CN103559057B - 一种嵌入式系统加载启动方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于嵌入式技术领域，尤其涉及一种嵌入式系统加载启动方法及装置。本发明所述的方法将加载数据划分为若干数据块并给其编号，分别校验每个数据块是否出错，当某编号的数据块出错时，在其他备份数据中查找未出错的该编号数据块，将所有未出错的数据块按编号组成加载数据，系统按该加载数据启动，本发明所述的方法在加载数据出错的情况下，大大降低了系统不能启动的概率。

Description

一种嵌入式系统加载启动方法及装置

技术领域

本发明属于嵌入式技术领域，尤其涉及一种嵌入式系统加载启动方法及装置。

背景技术

随着科技水平的不断发展，嵌入式系统已获得了广泛的应用。嵌入式系统一般是指非PC系统，有计算机功能但又不能称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、提及、功耗等综合严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于PC中的BIOS的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。

嵌入式系统由硬件和软件两部分组成，嵌入式系统的硬件部分，包括微处理器、Flash闪存、RAM、外设器件和I/O端口等；嵌入式系统的软件部分主要包括Bootloader、内核和操作系统数据等，一般来讲，嵌入式系统的操作系统数据是存储在Flash闪存内的，当嵌入式系统启动时，需要将操作系统数据加载到RAM中使其开始运行。

目前，Bootloader加载操作系统数据的方法为：在存储器内备份两份操作系统数据，通过两份操作系统数据间的互相备份，保证嵌入式系统加载启动的安全性，即当其中一份操作系统数据损坏时，可以加载另外一份操作系统数据，以此来保证嵌入式系统加载启动的安全性。嵌入式系统的这种双备份的加载启动方法，在加载数据出错的情况下，系统不能启动的概率较高。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种嵌入式系统加载启动方法及装置。本发明所述的方法将加载数据划分为若干数据块并给其编号，分别校验每个数据块是否出错，当某编号的数据块出错时，在其他备份数据中查找未出错的该编号数据块，将所有未出错的数据块按编号组成加载数据，系统按该加载数据启动，本发明所述的方法在加载数据出错的情况下，大大降低了系统不能启动的概率。

本发明技术方案：

一种嵌入式系统加载启动方法，所述方法包括：

将加载数据划分为若干数据块并给所述若干数据块顺序编号，给所述加载数据增加数据头以形成备份数据，其中，所述数据头包含所述若干数据块的校验值和数据头自身的校验值；

在存储器内备份若干备份数据，并给所述若干备份数据顺序编号；

系统轮流加载所述若干备份数据，将本次欲加载的备份数据作为当前备份数据；

校验当前备份数据的数据头是否出错，如果是，则将下一个备份数据作为当前备份数据，并返回本步骤；否则，将当前备份数据的第一个数据块作为当前数据块；

校验当前数据块是否出错，如果是，则在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，并记录该数据块所在备份数据的编号；否则，记录该未出错的数据块的编号，并将下一个数据块作为当前数据块，并返回本步骤；

将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动。

进一步地，所述将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动之后，还包括：用所述在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块修复校验出错的该编号的数据块。

进一步地，所述校验当前备份数据的数据头是否出错，包括：

计算当前备份数据的数据头的实际校验值；

比较所述实际校验值与当前备份数据的数据头的自身的校验值是否相同，如果是，则当前备份数据的数据头未出错；否则，当前备份数据的数据头出错。

进一步地，所述校验当前数据块是否出错，包括：

计算当前数据块的实际校验值；

比较所述实际校验值与数据头内包含的该数据块的校验值是否相同，如果是，则当前数据块未出错；否则，当前数据块出错。

一种嵌入式系统加载启动装置，所述装置包括：

备份数据形成单元，用于将加载数据划分为若干数据块并给所述若干数据块顺序编号，给所述加载数据增加数据头以形成备份数据，其中，所述数据头包含所述若干数据块的校验值和数据头自身的校验值；

备份数据备份单元，用于在存储器内备份若干备份数据，并给所述若干备份数据顺序编号；

系统加载单元，用于系统轮流加载所述若干备份数据，将本次欲加载的备份数据作为当前备份数据；

数据头校验单元，用于校验当前备份数据的数据头是否出错，如果是，则将下一个备份数据作为当前备份数据，并返回数据头校验单元；否则，将当前备份数据的第一个数据块作为当前数据块；

