CN101334737A - 一种嵌入式设备的启动或复位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种启动嵌入式设备的方法，设置主控操作系统映像文件和实现不同功能的功能操作系统映像文件，该方法还包括：嵌入式设备在启动或复位时，执行加入内存的主控操作系统映像文件，根据主控操作系统映像文件，依次执行加入内存的实现不同功能的功能操作系统映像文件。本发明提供的方法在更改启动或复位嵌入式设备所需功能时，减少开发人员工作强度及节省时间。

Description

一种嵌入式设备的启动或复位方法

技术领域

本发明涉及嵌入式设备技术领域，特别涉及一种嵌入式设备的启动或复位方法。

背景技术

嵌入式设备在工作前都需要启动或复位，即嵌入式设备采用设置的启动程序，将预先存储在自身存储器中的操作系统映像文件加载在内存中，然后执行操作系统映像文件后，获得操作系统完成嵌入式设备的启动或复位。实现嵌入式设备各种功能的多个执行文件经过统一编译后形成了操作系统映像文件，该操作系统映像文件具有初始化嵌入式设备的功能，嵌入式设备的各种功能可以有很多，比如：1)嵌入式将通过网络下载操作系统内核映像到内存中；2)从SD卡、U盘等扩展存储介质中读取操作系统内核到内存中；3)将嵌入式设备内存中的数据写入不易失的存储介质中的功能，比如Nand Flash中；4)格式化存储介质功能。

当然，嵌入式设备在启动或复位过程中要实现的功能越多，实现嵌入式设备各种功能的执行文件也就越多，经过统一编译后得到的操作系统映像文件也就会越大，从而将该操作系统映像文件烧写在嵌入式设备的时间也就越长。举一个例子说明，比如嵌入式设备采用的操作系统为Linux系统，其需要的执行文件为uboot和vivi，将这两个执行文件统一编译后形成了操作系统映像文件，如果需要对这两个执行文件进行修改，就需要修改后重新统一编译成操作系统映像文件，并再重新设置在嵌入式设备中。

因此，采用上述这种方式启动或复位嵌入式设备，会导致在嵌入式设备开发阶段，由于需要对嵌入式设备在启动或复位过程中实现的功能进行频繁更改，所以需要对实现嵌入式设备各种功能的不同执行文件进行频繁更改，然后再频繁的重新进行统一编译后得到操作系统映射文件，再重新设置在嵌入式设备中进行启动或复位允许测试。这不仅会造成了开发人员的烦琐、增大工作强度，也会增加嵌入式设备开发阶段的时间。

目前，还有一种启动或复位嵌入式设备的方法，当嵌入式设备采用的操作系统为wince系统时，其需要的执行文件为NBoot和EBoot，其中，NBoot用于对嵌入式设备进行初始化和调用EBoot执行文件，EBoot在启动或复位时实现嵌入式设备各种功能。因此，在编译时，将这两个执行文件分别编译为两个操作系统映像文件，其中，由于NBoot功能单一，所以编译得到的操作系统映像文件比较小，EBoot实现功能比较多，所以编译得到的操作系统映像文件比较大。在启动或复位嵌入式设备时，采用设置的启动程序，将预先存储在自身存储器中的两个操作系统映像文件加载在内存中，然后顺序执行由NBoot编译得到的操作系统映像文件和由EBoot编译得到的操作系统映像文件后，启动或复位嵌入式设备。但是这种启动或复位嵌入式设备的方法仍然存在缺点，就是在更改嵌入式设备的各种功能时，仍然需要对EBoot进行频繁更改，然后再重新编译更改后的EBoot得到操作系统映像文件，最后进行设置。由于EBoot需要实现的嵌入式设备功能比较多，执行文件比较大，只修改一个功能也需要重新执行一次上述过程，这也会造成了开发人员的烦琐、增大工作强度，增加嵌入式设备开发阶段的时间。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种嵌入式设备启动或复位的方法，该方法能够在更改启动或复位嵌入式设备所需功能时，减少开发人员工作强度及节省时间。

