CN101441576A - 一种嵌入式设备软件重启的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式设备软件重启的方法，包括以下步骤：保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；根据所述可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序；当所述嵌入式设备重新启动时，恢复所述保存的硬件状态信息、软件程序信息，然后再次运行可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序。本发明中，在嵌入式设备系统异常或者软件重启时，省略了Bootloder启动、可执行程序加载解压缩的时间，加快软件重启的速度，在网络上可以减少因软件故障引起的网络中断的时间。

Description

一种嵌入式设备软件重启的方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种嵌入式设备软件重启的方法及设备。

背景技术

嵌入式设备，一般运行vxwork等嵌入式操作系统，操作系统信息和应用程序编译成一个可执行程序，根据可执行程序中的操作系统信息进行操作系统初始化，然后运行可执行程序中的应用程序。由于嵌入式设备存放可执行程序的存储介质容量有限，因此，通常需要将可执行程序经过压缩后存放在存储介质(例如Flash)上。

嵌入式设备启动过程一般是上电后运行BOOTROM(Boot read onlymemory，启动只读存储器)上的指令代码，BOOTROM存储的是嵌入式设备的Bootloder(启动引导程序)的指令代码。当Bootloder初始化后，从存储介质中选择经过压缩的可执行程序，执行解压缩动作获得可执行程序；然后跳转到可执行程序中操作系统信息对应的内存地址，执行操作系统的初始化后，运行可执行程序中的应用程序。嵌入式设备启动过程如图1所示，包括以下步骤：

步骤101，嵌入式设备上电；

步骤102，嵌入式设备从BOOTROM中加载Bootloder(启动引导程序)；

步骤103，嵌入式设备运行Bootloder，完成基本硬件的初始化，例如，实现内存、网口或串口等的初始化；

步骤104，嵌入式设备从存储介质中选择经过压缩的可执行程序，进行解压缩；将可执行程序中的操作系统信息和可执行程序中应用程序存放到嵌入式设备的内存中。其中，嵌入式设备的内存布局如图2所示，包括.code(代码段)、.data(初始化数据段)、.bss(初始化数据段)和动态内存。其中，.code通常用来存放应用程序的执行代码，这部分区域的大小在程序运行前已经确定，并且内存区域通常属于只读，某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序，在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。.data用来存放应用程序中已初始化的全局变量，属于静态内存分配，运行时变化。.bss通常用来存放应用程序中未初始化的全局变量，属于静态内存分配，运行时变化，启动时可以全为0。

步骤105，嵌入式设备跳转到解压缩后的内存地址入口，根据内存中的操作系统信息执行操作系统的初始化；

步骤106，嵌入式设备初始化应用程序；

步骤107，嵌入式设备正常运行；

步骤108，嵌入式设备发生异常、软件升级或者特定配置修改后需要重新启动，或者堆叠环境因配置不同重启时，转步骤102，重新加载Bootloder。

现有技术中，嵌入式软件重新启动过程中，步骤102到步骤104中的Bootloder初始化、从存储介质选择可执行程序解压缩的过程占启动时间的很大部分，比较耗费启动时间。

发明内容

本发明提供了一种嵌入式设备软件重启的方法及设备，使嵌入式设备可以快速重新启动。

本发明提供了一种嵌入式设备软件重启的方法，包括以下步骤：

保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

根据所述可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序；

当所述嵌入式设备重新启动时，恢复所述保存的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，然后直接运行可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序。

优选地，所述保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，具体为：

从存储介质选择经过压缩的可执行程序，并进行解压缩；

将所述可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息保存到内存中的保留存储区。

优选地，所述保留存储区中的硬件状态信息为CPU寄存器信息，用于使所述嵌入式设备在重新启动时，恢复运行前的硬件状态。

优选地，所述保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，具体为：

在存储介质中保存可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息。

优选地，所述保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，之前包括：

从BOOTROM中加载启动引导程序。

本发明提供了一种嵌入式设备，包括：

存储单元，用于保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

控制单元，用于根据所述可执行程序中操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序，并当所述嵌入式设备重新启动时，恢复所述保存的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，然后直接运行可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序。