数据块校验单元，用于校验当前数据块是否出错，如果是，则在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，并记录该数据块所在备份数据的编号；否则，记录该未出错的数据块的编号，并将下一个数据块作为当前数据块，并返回数据块校验单元；

系统启动单元，用于将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动。

进一步地，所述装置还包括：出错数据块修复单元，用于用所述在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块修复校验出错的该编号的数据块。

进一步地，所述数据头校验单元包括：

数据头实际校验值计算单元，用于计算当前备份数据的数据头的实际校验值；

数据头比较判断单元，用于比较所述实际校验值与当前备份数据的数据头的自身的校验值是否相同，如果是，则当前备份数据的数据头未出错；否则，当前备份数据的数据头出错。

进一步地，数据块校验单元包括：

数据块实际校验值计算单元，用于计算当前数据块的实际校验值；

数据块比较判断单元，用于比较所述实际校验值与数据头内包含的该数据块的校验值是否相同，如果是，则当前数据块未出错；否则，当前数据块出错。

本发明有益效果：

本发明所述的方法将加载数据划分为若干数据块并给其编号，分别校验每个数据块是否出错，当某编号的数据块出错时，在其他备份数据中查找未出错的该编号数据块，将所有未出错的数据块按编号组成加载数据，系统按该加载数据启动，本发明所述的方法在加载数据出错的情况下，大大降低了系统不能启动的概率。

附图说明

图1是本发明所述方法的一流程图。

图2是本发明所述方法的另一流程图。

图3是本发明装置的一框图。

图4是本发明装置的另一框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参见图1，一种嵌入式系统加载启动方法，所述方法包括：

S101、将加载数据划分为若干数据块并给所述若干数据块顺序编号，给所述加载数据增加数据头以形成备份数据。

步骤S101中，所述的加载数据是指嵌入式系统的操作系统数据；嵌入式系统由硬件和软件两部分组成，嵌入式系统的硬件部分，包括微处理器、Flash闪存、RAM、外设器件和I/O端口等；嵌入式系统的软件部分主要包括Bootloader、内核和操作系统数据等，一般来讲，嵌入式系统的操作系统数据是存储在Flash闪存内的，当嵌入式系统启动时，需要将操作系统数据加载到RAM中使其开始运行；

将所述加载数据划分为M个数据块，并给这M个数据块顺序编号，M为自然数，M的大小依实际需求而定。

所述的数据头包含所述若干数据块的校验值和数据头自身的校验值；

所述的备份数据=数据头+数据块组成的加载数据。

S102、在存储器内备份若干备份数据，并给所述若干备份数据顺序编号。

步骤S102中，所述的存储器为Flash闪存，在Flash闪存内备份N个步骤S101中所述的备份数据，并给这N个备份数据顺序编号，N为自然数，N的大小依实际需求而定。

S103、系统轮流加载所述若干备份数据，将本次欲加载的备份数据作为当前备份数据。

步骤S103中，系统每次开机，轮流加载步骤S102中的N个备份数据，目的是均衡加载N个备份数据，避免一直加载一个备份数据导致该备份数据的损坏。系统通过寄存器来实现对N个备份数据的轮流加载，具体的过程为：系统每次关机时，将本次加载的备份数据的编号存储到寄存器，当系统下次开机时，会读取寄存器中存储的编号，依该编号，系统决定本次要加载的备份数据。例如，N=4，4个备份数据的编号分别为：00、01、10、11，系统内存储这4个编号的轮流次序为：00-01-10-11-00-01-10-11-……，当系统开机读取到的编号为10时，系统根据轮流次序，将判断出本次加载编号为11的备份数据。

S104、校验当前备份数据的数据头是否出错，如果是，则执行步骤S105；否则执行步骤S106。

步骤S104中，校验备份数据的数据头是否出错，是后续校验备份数据的数据块是否出错的前提条件。数据头包含M个数据块的M个校验值，如果数据头出错了，则M个校验值中的一个或多个出错，数据块的校验值出错，则无法用出错的校验值来校验数据块。

校验备份数据的数据头是否出错，如果出错，则加载下一个备份数据，在加载之前，同样地，校验下一个备份数据的数据头；如果没有出错，则加载该备份数据，加载该备份数据需要校验该备份数据中的每一个数据块。