本发明还提供一种实现嵌入式设备启动或复位所需的操作系统映像文件的方法，该方法生成启动或复位嵌入式设备所需的操作系统映像文件时，减少开发人员工作强度及节省时间。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种启动嵌入式设备的方法，设置主控操作系统映像文件和实现不同功能的功能操作系统映像文件，该方法还包括：

嵌入式设备在启动或复位时，执行加入内存的主控操作系统映像文件，根据主控操作系统映像文件，依次执行加入内存的实现不同功能的功能操作系统映像文件。

所述主控操作系统映像文件包括调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件及对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件，所述执行加入内存的主控操作系统映像文件包括：

执行对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件，对嵌入式设备进行初始化后，执行调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件，将实现不同功能的功能操作系统映像文件加入内存并执行。

在执行调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件之前，该方法还包括：

嵌入式设备的启动程序确定实现一个功能，在主控操作系统映像文件找到该调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件后，执行。

所述功能操作系统映像文件由功能可执行文件编译得到，包括功能可执行文件中的代码段和数据段部分；

所述功能可执行文件由功能运行程序编译得到；

所述调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件包括所述功能操作系统映像文件在不易失性介质位置地址及功能信息。

所述对实现不同功能增加、删除或修改时，该方法还包括：

对要增加、删除或修改的不同功能对应的功能可执行文件重新编译，得到增加、删除或修改后的功能操作系统映像文件；

重新设置主控操作系统映像文件，包括调用增加、删除或修改后的功能操作系统映像文件的可执行文件。

一种实现嵌入式设备启动或复位所需的操作系统映像文件的方法，该方法包括：

在嵌入式设备的内存中设置包括调用功能操作系统映像文件的可执行文件及对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件的主控操作系统映像文件，

在嵌入式设备的不易失性介质中设置实现不同功能的功能操作系统映像文件，供主控操作系统映像文件调用到内存执行。

所述功能操作系统映像文件由功能可执行文件编译得到，包括功能可执行文件中的代码段和数据段部分；

所述功能可执行文件由功能运行程序编译得到；

所述调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件包括所述功能操作系统映像文件在不易失性介质位置地址及功能信息。

所述对实现不同功能增加、删除或修改时，该方法还包括：

对要增加、删除或修改的不同功能对应的功能可执行文件重新编译，得到增加、删除或修改后的功能操作系统映像文件；

重新设置主控操作系统映像文件，包括调用增加、删除或修改后的功能操作系统映像文件的可执行文件。

由上述技术方案可见，为了在更改启动或复位嵌入式设备所需功能时，减少开发人员工作强度及节省时间，本发明分别将实现不同嵌入式设备功能的功能执行文件分别编译为不同的功能操作系统映像文件，并将调用这多个功能操作系统映像文件的可执行文件和对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件编译为一个主控操作系统映像文件，当启动或复位时，设置的启动程序先执行加入内存的主控操作系统映像文件，然后再根据主控操作系统映像文件，依次执行加入内存的实现不同嵌入式功能的不同功能操作系统映像文件。这样，在修改或删除或增加一个嵌入式设备的功能时，只需要对其中修改或删除或增加的一个实现该嵌入式设备功能的功能执行文件及对修改的调用可控执行文件进行编译，及将编译好的功能操作系统映像文件及主控操作系统映像文件再设置在嵌入式设备中。由于本发明提供的方法在修改或删除或增加一个嵌入式设备的功能时，不需要对所有实现嵌入式设备的功能的执行文件都再重新编译后设置在嵌入式设备中，所以减少了开发人员的工作强度及时间。

