CN105739961B - 一种嵌入式系统的启动方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌入式系统的启动方法，该方法包括：从本地加载微内核的映像文件到内存中，引导微内核；所述微内核引导成功后，挂载存储卡文件系统，挂载成功后，从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中；所述新内核加载成功后，对所述新内核进行引导。本发明能够从采用新型文件系统的存储卡中获取版本文件加载到内存并实现嵌入式系统启动。本发明还公开了一种嵌入式系统的启动装置。

Description

一种嵌入式系统的启动方法和装置
技术领域
本发明涉及嵌入式系统技术领域，尤其涉及的是一种嵌入式系统的启动方法和装置。
背景技术
目前嵌入式系统的主流是Linux操作系统，在操作系统启动之前，采用启动加载程序bootloader来引导操作系统。
分组传输网(Packet Transport Network，PTN)设备使用基于U-Boot(UniversalBoot Loader，通用启动加载程序)的引导程序，其主要功能是版本加载和引导操作系统。由于PTN设备的版本文件(内核、逻辑文件、系统应用程序)一般固化在存储卡上，所以加载引导内核时需要首先从存储卡获取版本文件加载到内存。
在早期的PTN设备上，存储卡采用的文件系统(比如，FAT32等)能够被引导程序识别。但是，新型开发的PTN设备，为了满足数据高可用性(即设备遇到突发情况(比如设备宕机)文件系统也可快速恢复)、数据读写速度等要求，采用了新的文件系统(比如，EXT3)，由于目前基于U-Boot的引导程序还不能识别这些新的文件系统，因此无法从存储卡加载版本文件到内存，导致嵌入式系统无法启动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种嵌入式系统的启动方法和装置，能够从采用新型文件系统的存储卡中获取版本文件加载到内存并实现嵌入式系统启动。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种嵌入式系统的启动方法，该方法包括：
从本地加载微内核的映像文件到内存中，引导微内核；
所述微内核引导成功后，挂载存储卡文件系统，挂载成功后，从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中；
所述新内核加载成功后，对所述新内核进行引导。
进一步地，该方法还包括下述特点：
所述微内核是对所述新内核进行裁剪后生成的，所述微内核的映像文件存储在存放引导装载程序的非易失性闪存中。
进一步地，该方法还包括下述特点：
所述存储卡文件系统包括：日志式文件系统ext3文件系统。
进一步地，该方法还包括下述特点：
从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中，包括：
从所述存储卡中读取新内核的映像文件，将所述新内核的映像文件解压缩到用户态内存中并进行校验，如校验通过，获得新内核文件和根文件系统；
根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段。
进一步地，该方法还包括下述特点：
根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段，包括：
内核态进程获取根文件系统的参数，根据获取到的根文件系统的参数修改微内核引导过程中生成的设备树；
用户态进程将修改后的设备树拷贝到用户态内存中；
用户态进程根据修改后的设备树和内核文件组装新内核引导段。
进一步地，该方法还包括下述特点：
对所述新内核进行引导，包括：
在内核内存中分配动态内存页，将所述新内核引导段拷贝到所述动态内存页上；
在当前微内核的上下文环境中引导所述新内核，用新内核覆盖所述微内核。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种嵌入式系统的启动装置，包括：
一次引导模块，用于从本地加载微内核的映像文件到内存中，引导微内核；
二次引导准备模块，用于所述微内核引导成功后，挂载存储卡文件系统，挂载成功后，从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中；
二次引导模块，用于所述新内核加载成功后，对所述新内核进行引导。
进一步地，该装置还包括下述特点：
所述微内核是对所述新内核进行裁剪后生成的，所述微内核的映像文件存储在存放引导装载程序的非易失性闪存中。
进一步地，该装置还包括下述特点：
所述存储卡文件系统包括：日志式文件系统ext3文件系统。
进一步地，该装置还包括下述特点：
二次引导准备模块，用于从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中，包括：
从所述存储卡中读取新内核的映像文件，将所述新内核的映像文件解压缩到用户态内存中并进行校验，如校验通过，获得新内核文件和根文件系统；
根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段。
进一步地，该装置还包括下述特点：
