CN101650676A - 将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统及其方法，其透过生成多个档案系统，并在定义其中一个档案系统为备援档案系统后，将备援的开机数据文件存放于备援档案系统中，当无法以一般使用的开机数据文件开机时，使用备援的开机资料文件开机，可以解决先前技术中所存在的备援的开机资料文件存放于使用者可以自由存取的档案系统时，可能会被使用者损毁的问题，藉此可以达成提供特定嵌入式系统以不同的档案系统储存多个开机数据文件的技术功效。

Description

将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统及其方法

技术领域

一种开机备援系统及其方法，特别是指一种将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统及其方法。

背景技术

嵌入式系统，是一种完全嵌入电子装置内部，为特定应用设计的专用计算机系统。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。在大部分的情况下，嵌入式系统通常需要能够长时间的正确运行，所以它们的软件的开发和测试都要比个人计算机上的软件更为仔细。

在嵌入式系统中，为了避免无法正常开机，运行在嵌入式系统的操作系统通常都会有开机的备援机制，目前，在不需要依靠额外的装置进行备援的条件下，嵌入式系统的开机备援机制大致上分为两种，一种是将备援的开机数据文件以及一般使用的开机数据文件存放在不同的实体的储存媒体上，例如以内存储存一般使用的开机数据文件，并以其它的储存媒体储存备援的开机数据文件，备援的开机数据文件在一般使用的开机数据文件无法开机时被读取，藉以完成开机程序，使得电子装置可以顺利开机。

开机备援的另一种机制则是在一个储存媒体中同时储存一般使用的开机数据文件以及备援的开机数据文件，在这个机制中，一般使用的开机数据文件以及备援的开机数据文件可能存放于同一个扇区，也可能存放于不同的扇区，但不论一般使用的开机数据文件以及备援的开机数据文件是否存放在同一个扇区中，在一般使用的开机数据文件无法完成开机程序时，嵌入式系统会直接由备援的开机数据文件所存放在储存媒体中的地址，直接将备援的开机数据文件读取出来，藉以完成开机程序，使得嵌入式系统可以顺利开机。

虽然目前已经有了上述几种备援的方式，但由于部分特定的嵌入式系统的操作系统在已公开的官方数据中，并没有办法使用两个以上的扇区，所以无法将备援的开机数据文件存放在与一般使用的开机数据文件不同的扇区，因此，若储存媒体需要提供给使用者自由使用，则势必要将备援的开机数据文件与一般使用的开机数据文件都存放于使用者可以自由存取的扇区之中。

由于目前大部分嵌入式系统所使用的储存媒体为闪存(Flash)，而要存取闪存中的数据时，需要以一个区块(block)为单位，也就是说，即使要存取的数据只有一个字节(byte)，也还是会对整个区块进行读写。若如图1所示，假设闪存100中分为许多个区块，当一般使用的开机数据文件存放在第二区块112以及第三区块113中时，但第三区块113仅有较前面的区段113a存放开机资料文件，若使用者可以自由存取存放有一般使用的开机数据文件，则使用者的数据将有可能被存放在第三区块113的较后面的区段113b，此时，第三区块113中的数据会先被读取到内存中，并在内存中将使用者的数据更新，接着第三区块113中的数据会被全数清除，之后，内存中经过更新的数据会被写回第三区块113中，藉以完成使用者的数据的写入。

在上述写入使用者的数据至第三区块113的过程中，若在清除第三区块113中的数据后，嵌入式系统发生断电等异常状况，使得更新后的数据没有写入第三区块113中，如此，将会造成一般使用的开机数据文件不完整，使得内嵌式系统无法正常开机，同样的，若备援的开机数据文件也存放在同一个扇区中，也会有开机数据文件不完整的问题，使得一般使用者开机数据文件以及备援的开机数据文件都无法开机。

综上所述，可知先前技术中长期以来一直存在备援开机数据文件存放于使用者可以自由存取的储存区段时，可能会被使用者损毁而无法进行开机备援的问题，因此有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

有鉴于先前技术存在的备援开机数据文件存放于使用者可以自由存取的储存区段时，可能会被使用者损毁而无法进行开机备援的问题，本发明遂揭露一种将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统及其方法，其中：

本发明所揭露的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统，其包括有：闪存；档案系统生成模块，用以以对应闪存的复数个存取范围参数执行闪存驱动程序(Flash Media Driver，FMD)，藉以生成分别存取闪存中的不同储存区段的档案系统，其中储存区段对应于存取范围参数；档案系统定义模块，用以定义档案系统其中之一为备援档案系统，及定义非备援档案系统的档案系统为主要档案系统；系统开机模块，用以透过主要档案系统读取第一开机数据文件，并以第一开机数据文件开机，及于侦测到无法以第一开机数据文件正常开机时，透过备援档案系统读取第二开机数据文件，并以第二开机数据文件开机，其透过档案系统生成模块生成多个档案系统，并由档案系统定义模块定义存放第二开机数据文件的备援档案系统，来解决先前技术所存在的问题。

