初始电平，表示备份开机程序码亦已损坏。此时，区段交换控制装置104进入失败状态214，而仅能经由开机工具(ICE)来进行开机程序码的修复。

请参照图3，其表示图1A的嵌入式系统100的开机程序码自动备份方法。

首先，如步骤302，提供存储装置108，其具有存储区段108a及108b。存储区段108a及108b分别用以存储正常开机程序码及备份开机程序码。接着，如步骤304，输出开机程序码启始地址以读取适用的开机程序码，来执行嵌入式系统100的开机操作，并根据嵌入式系统100的开机状态输出开机状态信号Sboot。此时，适用的开机程序码为正常开机程序码。当嵌入式系统100开机成功时，执行步骤306；当嵌入式系统100开机失败时，执行步骤310。

然后，如步骤306，判断适用的开机程序码与正常及备份开机程序码其中的另一开机程序码是否相同，若否，执行步骤308；若是，执行步骤310。该正常及备份开机程序码其中的另一开机程序码为备份开机程序码。接着，如步骤308，当适用的开机程序码与备份开机程序码不相同时，将适用的开机程序码复制到与备份开机程序码对应的存储区段108b。

然后，如步骤310，接收开机状态信号Sboot，并根据开机状态信号Sboot判断嵌入式系统100是否可以开机。当嵌入式系统100开机失败时，执行步骤312；当嵌入式系统100开机成功时，则结束本实施例的开机程序码自动备份方法。

接着，如步骤312，响应于交换信号Sswap，将开机程序码启始地址映射为映射的开机程序码启始地址，以读取适用的开机程序码，来执行嵌入式系统100的开机操作。此时，适用的开机程序码为备份开机程序码。当嵌入式系统100开机成功时，执行步骤314。

然后，如步骤314，判断适用的开机程序码与正常及备份开机程序码其中的另一开机程序码是否相同，若否，执行步骤316；若是，执行步骤318。该正常及备份开机程序码其中的另一开机程序码为正常开机程序码。

接着，如步骤316，当适用的开机程序码与正常开机程序码不相同时，将适用的开机程序码复制到与正常开机程序码对应的存储区段108a。

之后，如步骤318，接收开机状态信号Sboot，并根据开机状态信号Sboot判断嵌入式系统100是否可以开机。当嵌入式系统100开机成功时，结束本实施例的开机程序码自动备份方法。

在本实施例中，以区段交换控制装置104及区段映射装置106分别为独立的结构为例作说明，然而，本实施例所公开的区段映射装置106可集成于区段交换控制装置104之中。在本实施例所揭露的区段交换控制装置104例如为复杂可编程逻辑元件(Complex Programmable Logic Devices，CPLD)。而存储装置108例如为闪速存储器(Flash)。在本实施例中，开机状态信号Sboot及更新信号Supdate为数字信号，且其初始电平均为高电平。

在本实施例中，中央处理器102例如包括多个通用输出输入(GeneralPurpose Input Output，GPIO)接脚，而中央处理器102经由三个GPIO接脚，以分别输出更新信号Supdate及开机状态信号Sboot至区段交换控制装置104，并接收交换信号Sswap。在本实施例中，中央处理器102例如以正常及备份开机程序码的文件对比值(Check Sum)是否相等，来判断正常及备份开机程序码是否相同。

本发明的嵌入式系统包括存储两组开机程序码的存储装置，并经由区段交换控制装置来提供交换信号，使得中央处理器得以在正常开机程序码损坏时，经由区段映射装置读取备份开机程序码开机。而本发明的中央处理器更具有开机程序码的备份操作，在开机成功时，将目前使用的开机程序码备份至另一组开机程序码。因此本发明的嵌入式系统可有效地解决传统作法中，开机程序码一旦损坏即需经由人员来进行手动修复的区点。故本发明的嵌入式系统可达到降低因开机程序码损坏，而需付出的人事资源及产品生产开销的优点。