优选地，

所述存储单元具体为内存中的保留存储区；

所述控制单元，具体用于从存储介质选择经过压缩的可执行程序，并进行解压缩，将所述可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息保存到内存中的保留存储区。

优选地，

所述保留存储区中的硬件状态信息为CPU寄存器信息等；

所述控制单元，用于使所述嵌入式设备在重新启动时，恢复运行前的硬件状态。

优选地，

所述存储单元具体为存储介质，用于保存可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

所述控制单元，具体用于当所述嵌入式设备重新启动时，从所述存储介质中调用所述保存的硬件状态信息和系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中，在嵌入式设备系统异常或者软件重启时，省略了Bootloder启动、可执行程序加载解压缩的时间，加快软件重启的速度，在网络上可以减少因软件故障引起的网络中断的时间。另外，在网络设备堆叠环境中，配置不同的设备加入堆叠时，需要重新启动该设备使其具有相同的配置，因此，省略了Bootloder启动、可执行程序加载解压缩的时间，可以缩短堆叠完成的时间。

附图说明

图1是现有技术中嵌入式软件的启动流程图；

图2是现有技术中嵌入式设备的内存布局示意图；

图3是本发明中一种嵌入式设备软件重启的方法流程图；

图4是本发明中一种嵌入式设备软件重启的方法流程图；

图5是本发明中嵌入式设备的内存布局示意图；

图6是本发明中一种嵌入式设备结构图。

具体实施方式

本发明中，通过在内存中设置保留存储区，用于存储.data中可执行程序的代码，当嵌入式设备正常运行之后重启时，只需要将保留存储区中的.data的信息恢复，然后将.bss和动态内存清0，嵌入式设备的内存布局就可以恢复到Bootloder启动、可执行程序加载解压缩之后的状态，节省了嵌入式设备重新启动的时间。

本发明提供了一种嵌入式设备软件重启的方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤301，保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

步骤302，根据所述可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序；

步骤303，当所述嵌入式设备重新启动时，恢复所述保存的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，然后直接运行可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序。

步骤301具体为：

从存储介质选择经过压缩的可执行程序，并进行解压缩；

将所述可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息保存到内存中的保留存储区。

所述保留存储区中的硬件状态信息为CPU寄存器信息，用于使所述嵌入式设备在重新启动时，恢复运行前的硬件状态。

步骤301还可以为：

在存储介质中保存可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息。

步骤301之前包括：从BOOTROM中加载启动引导程序。

本发明提供了一种嵌入式设备软件重启的方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤401，嵌入式设备上电；

步骤402，嵌入式设备从BOOTROM中加载Bootloder；

步骤403，嵌入式设备运行Bootloder，完成基本硬件的初始化，例如，实现内存、网口或串口等的初始化；

步骤404，嵌入式设备从存储介质中选择经过压缩的可执行程序，进行解压缩，将可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息存放到嵌入式设备的内存中；其中，可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息分为三部分保存在嵌入式设备的存储区中，即保存在存储区中的.code段中、保存在存储区中的.data段中和保存在存储区中的.bss段中；其中，.code段中的代码在操作系统初始化和应用程序运行过程中不会改变，.data段中的数据在操作系统初始化和应用程序运行过程中会改变，.bss段中的数据在操作系统初始化和应用程序运行过程中会改变，但启动时为0；因此，上述.data段中的数据为系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

步骤405，在内存中划分出保留存储区，将系统运行时发生改变、且需要重新恢复的可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息(即步骤404中的.data段中的操作系统数据和应用程序数据)存放至该保留存储区，如图5所示；另外，可以根据系统类型将嵌入式设备运行前的硬件状态信息(例如CPU寄存器信息，反映当前CPU状态)存放到该保留存储区；因此，保留存储区中可以存储有嵌入式设备运行前的.data段信息及CPU寄存器信息；

步骤406，嵌入式设备跳转到解压缩后的内存地址入口，根据内存中.code段、.data段和.bss段中的操作系统信息执行操作系统的初始化；

步骤407，嵌入式设备初始化应用程序；

步骤408，嵌入式设备正常运行；

步骤409，嵌入式设备发生异常时，或者用户执行reboot，或者堆叠环境因配置不同重启；

步骤410，从步骤405中保留存储区恢复.data段中的操作系统信息和应用程序、及CPU寄存器信息，并将内存中的.bss和动态内存区清0(由于重新启动时，.bss中的未初始化信息及动态内存区都为0)。