本发明所揭露的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援方法，其包括有下列步骤：以对应闪存的复数个存取范围参数执行闪存驱动程序，藉以生成分别存取闪存中的不同储存区段的档案系统，其中储存区段对应于存取范围参数；设定档案系统其中之一为备援档案系统；设定非备援档案系统的档案系统为主要档案系统；透过主要档案系统读取第一开机数据文件，并以第一开机数据文件开机；侦测无法以第一开机数据文件正常开机时，透过备援档案系统读取第二开机数据文件，并以第二开机数据文件开机，其透过在生成多个档案系统后，设定存放第二开机数据文件的备援档案系统，并在无法使用第一开机数据文件开机时，以备援档案系统的第二开机数据文件开机，来解决先前技术所存在的问题。

本发明所揭露的系统与方法如上，其与先前技术之间的差异在于本发明可提供内嵌式系统生成多个档案系统，并以定义其中一个档案系统为备援档案系统存放第二开机数据文件，藉以将备援用的第二开机数据文件与一般使用的第一开机数据文件存放于不同档案系统中。透过上述的技术手段，本发明可以达成提供特定嵌入式系统以不同的档案系统储存多个开机数据文件的技术功效。

附图说明

图1为习知的闪存储存结构示意图；

图2A为本发明所提的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统架构图；

图2B为本发明所提的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统架构图；

图3为本发明所提的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援方法流程图。

图4为本发明实施例所提的主要档案系统与备援档案系统存取的储存区段示意图。

【主要组件符号说明】

100闪存

110第一储存区段

120第二储存区段

112第二区块

113第三区块

113a前区段

113b后区段

200操作系统

210档案系统生成模块

2111同步单元

220档案系统定义模块

230系统开机模块

步骤511以对应闪存的存取范围参数执行闪存驱动程序

步骤512生成分别存取闪存中的不同储存区段的档案系统

步骤520设定档案系统其中之一为备援档案系统并设定非备援档案系统的档案系统为主要档案系统

步骤530透过主要档案系统读取第一开机数据文件并以第一开机数据文件开机

步骤550侦测第一开机数据文件是否正常开机

步骤560透过备援档案系统读取第二开机数据文件并以第二开机数据文件开机

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的详细特征与实施方式，内容足以使任何熟习相关技艺者轻易地理解本发明解决技术问题所应用的技术手段并据以实施，及理解实现本发明可达成的功效。

本发明所提的嵌入式系统包含但不限于车用计算机、电视机上盒(SetTop Box)、生产在线的控制设备、公共场所的信息站、智能型手机(SmartPhone)或个人数字助理(PDA)等，有些装置甚至没有任何人机接口。

以下先以图2A本发明所提的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统的系统架构图来说明本发明的系统运作。如图2A所示，本发明的系统含有闪存100、档案系统生成模块210、档案系统定义模块220以及系统开机模块230。

闪存100负责储存提供包含有本发明的操作系统200开机所需的第一开机数据文件以及第二开机数据文件。一般而言，闪存100中还储存有Boot loader，Boot loader会储存在闪存100的第一个区块(Block)中。

闪存100会以Hive-Based的技术储存第一开机数据文件以及第二开机数据文件，第一开机数据文件以及第二开机数据文件是执行有本发明的嵌入式系统在开机时所必须要加载的档案。

档案系统生成模块210负责执行Boot loader中的闪存驱动程序，藉以生成存取闪存100的档案系统，其中，档案系统生成模块210在生成档案系统的过程中，会读取至少一组存取范围参数作为设定值，藉以限制被生成的档案系统在闪存100中所能存取的储存区段。

上述的存取范围参数用来定义被生成的档案系统可存取的范围，包含但不限于起始地址以及区段长度，起始地址用来设定档案系统可以存取的起点，区段长度与起始地址相加之后，可以设定档案系统可以存取的终点。例如，某组存取范围参数所包含的起始地址为0x380001，区段长度为512KBytes，则表示以这组存取范围参数所生成的档案系统所存取的储存区段为闪存100中0x380001至0x400000的地址。本发明所提的存取范围参数并不以区段长度与起始地址为限，其它如起始地址与结束地址等，凡可以设定一段区间的数据都可以被本发明所使用。

在本发明中，为了要提供备援的机制，因此档案系统生成模块210需要生成两个以上的档案系统，藉以在不同档案系统可存取的储存区段中存放在一般情况下开机的第一开机数据文件以及备援用的第二开机数据文件，所以，档案系统生成模块210至少两组所读取的存取范围参数至少会有两组。