本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种嵌入式系统，包括：

一中央处理器，该中央处理器具有一开机程序码启始地址，该中央处理器还用以开机，该中央处理器输出一开机状态信号以表示该中央处理器的开机状态；

一存储装置，包括：

一第一存储区段，用以存储一第一开机程序码；及

一第二存储区段，用以存储一第二开机程序码；

一区段映射装置，分别与该中央处理器及该存储装置耦接，并根据一交换信号，用以将该开机程序码启始地址映射至该第一与该第二存储区段其中之一存储区段；以及

一区段交换控制装置，接收该开机状态信号以检测该中央处理器的开机状态，并据以输出该交换信号以控制该区段映射装置，使得该中央处理器将该第一与该第二开机程序码其中之一作为一适用的开机程序码，并据以开机；

其中，当该中央处理器根据该适用的开机程序码完成开机时，若该中央处理器判断该适用的开机程序码和该第一与该第二开机程序码其中之一另一开机程序码为不同时，该中央处理器复制该适用的开机程序码到该另一开机程序码所对应的存储区段。

2.如权利要求1所述的嵌入式系统，其中该区段映射装置将该开机程序码启始地址映射至该第一存储区段存储该第一开机程序码的启始位地址与该第二存储区段存储该第二开机程序码的启始位地址其中之一启始位地址。

3.如权利要求1所述的嵌入式系统，其中当该区段交换控制装置检测到该中央处理器不能开机时，该区段交换控制装置改变该交换信号的电平以控制该区段映射装置，使得该中央处理器将该第一与该第二开机程序码其中的另一作为该适用的开机程序码，并据以开机。

4.如权利要求1所述的嵌入式系统，其中当该中央处理器根据该开机程序码完成开机后，该中央处理器执行一比对软体，以比较该适用的开机程序码与该另一开机程序码的文件对比值是否相等，以判断该适用的开机程序码与该另一开机程序码是否相等。

5.如权利要求4所述的嵌入式系统，其中当该中央处理器根据该适用的开机程序码完成开机时，若该中央处理器判断该适用的开机程序码与该另一开机程序码不同，该中央处理器复制该适用的开机程序码到该另一开机程序码所对应的存储区段。

6.如权利要求1所速的嵌入式系统，其中该区段映射装置为一异或逻辑门(XOR)。

7.如权利要求1所述的嵌入式系统，其中该区段交换控制装置为一复杂可编程逻辑元件。

8.如权利要求7所述的嵌入式系统，其中该区段映射装置集成于该复杂可编程逻辑元件中。

9.一种开机程序码的自动备份方法，使用于一嵌入式系统，该方法包括：

提供一存储装置，该存储装置具有至少两个存储区段，并分别存储至少一第一开机程序码及一第二开机程序码；

输出一开机程序码启始地址以读取一适用的开机程序码以对该嵌入式系统开机；

响应于一交换信号，映射该开机程序码启始地址为一映射的开机程序码启始地址，以对应到该至少两个存储区段的其中之一；

接收一开机状态信号以检测该嵌入式系统的开机状态，以判断该嵌入式系统是否开机成功，并根据该开机状态信号以输出该交换信号，使得该嵌入式系统将该至少第一与该第二开机程序码其中之一作为该适用的开机程序码，并根据该适用的开机程序码开机；

当该嵌入式系统完成开机时，判断该适用的开机程序码，和至少该第一与该第二开机程序码其中的另一开机程序码是否相同；以及

若为不同时，复制该适用的开机程序码到该另一开机程序码所对应的存储区段。

10.如权利要求9所述的自动备份方法，其中接收该开机状态信号的该步骤中，当检测出该嵌入式系统开机成功时，该交换信号的信号电平为一启始电平；当检测出该嵌入式系统开机失败时，该交换信号的信号电平为一交换电平。

11.如权利要求9所述的自动备份方法，其中当该嵌入式系统完成开机时，执行一比较软体，以判断该第一与该第二开机程序码的文件对比值是否相等，以判断该第一与该第二开机程序码是否相等。

Images