S105、将下一个备份数据作为当前备份数据并返回步骤S104。

步骤S105为，加载下一个备份数据，在加载之前，校验下一个备份数据的数据头。

S106、将当前备份数据的第一个数据块作为当前数据块。

步骤S106为加载该备份数据，加载该备份数据需要校验该备份数据中的每一个数据块，从第一个数据块开始。

步骤S104、S105、S106为校验备份数据的数据头的过程。

S107、校验当前数据块是否出错，如果是，则执行步骤S108；否则，执行步骤S109。

S108、在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，并记录该数据块所在备份数据的编号。

S109、否则，记录该未出错的数据块的编号，将下一个数据块作为当前数据块，并返回步骤S107。

步骤S107、S108、S109为校验备份数据中的每一个数据块的过程。某个数据块如果校验出错，则在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，直到查找到为止；如果校验未出错，则记录该未出错的数据块的编号，以便最后组成一个完整的加载备份数据，使系统启动。

S110、将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动。

步骤S110中，用所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动。

综上，本发明所述的方法轮流加载若干备份数据，避免一直加载一个备份数据导致该备份数据的损坏；将加载数据划分为若干数据块并给其编号，分别校验每个数据块是否出错，当某编号的数据块出错时，在其他备份数据中查找未出错的该编号数据块，将所有未出错的数据块按编号组成加载数据，系统按该加载数据启动，在加载数据出错的情况下，大大降低了系统不能启动的概率。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于，实施例二增加了对校验当前备份数据的数据头是否出错、校验当前数据块是否出错过程的具体说明。

参见图2，一种嵌入式系统加载启动方法，所述方法包括：

S201、将加载数据划分为若干数据块并给所述若干数据块顺序编号，给所述加载数据增加数据头以形成备份数据。

其中，所述数据头包含所述若干数据块的校验值和数据头自身的校验值。

S202、在存储器内备份若干备份数据，并给所述若干备份数据顺序编号。

S203、系统轮流加载所述若干备份数据，将本次欲加载的备份数据作为当前备份数据。

步骤S201、S202、S203在实施例一中有详述，此处不赘述。

S204、计算当前备份数据的数据头的实际校验值。

S205、比较所述实际校验值与当前备份数据的数据头的自身的校验值是否相同，如果是，则执行步骤S207；否则，执行步骤S206。

步骤S204、S205为校验当前备份数据的数据头是否出错的具体说明。首先，包含在数据头内的数据头的自身的校验值为对正确的“数据头”经过特定算法计算出的校验值；其次，多次加载备份数据可能会导致备份数据的“数据头”发生损坏；最后，想要知道当前备份数据的“数据头”是否被损坏，则需要对当前备份数据的“数据头”经过上述特定算法计算出当前“数据头”的实际校验值，比较实际校验值与数据头的自身的校验值是否相同，如果相同，则当前备份数据的数据头未出错；否则，当前备份数据的数据头出错。

S206、将下一个备份数据作为当前备份数据并返回步骤S204。

S207、将当前备份数据的第一个数据块作为当前数据块。

S208、计算当前数据块的实际校验值。

S209、比较所述实际校验值与数据头内包含的该数据块的校验值是否相同，如果是，则执行步骤S211；否则，执行步骤S210。

步骤S208、S209为校验当前数据块是否出错的具体说明。首先，包含在数据头内的数据块的校验值为对正确的“数据块”经过特定算法计算出的校验值；其次，多次加载备份数据可能会导致备份数据的“数据块”发生损坏；最后，想要知道当前备份数据的“数据块”是否被损坏，则需要对当前备份数据的“数据块”经过上述特定算法计算出当前“数据块”的实际校验值，比较实际校验值与包含在数据头内的数据块的校验值是否相同，如果相同，则当前备份数据的数据块未出错；否则，当前备份数据的数据块出错。

S210、在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，并记录该数据块所在备份数据的编号。

S211、记录该未出错的数据块的编号，并将下一个数据块作为当前数据块，并返回步骤S208。

S212、将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动。

步骤S210、S211、S212在实施例一中有详述，此处不赘述。

S213、用所述在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块修复校验出错的该编号的数据块。

步骤S213中，用未出错的数据块修复相同编号的出错的数据块，而无需对整个备份数据进行修复，使修复的数据量降到最低，提高了修复效率。

综上，本发明所述的方法轮流加载若干备份数据，避免一直加载一个备份数据导致该备份数据的损坏；将加载数据划分为若干数据块，分别校验每个数据块是否出错，使得在加载数据出错的情况下，大大降低了系统不能启动的概率；用未出错的数据块修复相同编号的出错的数据块，而无需对整个备份数据进行修复，使修复的数据量降到最低，提高了修复效率。