由于某些嵌入式设备的内存有限，保留运行过程中可能变化的数据段需要消耗一定的内存，可能导致系统内存紧张。因此，可以在生成嵌入式设备可执行程序时，将系统运行时发生改变，系统运行时发生改变的且需要重新恢复的软件程序信息(需要存放到内存中的.data段的数据)，不经过压缩单独存放在存储介质中，并且，将系统运行时不发生改变的数据(需要存放到内存中的.code段的数据)经过压缩存放在存储介质中；在嵌入式设备系统重启，恢复数据段时直接从存放在外部存储介质上读取需要恢复的数据段。该方案对嵌入式设备系统的动态内存要求较小。

本发明提供了一种嵌入式设备，如图6所示，包括：存储单元610，用于保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；控制单元620，用于根据可执行程序中操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序，并当嵌入式设备重新启动时，恢复所述保存的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，然后直接运行可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序。

其中，存储单元610具体为内存中的保留存储区；控制单元620，具体用于从存储介质选择经过压缩的可执行程序，并进行解压缩，将可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息保存到内存中的保留存储区。

其中，所述保留存储区中的硬件状态信息为CPU寄存器信息；

控制单元620，用于使所述嵌入式设备在重新启动时，恢复运行前的CPU寄存器信息。

其中，存储单元610具体为存储介质，用于保存可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

控制单元620，具体用于当嵌入式设备重新启动时，从存储介质中调用保存的硬件状态信息和系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息。

本发明中，在嵌入式设备系统异常或者软件重启时，省略了Bootloder启动、可执行程序加载解压缩的时间，加快软件重启的速度，在网络上可以减少因软件故障引起的网络中断的时间。另外，在网络设备堆叠环境中，配置不同的设备加入堆叠时，需要重新启动该设备使其具有相同的配置，因此，省略了Bootloder启动、可执行程序加载解压缩的时间，可以缩短堆叠完成的时间。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1、一种嵌入式设备软件重启的方法，其特征在于，包括以下步骤：

保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

根据所述可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序；

当所述嵌入式设备重新启动时，恢复所述保存的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，然后直接运行可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，具体为：

从存储介质选择经过压缩的可执行程序，并进行解压缩；

将所述可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息保存到内存中的保留存储区。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述保留存储区中的硬件状态信息为CPU寄存器信息，用于使所述嵌入式设备在重新启动时，恢复运行前的硬件状态。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，具体为：

在存储介质中保存可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息。

5、如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，之前包括：

从Bootrom中加载启动引导程序。

6、一种嵌入式设备，其特征在于，包括：

存储单元，用于保存嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

控制单元，用于根据所述可执行程序中操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序，并当所述嵌入式设备重新启动时，恢复所述保存的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的可执行程序中操作系统信息和应用程序中的软件程序信息，然后直接运行可执行程序中的操作系统信息初始化操作系统后，运行可执行程序中的应用程序。

7、如权利要求6所述的嵌入式设备，其特征在于，

所述存储单元具体为内存中的保留存储区；

所述控制单元，具体用于从存储介质选择经过压缩的可执行程序，并进行解压缩，将所述可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息保存到内存中的保留存储区。

8、如权利要求7所述的嵌入式设备，其特征在于，

所述保留存储区中的硬件状态信息为CPU寄存器信息；

所述控制单元，用于使所述嵌入式设备在重新启动时，恢复运行前的CPU寄存器信息。

9、如权利要求6所述的嵌入式设备，其特征在于，

所述存储单元具体为存储介质，用于保存可执行程序中嵌入式设备应用程序运行前的硬件状态信息、系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息；

所述控制单元，具体用于当所述嵌入式设备重新启动时，从所述存储介质中调用所述保存的硬件状态信息和系统运行时发生改变的且需要重新恢复的操作系统信息和应用程序中的软件程序信息。

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