附图说明

图1为本发明提供的嵌入式设备启动时所需要的操作系统映像文件关系结构图；

图2为本发明提供的启动嵌入式设备的方法流程图；

图3为本发明提供的实现嵌入式设备功能的功能执行文件的结构示意图；

图4为本发明提供的启动嵌入式设备的方法实施例流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

从现有技术提出的方案可以看出，当在嵌入式设备开发阶段，对嵌入式设备在启动或复位过程中实现的功能进行频繁更改时，需要对由实现嵌入式设备的不同执行文件统一编译得到的操作系统映射文件进行频繁编译，增加了开发人员的工作强度及浪费时间。

因此，本发明分别将实现不同嵌入式设备功能的执行文件分别编译为不同的功能操作系统映像文件，并将调用这多个功能操作系统映像文件的可执行文件和对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件编译为一个主控操作系统映像文件，当启动或复位嵌入式设备时，先执行加入内存的主控操作系统映像文件，然后再根据主控操作系统映像文件，依次执行加入内存的实现不同嵌入式功能的不同功能操作系统映像文件。这样，只需要对其中修改或删除或增加的一个实现该嵌入式设备功能的功能执行文件及对修改的调用可控执行文件进行编译，及将编译好的功能操作系统映像文件及主控操作系统映像文件再设置在嵌入式设备中。因此，就减少了开发人员的工作强度及时间。

图1为本发明提供的嵌入式设备启动时所需要的操作系统映像文件关系结构图，如图所示，嵌入式设备在启动时，包括的操作系统映像文件有两个部分组成：其中一个部分为主控操作系统映像文件，用于对嵌入式设备进行初始化及调用功能操作系统映像文件到内存中执行；另一部分为功能操作系统映像文件(图中标注为功能操作系统映像文件1、功能操作系统映像文件2，...，功能操作系统映像文件n)，由实现嵌入式设备各种功能的执行文件编译得到，有多个，用于根据主控操作系统映像文件的调用，加载到内存中执行，在启动或复位嵌入式设备时实现嵌入式设备的不同功能。

可以看出，嵌入式设备启动时，共需要n+1个操作系统映像文件，分别是1个主控操作系统映像文件和n个功能操作系统映像文件。其中，主控操作系统映像文件被设置在嵌入式设备在启动或复位时首先被执行的存储区中，如NorFlash中，而各个功能操作系统映像文件被设置嵌入式设备中不易失介质的任意存储区中，以便主控操作系统映像文件在嵌入式设备启动或复位时调用到内存中执行。

图2为本发明提供的启动嵌入式设备的方法流程图，其具体步骤为：

步骤201、分别将实现不同嵌入式设备功能的执行文件分别编译为不同的功能操作系统映像文件，并将调用这多个功能操作系统映像文件和对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件编译为一个主控操作系统映像文件；

步骤202、当嵌入式设备启动或复位时，先执行加入内存的主控操作系统映像文件，然后再根据主控操作系统映像文件，依次执行加入内存的实现不同嵌入式功能的不同功能操作系统映像文件。

在该步骤中，由于主控操作系统映像文件中包括了调用不同功能操作系统映像文件的可执行文件，所以执行不同的可执行文件，就可以将不同功能操作系统映像文件调用到内存中执行。

由于在启动或复位嵌入式设备时，实现的各个功能都是可独立运行的程序，因而对实现的各个功能进行编译和链接后，每个功能都可以生成一个可执行文件。一般地，不管何种可执行文件格式，一些基本要素都是必须的，可执行文件必须需要包括代码段和数据段。一些辅助信息是可选的，如调试信息及硬件信息等，基本上任意一种可执行文件都是按照区间的形式保存所包括的信息，区间的形式为段(Segment)或节(Section)。可执行文件通常还包括一个文件头，用以描述可执行文件的总体结构。

生成实现嵌入式设备各个不同功能的不同可执行文件并不是不同功能操作系统映像文件，需要对不同可执行文件进行编译才能得到对应的不同功能操作系统映像文件，不同的功能操作系统映像文件仅仅是其对应的可执行文件中的代码段和数据段部分。