实施例三

实施例三与实施例一、二的区别在于，实施例三以M=8，N=2为例，分别计算现有方式下系统不能启动的概率和本发明方式下系统不能启动的概率，通过具体数据来说明本发明的有益效果。

N=2,有两个备份数据；M=8，每个备份数据划分为8个数据块，假设每个数据块出错的概率为1%。

计算现有方式下系统不能启动的概率：

现有技术中，备份数据未分块，一旦备份数据的某个位置出错，则整个备份数据出错。在这种方式下，

每个备份数据出错的概率为：1%*8=0.08；

两个备份数据同时出错的概率为：0.08*0.08=0.0064；

即系统不能启动的概率为0.0064。

计算本发明方式下系统不能启动的概率：

本发明中，备份数据的加载数据被划分为数据块，只有所有备份数据的相同数据块同时出错，系统才不能启动，在这种方式下：

两个备份数据的相同数据块同时出错的概率为：1%*1%=0.0001；

系统不能启动的概率为：0.0001*8=0.0008。

显而易见，在同等备份同等数据块的情况下，系统不能启动的概率，本发明方式为现有方式的1/8，本发明所述的方式使系统不能启动的概率大大降低。在实际的应用中，可根据实际情况增加备份数据的数量和减小数据块粒度，以进一步降低系统不能启动的概率。

综上，本发明所述的方法将加载数据划分为若干数据块，分别校验每个数据块是否出错，使得在加载数据出错的情况下，大大降低了系统不能启动的概率。

实施例四

参见图3，一种嵌入式系统加载启动装置，所述装置包括：

备份数据形成单元10，用于将加载数据划分为若干数据块并给所述若干数据块顺序编号，给所述加载数据增加数据头以形成备份数据，其中，所述数据头包含所述若干数据块的校验值和数据头自身的校验值。

备份数据备份单元20，用于在存储器内备份若干备份数据，并给所述若干备份数据顺序编号。

系统加载单元30，用于系统轮流加载所述若干备份数据，将本次欲加载的备份数据作为当前备份数据。

数据头校验单元40，用于校验当前备份数据的数据头是否出错，如果是，则将下一个备份数据作为当前备份数据，并返回数据头校验单元40；否则，将当前备份数据的第一个数据块作为当前数据块。

数据块校验单元50，用于校验当前数据块是否出错，如果是，则在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，并记录该数据块所在备份数据的编号；否则，记录该未出错的数据块的编号，并将下一个数据块作为当前数据块，并返回数据块校验单元50。

系统启动单元60，用于将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动。

综上，本发明所述的装置轮流加载若干备份数据，避免一直加载一个备份数据导致该备份数据的损坏；将加载数据划分为若干数据块并给其编号，分别校验每个数据块是否出错，当某编号的数据块出错时，在其他备份数据中查找未出错的该编号数据块，将所有未出错的数据块按编号组成加载数据，系统按该加载数据启动，在加载数据出错的情况下，大大降低了系统不能启动的概率。

实施例五

实施例五与实施例四的区别在于，实施例五增加了数据头校验单元40和数据块校验单元50的内容，以及增加了出错数据块修复单元70。

参见图4，一种嵌入式系统加载启动装置，所述装置包括：

备份数据形成单元10，用于将加载数据划分为若干数据块并给所述若干数据块顺序编号，给所述加载数据增加数据头以形成备份数据，其中，所述数据头包含所述若干数据块的校验值和数据头自身的校验值。

备份数据备份单元20，用于在存储器内备份若干备份数据，并给所述若干备份数据顺序编号。

系统加载单元30，用于系统轮流加载所述若干备份数据，将本次欲加载的备份数据作为当前备份数据。

数据头校验单元40，用于校验当前备份数据的数据头是否出错，如果是，则将下一个备份数据作为当前备份数据，并返回数据头校验单元40；否则，将当前备份数据的第一个数据块作为当前数据块。

数据头校验单元40包括：

数据头实际校验值计算单元401，用于计算当前备份数据的数据头的实际校验值。

数据头比较判断单元402，用于比较所述实际校验值与当前备份数据的数据头的自身的校验值是否相同，如果是，则当前备份数据的数据头未出错；否则，当前备份数据的数据头出错。

数据块校验单元50，用于校验当前数据块是否出错，如果是，则在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，并记录该数据块所在备份数据的编号；否则，记录该未出错的数据块的编号，并将下一个数据块作为当前数据块，并返回数据块校验单元50。