二次引导准备模块，用于根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段，包括：
内核态进程获取根文件系统的参数，根据获取到的根文件系统的参数修改微内核引导过程中生成的设备树；
用户态进程将修改后的设备树拷贝到用户态内存中；
用户态进程根据修改后的设备树和内核文件组装新内核引导段。
进一步地，该装置还包括下述特点：
二次引导模块，用于对所述新内核进行引导，包括：
在内核内存中分配动态内存页，将所述新内核引导段拷贝到所述动态内存页上；
在当前微内核的上下文环境中引导所述新内核，用新内核覆盖所述微内核。
与现有技术相比，本发明提供的一种嵌入式系统的启动方法和装置，通过二次引导的方式，首先从本地加载微内核并引导，然后挂载存储卡文件系统并从所述存储卡中加载新内核到内存中，对所述新内核进行二次引导并覆盖所述微内核，本发明能够从采用新型文件系统的存储卡中获取版本文件加载到内存并实现嵌入式系统启动。
附图说明
图1为本发明实施例的一种嵌入式系统的启动方法的流程图。
图2为本发明实施例的一种嵌入式系统的启动装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，本发明实施例提供了一种嵌入式系统的启动方法，该方法包括：
S10，从本地加载微内核的映像文件到内存中，引导微内核；
S20，所述微内核引导成功后，挂载存储卡文件系统，挂载成功后，从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中；
S30，所述新内核加载成功后，对所述新内核进行引导；
所述方法还可以包括下述特点：
其中，引导微内核，包括：
在预定时间段内检测用户输入，在检测到用户输入后，根据用户输入配置启动参数；
其中，所述微内核是对所述新内核进行裁剪后生成的；
其中，所述微内核的映像文件存储在存放引导装载程序的非易失性闪存BOOTFLASH的空间中；
其中，所述微内核在引导BOOT工程下进行编译、烧结；
其中，所述存储卡文件系统包括：日志式文件系统ext3文件系统；
其中，挂载存储卡文件系统，包括：
把存储卡的主分区挂接到版本文件目录下；
其中，所述版本文件包括以下一种或多种：内核映像文件、逻辑文件、和系统应用文件；
其中，挂载成功后，还包括：
映射保留内存到用户态虚拟地址空间，从存储卡读取逻辑文件并保存在所述保留内存中；
其中，从所述存储卡中加载内核的映像文件到内存中，包括：
从所述存储卡中读取新内核的映像文件，将所述新内核的映像文件解压缩到用户态内存中并进行校验，如校验通过，获得新内核文件和根文件系统；
根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段，包括：
内核态进程获取根文件系统的参数，根据获取到的根文件系统的参数修改微内核引导过程中生成的设备树；
用户态进程将修改后的设备树拷贝到用户态内存中；
用户态进程根据修改后的设备树和内核文件组装新内核引导段；
具体地，在装载内核映像文件到内存的过程中，首先调用I/O接口传入根文件系统的大小给内核态进程。在第一次引导(微内核引导)后设备树保存在通用寄存器中，微内核使用一个全局指针指向设备树，微内核通过根文件系统的大小，重新计算根文件系统的起始地址和结束地址以更新设备树文件，然后把设备树的大小和根文件系统的起始地址返回给用户态进程，之后，用户态进程将内核文件和根文件系统的在用户态的缓冲指针和大小、以及它们在内核态时的最终地址和大小等参数组装到特定的内核引导段中，然后，通过调用I/O接口传入设备树参数，拷贝设备树到用户态空间，也将其组装到特定的内核引导段中，此时，特定的内核引导段组装完成，保存在用户态内存中。
其中，对所述新内核进行引导，包括：
在内核内存中分配动态内存页，将所述新内核引导段拷贝到所述动态内存页上；
在当前微内核的上下文环境中引导所述新内核，用新内核覆盖所述微内核。
具体地，一次引导(微内核引导)之后，设备完成上电启动、内存控制器、网络控制器、总线等其他硬件的初始化工作，二次引导(内核引导)可直接跳过上述初始化工作，通过系统调用将内核引导段转移到动态内核内存中，并为之分配动态内存页，然后将其拷贝到内存页上，此时，系统调用还分配一个存储汇编代码的小存根页，向其传入之前为内核引导段分配的内存页地址和内核的起始地址以及设备树地址，跳转到小存根代码执行，新内核覆盖当前微内核，然后跳转到新内核并开始运行。
如图2所示，本发明实施例提供了一种嵌入式系统的启动装置，包括：
一次引导模块，用于从本地加载微内核的映像文件到内存中，引导微内核；
二次引导准备模块，用于所述微内核引导成功后，挂载存储卡文件系统，挂载成功后，从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中；
二次引导模块，用于所述新内核加载成功后，对所述新内核进行引导。
所述装置还可以包括下述特点：
其中，所述微内核是对所述新内核进行裁剪后生成的，所述微内核的映像文件存储在存放引导装载程序的非易失性闪存中。
其中，所述存储卡文件系统包括：日志式文件系统ext3文件系统。
其中，二次引导准备模块，用于从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中，包括：