下面以嵌入式设备采用Linux系统，从其SD卡读取实现功能的可执行文件为例，对编译生成功能操作系统映像文件进行具体的描述。

在Linux系统中，可执行文件包括的部分如图3所示，图3为本发明提供的实现嵌入式设备功能的功能执行文件的结构示意图，包括文件头部、代码段、数据段、代码重定位段、数据重定位段、符号表及字符串表。

实现嵌入式设备功能的独立运行程序包括三个文件，分别命名为sd.c，head.c和sd.lds，其中，

sd.c为一个完整的复杂文件，用于实现功能，运行主函数_main()，即可完成从SD卡驱动功能操作系统到内存的功能；

head.s比较简单，就是一个跳转文件，跳转到sd.c中的_main函数中，具体代码为：.globl stext

      .seciton“.text”

      stext:

           b  _main

sd.lds是一个链接文件，其规定了可生成的可执行文件的各个代码段或数据段的布局，具体代码为：

OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(stest)

SECTIONS

 {

   .text 0x30010000:  {  /*代码段起始地址  */

   _text＝；/*代码段开始*/

   *(.text)

   *(.rodata)

   .＝ALIGN(4)；

   _etext＝.；/*代码段结束*/

}

.data:{

    _data_start＝.；/*数据段开始*/

    *(.data)

    .＝ALIGN(4)；

    _edata＝.；/*数据段结束*/

}

.bss:{

      _bss_start＝.；  /*实现功能，如BSS*/

      *(.bss)

      .＝ALIGN(4)；

      _end＝.；

      }

}

由实现嵌入式设备功能的独立运行程序包括的三个文件就可以生成对应的执行文件，即编译sd.c文件和head.s文件，分别生成sd.o和head.o中间文件，使用命令arm-elf-ld-X-T sd.lds head.o sd..o-o sd.exe，生成可执行文件sd.exe文件，生成的该文件的结构如图3所示。

最后，由生成的可执行文件进行编译，得到功能操作系统映像文件，过程为：

使用命令，arm-elf-objcopy-O binary

          --only-section＝.test\

          --only-section＝.rodata\

          --only-section＝.bss sd..exe\

          sd.bin

该命令作用是，提取出sd.exe可执行文件中的代码段和数据段，生成sd..bin文件，也就是说sd.bin文件中仅仅包含sd.exe文件中的代码段和数据段。在启动或复位嵌入式设备时，只需要将sd.bin文件读取到内存0x30010000(也就是执行文件标注的代码段起始位置)的地方，然后运行的主控操作系统映像文件控制跳转到内存0x30010000的地方开始执行，即可以完成从SD卡读取操作系统内核的功能。这个sd.bin文件就是最终的功能操作系统映像文件。

相应地，在主控操作系统映像文件中，包括了调用功能操作系统映像文件的可执行文件及初始化嵌入式设备的主控执行文件，调用功能操作系统映像文件的可执行文件中包括了该功能操作系统映像文件当前所在的不易失性介质的位置地址及实现功能信息。嵌入式设备可以根据需要，由启动程序运行主控操作系统映像文件中所包括的部分或全部调用功能操作系统映像文件的执行文件，将部分或全部调用功能操作系统映像文件依次调入到内存中执行，完成相应的功能。

图4为本发明提供的启动嵌入式设备的方法实施例流程图，其具体步骤为：

步骤401、嵌入式设备启动或复位，嵌入式设备的启动程序执行在内存中预先存储的主控操作系统映像文件，对嵌入式设备进行初始化；

步骤402、嵌入式设备的启动程序，确定需要实现嵌入式设备的功能n；

在本步骤中，启动程序设置的不同，需要实现嵌入式设备的功能就可以不同，所以可以将调用不同功能操作系统映像文件的可执行文件编译到主控操作系统映像文件中，根据启动程序进行相应地调用；