若档案系统生成模块210所生成的档案系统超过两个，则并非所有的档案系统可存取的储存区段都会存放开机数据文件，也就是说，本发明只需要有两个档案系统可存取的储存区段可以分别存放第一开机资料文件与第二开机数据文件即可，并不一定需要在所有的档案系统可存取的储存区段中都存放开机数据文件。

档案系统定义模块220负责由档案系统生成模块210所生成的档案系统中定义其中一个档案系统为备援档案系统，并定义非备援档案系统的其它档案系统为主要档案系统。其中，档案系统定义模块220可以由存取范围参数中的定义、档案系统所存取的地址、档案系统所存取的储存区段的大小等方式，判断档案系统生成模块210所生成的档案系统中，何者需要被定义为备援档案系统。一般而言，存取范围参数中会包含一个设定值，用来定义存取范围参数所定义的存取范围是否为备援档案系统，但本发明所提的定义备援档案系统的方式并不以判断存取范围参数为限。

前述备援档案系统所能存取的储存区段中储存有提供备援的第二开机数据文件，由于备援档案系统是因为备援机制而存在，因此档案系统定义模块220还会将备援档案系统的属性设定为只读、隐藏、或只读并隐藏等，藉以让使用者无法使用备援档案系统而存取备援用的第二开机数据文件。

前述主要档案系统则除了提供给使用者自由存取之外，也储存了一般开机时所使用的第一开机数据文件。若档案系统生成模块210所生成的档案系统超过两个，由于备援档案系统理论上只需要一个，因此主要档案系统将会有两个以上，不过本发明中只需有其中一个主要档案系统可存取的储存区段中存放有第一开机数据文件，即可提供系统开机模块230进行开机。

系统开机模块230负责透过主要档案系统读取第一开机数据文件，并使用第一开机数据文件进行开机，而当系统开机模块230侦测到以第一开机数据文件并无法完成正常开机的程序时，会透过备援档案系统读取第二开机数据文件，并使用第二开机数据文件进行开机程序，使得备援的机制顺利完成。

为了让档案系统生成模块210所生成的各个档案系统可以同时运行而不发生问题，所以需要修改习知的嵌入式系统的操作系统的部分程序代码，也就是说，本发明会修改习知的闪存驱动程序，修改后的闪存驱动程序中，函式名称为FMD_Init、FMD_EraseBlock、FMD_OEMIoControl以及FMD_WriteSector等有执行数据写入的函式会被加入同步化(Synchronization)的程序片段，使得档案系统生成模块210所生成的各个档案系统都包含有同步单元2111，如图2B所示，同步单元2111负责在档案系统写入数据至该档案系统可储存的储存区段中时，进行写入锁定(write lock)、写入数据、解除写入锁定等同步化的处理，藉以避免档案系统在存取数据时产生死结(Dead Lock)或档案写入错误等问题。

接着以一个实施例来解说本发明的运作系统与方法，并请参照图3本发明所提的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援方法的方法流程图。假设在本实施例中，闪存的储存空间为2M Bytes。

若使用者所使用的嵌入式系统中包含本发明，则当嵌入式系统在开机时，档案系统生成模块210会先加载闪存驱动程序，并读取所有的存取范围参数，例如有第一存取范围参数以及第二存取范围参数两组，假设第一存取范围参数包含起始地址以及区段长度，其中起始地址为「0x0」、区段长度为1792K Bytes；第二存取范围参数包含的起始地址为「0x1C0001」、区段长度为256K Bytes，且第二存取范围参数还包含了表示存取范围为备援档案系统的设定值。

在档案系统生成模块210读取两组存取范围参数之后，档案系统生成模块会分别以两组的存取范围参数来执行闪存驱动程序(步骤511)，藉以生成两个档案系统(步骤512)，其中，如图4所示，依据第一存取范围参数所生成的档案系统将可以存取闪存100中的第一储存区段110，而依据第二存取范围参数所生成的档案系统则仅能够存取第二储存区段120。

在档案系统生成模块210生成档案系统(步骤512)之后，档案系统定义模块220会依据第二存取范围参数中的设定值设定存取第二储存区段120的档案系统为备援档案系统，并且设定存取第一储存区段110(也就是非备援档案系统)的档案系统为主要档案系统(步骤520)。

为了避免使用者存取备援档案系统中的第二开机数据文件而造成备援用的第二开机数据文件损毁，因此档案系统定义模块220在定义出第二储存区段120为备援档案系统后，更会将备援档案系统的属性为只读、隐藏、或只读并隐藏，使得使用者无法存取第二储存区段120，藉以保护第二开机数据文件。

在档案系统定义模块220将备援档案系统及主要档案系统设定完成(步骤520)之后，系统开机模块230会透过主要档案系统读取储存在第一储存区段上的第一开机数据文件，并使用第一开机数据文件开机(步骤530)。同时，系统开机模块230会在使用第一开机数据文件开机时，侦测开机程序是否成功的完成(步骤550)。