数据块校验单元50包括：

数据块实际校验值计算单元501，用于计算当前数据块的实际校验值。

数据块比较判断单元502，用于比较所述实际校验值与数据头内包含的该数据块的校验值是否相同，如果是，则当前数据块未出错；否则，当前数据块出错。

系统启动单元60，用于将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动。

出错数据块修复单元70，用于用所述在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块修复校验出错的该编号的数据块。

综上，本发明所述的装置轮流加载若干备份数据，避免一直加载一个备份数据导致该备份数据的损坏；将加载数据划分为若干数据块，分别校验每个数据块是否出错，使得在加载数据出错的情况下，大大降低了系统不能启动的概率；用未出错的数据块修复相同编号的出错的数据块，而无需对整个备份数据进行修复，使修复的数据量降到最低，提高了修复效率。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种嵌入式系统加载启动方法，其特征在于，所述方法包括：

将加载数据划分为若干数据块并给所述若干数据块顺序编号，给所述加载数据增加数据头以形成备份数据，其中，所述数据头包含所述若干数据块的校验值和数据头自身的校验值；

在存储器内备份若干备份数据，并给所述若干备份数据顺序编号；

系统轮流加载所述若干备份数据，将本次欲加载的备份数据作为当前备份数据；

校验当前备份数据的数据头是否出错，如果是，则将下一个备份数据作为当前备份数据，并返回本步骤；否则，将当前备份数据的第一个数据块作为当前数据块；

校验当前数据块是否出错，如果是，则在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，并记录该数据块所在备份数据的编号；否则，记录该未出错的数据块的编号，并将下一个数据块作为当前数据块，并返回本步骤；

将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动；

所述将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动之后，还包括：用所述在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块修复校验出错的该编号的数据块。

2.根据权利要求1所述一种嵌入式系统加载启动方法，其特征在于，所述校验当前备份数据的数据头是否出错，包括：

计算当前备份数据的数据头的实际校验值；

比较所述实际校验值与当前备份数据的数据头自身的校验值是否相同，如果是，则当前备份数据的数据头未出错；否则，当前备份数据的数据头出错。

3.根据权利要求1所述一种嵌入式系统加载启动方法，其特征在于，所述校验当前数据块是否出错，包括：

计算当前数据块的实际校验值；

比较所述实际校验值与数据头内包含的该数据块的校验值是否相同，如果是，则当前数据块未出错；否则，当前数据块出错。

4.一种嵌入式系统加载启动装置，其特征在于，所述装置包括：

备份数据形成单元，用于将加载数据划分为若干数据块并给所述若干数据块顺序编号，给所述加载数据增加数据头以形成备份数据，其中，所述数据头包含所述若干数据块的校验值和数据头自身的校验值；

备份数据备份单元，用于在存储器内备份若干备份数据，并给所述若干备份数据顺序编号；

系统加载单元，用于系统轮流加载所述若干备份数据，将本次欲加载的备份数据作为当前备份数据；

数据头校验单元，用于校验当前备份数据的数据头是否出错，如果是，则将下一个备份数据作为当前备份数据，并返回数据头校验单元；否则，将当前备份数据的第一个数据块作为当前数据块；

数据块校验单元，用于校验当前数据块是否出错，如果是，则在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块，并记录该数据块所在备份数据的编号；否则，记录该未出错的数据块的编号，并将下一个数据块作为当前数据块，并返回数据块校验单元；

系统启动单元，用于将所有校验未出错的数据块按编号与校验未出错的数据头组成加载备份数据，系统按该加载备份数据启动；

所述装置还包括：出错数据块修复单元，用于用所述在其他备份数据中查找未出错的相同编号的数据块修复校验出错的该编号的数据块。

5.根据权利要求4所述一种嵌入式系统加载启动装置，其特征在于，所述数据头校验单元包括：

数据头实际校验值计算单元，用于计算当前备份数据的数据头的实际校验值；

数据头比较判断单元，用于比较所述实际校验值与当前备份数据的数据头的自身的校验值是否相同，如果是，则当前备份数据的数据头未出错；否则，当前备份数据的数据头出错。

6.根据权利要求4所述一种嵌入式系统加载启动装置，其特征在于，数据块校验单元包括：

数据块实际校验值计算单元，用于计算当前数据块的实际校验值；

数据块比较判断单元，用于比较所述实际校验值与数据头内包含的该数据块的校验值是否相同，如果是，则当前数据块未出错；否则，当前数据块出错。