步骤403、嵌入式设备的启动程序根据主控操作系统映像文件找到功能n对应的功能n操作系统映像文件在存储介质中的位置；

步骤404、嵌入式设备的启动程序将功能n操作系统映像文件读入到嵌入式设备的特定位置；

在该步骤中，这个位置由功能n操作系统映像文件的代码段起始地址决定；

步骤405、嵌入式设备保存返回地址；

在步骤406中需要跳转到功能n操作系统映像文件在内存中的地址，而完成这个跳转需要一条跳转指令，这里的返回地址就是这个跳转指令之后的下一条指令的地址；

步骤406、嵌入式设备的启动程序跳转到功能n操作系统映像文件在内存的地址后执行；

步骤407、嵌入式设备执行完成功能n操作系统映像文件后，跳转到已保存的返回地址位置；

步骤408、嵌入式设备的启动程序确定是否还需要其他功能，如果是，则转入步骤402；否则，转入步骤409；

步骤409、嵌入式设备跳转到主控操作系统的起始代码段，继续执行，完成启动或复位后，结束。

采用本发明提供的方法，由于各个功能的功能操作系统映像文件分别独立存在，并可以由主控操作系统映像文件调用，所以可以提高开发人员开发嵌入式设备的开发效率；当嵌入式设备实现的某个功能被修改后，只需要将该功能对应的功能操作系统映像文件重新编译即可，而不需要将整个操作系统映像文件重新编译，节省了开发人员的时间及减少了开发人员的工作强度。

采用本发明提供的方法，嵌入式设备的启动或复位时运行的操作系统映像文件的可扩充性好，需要增加某个功能时，只需要提供一个能够实现该功能的功能操作系统映像文件以及对主控操作系统映像文件修改即可实现。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种启动嵌入式设备的方法，其特征在于，设置主控操作系统映像文件和实现不同功能的功能操作系统映像文件，该方法还包括：

嵌入式设备在启动或复位时，执行加入内存的主控操作系统映像文件，根据主控操作系统映像文件，依次执行加入内存的实现不同功能的功能操作系统映像文件。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主控操作系统映像文件包括调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件及对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件，所述执行加入内存的主控操作系统映像文件包括：

执行对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件，对嵌入式设备进行初始化后，执行调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件，将实现不同功能的功能操作系统映像文件加入内存并执行。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，在执行调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件之前，该方法还包括：

嵌入式设备的启动程序确定实现一个功能，在主控操作系统映像文件找到该调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件后，执行。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功能操作系统映像文件由功能可执行文件编译得到，包括功能可执行文件中的代码段和数据段部分；

所述功能可执行文件由功能运行程序编译得到；

所述调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件包括所述功能操作系统映像文件在不易失性介质位置地址及功能信息。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对实现不同功能增加、删除或修改时，该方法还包括：

对要增加、删除或修改的不同功能对应的功能可执行文件重新编译，得到增加、删除或修改后的功能操作系统映像文件；

重新设置主控操作系统映像文件，包括调用增加、删除或修改后的功能操作系统映像文件的可执行文件。

6、一种实现嵌入式设备启动或复位所需的操作系统映像文件的方法，其特征在于，该方法包括：

在嵌入式设备的内存中设置包括调用功能操作系统映像文件的可执行文件及对嵌入式设备进行初始化的主控执行文件的主控操作系统映像文件，

在嵌入式设备的不易失性介质中设置实现不同功能的功能操作系统映像文件，供主控操作系统映像文件调用到内存执行。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述功能操作系统映像文件由功能可执行文件编译得到，包括功能可执行文件中的代码段和数据段部分；

所述功能可执行文件由功能运行程序编译得到；

所述调用所述功能操作系统映像文件的可执行文件包括所述功能操作系统映像文件在不易失性介质位置地址及功能信息。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对实现不同功能增加、删除或修改时，该方法还包括：

对要增加、删除或修改的不同功能对应的功能可执行文件重新编译，得到增加、删除或修改后的功能操作系统映像文件；

重新设置主控操作系统映像文件，包括调用增加、删除或修改后的功能操作系统映像文件的可执行文件。

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