假设系统开机模块230无法使用第一开机数据文件完成开机程序，例如使用者前次使用嵌入式系统时，在更新第三区块113时断电，造成第一开机数据文件损毁，则系统开机模块230肯定无法完成开机程序，因此，系统开机模块240将会侦测出使用第一开机数据文件开机失败，因此改透过备援档案系统读取储存在第二储存区段120中的第二开机数据文件，并使用第二开机数据文件开机(步骤560)，藉以顺利完成开机程序。

本发明的闪存驱动程序中，更可以包含同步单元，使得档案系统生成模块210执行闪存驱动程序后所产生的主要档案系统都可以进行写入的同步化，也就是在写入数据(更新的第一开机数据文件或是使用者数据等)到第一储存区段110中的某个区块时，会先对该区块进行写入锁定，之后才会将数据写入区块中，在数据写入后才解除写入锁定，透过同步化的方式可以避免主要档案系统在更新第一开机数据文件或写入数据时产生Dead Lock或写入错误等问题。同样的，档案系统生成模块210执行相同的闪存驱动程序所生成的备援档案系统再更新备援的第二开机数据文件时，也会进行写入的同步化。

综上所述，可知本发明与先前技术之间的差异在于内嵌式系统会生成多个档案系统，并以定义其中一个档案系统为备援档案系统存放第二开机数据文件，藉以将备援用的第二开机数据文件与一般使用的第一开机数据文件存放于不同档案系统中，使得无法以第一开机数据文件开机时，使用第二开机资料文件开机，藉由此一技术手段可以解决先前技术所存在的开机资料文件存放于使用者可以自由存取的储存区段时，可能会被使用者损毁而无法进行开机备援的问题，进而达成提供特定嵌入式系统以不同的档案系统储存多个开机数据文件的功效。

再者，本发明的将开机数据文件储存于不同储存区段中的备援方法，可实现于硬件、软件或硬件与软件的组合中。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，惟所述的内容并非用以直接限定本发明的专利保护范围。任何本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明所揭露的精神和范围之内，在实施的形式上及细节上所为的更动或润饰，均属本发明的专利保护范围。因此本发明的专利保护范围仍须以本说明书所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援方法，应用于一嵌入式系统上，该备援方法包含下列步骤：

以对应一闪存(Flash)的复数个存取范围参数执行一闪存驱动程序(Flash Media Driver，FMD)；

生成分别存取该闪存中的不同储存区段的各档案系统，其中该些储存区段对应于该些存取范围参数；

设定该些档案系统其中之一为一备援档案系统；

设定非该备援档案系统的该些档案系统为主要档案系统；

透过该主要档案系统读取一第一开机数据文件，并以该第一开机数据文件开机；及

侦测无法以该第一开机数据文件正常开机时，透过该备援档案系统读取一第二开机数据文件，并以该第二开机数据文件开机。

2.如权利要求1所述的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援方法，其中该生成各该档案系统的步骤是分别依据该些存取范围参数所包含的一起始地址及一区段长度生成存取该些储存区段的该些档案系统。

3.如权利要求1所述的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援方法，其中该设定该些档案系统其中之一为该备援档案系统的步骤更包含设定该备援档案系统的属性为只读、隐藏、或只读并隐藏的步骤。

4.一种将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统，应用于一嵌入式系统上，该备援系统包含：

一闪存；

一档案系统生成模块，用以以对应该闪存的复数个存取范围参数执行一闪存驱动程序，藉以生成分别存取该闪存中的不同储存区段的各档案系统，其中该些储存区段对应于该些存取范围参数；

一档案系统定义模块，用以定义该些档案系统其中之一为一备援档案系统，及定义非该备援档案系统的该些档案系统为主要档案系统；及

一系统开机模块，用以透过该主要档案系统读取一第一开机数据文件，并以该第一开机数据文件开机，及于侦测到无法以该第一开机数据文件正常开机时，透过该备援档案系统读取一第二开机数据文件，并以该第二开机数据文件开机。

5.如权利要求4所述的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统，其中该些存取范围参数包含一起始位置及一区段长度。

6.如权利要求4所述的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统，其中该档案系统定义模块更用以将该备援档案系统的属性设定为只读、隐藏、或只读并隐藏。

7.如权利要求4所述的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统，其中该第一开机数据文件及该第二开机数据文件是以Hive-Based的技术储存于该闪存中。

8.如权利要求4所述的将嵌入式系统的开机数据文件储存于不同储存区段中的备援系统，其中该闪存驱动程序更包含一同步单元，用以提供该主要档案系统/该备援档案系统同步化写入数据至该闪存中。

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