从所述存储卡中读取新内核的映像文件，将所述新内核的映像文件解压缩到用户态内存中并进行校验，如校验通过，获得新内核文件和根文件系统；
根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段。
其中，二次引导准备模块，用于根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段，包括：
内核态进程获取根文件系统的参数，根据获取到的根文件系统的参数修改微内核引导过程中生成的设备树；
用户态进程将修改后的设备树拷贝到用户态内存中；
用户态进程根据修改后的设备树和内核文件组装新内核引导段。
其中，二次引导模块，用于对所述新内核进行引导，包括：
在内核内存中分配动态内存页，将所述新内核引导段拷贝到所述动态内存页上；
在当前微内核的上下文环境中引导所述新内核，用新内核覆盖所述微内核。
上述实施例提供的一种嵌入式系统的启动方法和装置，通过二次引导的方式，首先从本地加载微内核并引导，然后挂载存储卡文件系统并从所述存储卡中加载新内核到内存中，对所述新内核进行二次引导并覆盖所述微内核，本发明能够从采用新型文件系统的存储卡中获取版本文件加载到内存并实现嵌入式系统启动。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种嵌入式系统的启动方法，该方法包括：
从本地加载微内核的映像文件到内存中，引导微内核；
所述微内核引导成功后，挂载存储卡文件系统，挂载成功后，从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中；
所述新内核加载成功后，对所述新内核进行引导；
所述从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中，包括：
从所述存储卡中读取新内核的映像文件，将所述新内核的映像文件解压缩到用户态内存中并进行校验，如校验通过，获得新内核文件和根文件系统；
根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述微内核是对所述新内核进行裁剪后生成的，所述微内核的映像文件存储在存放引导装载程序的非易失性闪存中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述存储卡文件系统包括：日志式文件系统ext3文件系统。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：
根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段，包括：
内核态进程获取根文件系统的参数，根据获取到的根文件系统的参数修改微内核引导过程中生成的设备树；
用户态进程将修改后的设备树拷贝到用户态内存中；
用户态进程根据修改后的设备树和内核文件组装新内核引导段。
5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：
对所述新内核进行引导，包括：
在内核内存中分配动态内存页，将所述新内核引导段拷贝到所述动态内存页上；
在当前微内核的上下文环境中引导所述新内核，用新内核覆盖所述微内核。
6.一种嵌入式系统的启动装置，包括：
一次引导模块，用于从本地加载微内核的映像文件到内存中，引导微内核；
二次引导准备模块，用于所述微内核引导成功后，挂载存储卡文件系统，挂载成功后，从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中；
二次引导模块，用于所述新内核加载成功后，对所述新内核进行引导；
所述二次引导准备模块，用于从所述存储卡中加载新内核的映像文件到内存中，包括：
从所述存储卡中读取新内核的映像文件，将所述新内核的映像文件解压缩到用户态内存中并进行校验，如校验通过，获得新内核文件和根文件系统；
根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：
所述微内核是对所述新内核进行裁剪后生成的，所述微内核的映像文件存储在存放引导装载程序的非易失性闪存中。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：
所述存储卡文件系统包括：日志式文件系统ext3文件系统。
9.如权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于：
二次引导准备模块，用于根据所述新内核文件、根文件系统和微内核引导过程中生成的设备树，组织新内核引导段，包括：
内核态进程获取根文件系统的参数，根据获取到的根文件系统的参数修改微内核引导过程中生成的设备树；
用户态进程将修改后的设备树拷贝到用户态内存中；
用户态进程根据修改后的设备树和内核文件组装新内核引导段。
10.如权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于：
二次引导模块，用于对所述新内核进行引导，包括：
在内核内存中分配动态内存页，将所述新内核引导段拷贝到所述动态内存页上；
在当前微内核的上下文环境中引导所述新内核，用新内核覆盖所述微内核。
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