CN109445980B - 一种基于x86架构的民用机载模块看门狗设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于计算机通信技术领域，设计X86架构处理器平台，BIOS编码和逻辑设计的相关内容，针对X86架构平台在机载嵌入式环境中的应用，发明了一种新的看门狗使用方法，通过BIOS对BIOS进行编码，处理器GPIO类型配置成为SCI中断管脚；并根据机载嵌入式环境需要，在逻辑里对看门狗信号进行编码处理，对看门狗信号进行使能，触发中断信号。本发明解决了看门狗信号应用的灵活性和可配置型，为X86平台应用于机载嵌入式环境提供了方法。

Description

一种基于X86架构的民用机载模块看门狗设计方法
技术领域
本发明属于计算机通信技术领域，涉及X86架构处理器电路和BIOS编码和逻辑编码相关内容。
背景技术
大型客机C919信息系统-机载通用模块要求通过以太网接口实现数据获取、管理控制功能，支持Linux操作系统。可加载安全等级为 E级的应用程序，如维护应用、加载应用、文件导入导出应用、航空公司的第三方应用等功能。根据机载产品的需求，现行的基于X86系统平台的设计方法，Watchdog作为通用处理器模块的看门狗，用于监视通用处理器的运行状态，当通用处理器出现无法响应或死机时，通过狗叫信号将通用处理器模块复位。当对通用处理器模块进行调试时，通过使能信号禁止Watchdog电路工作，使其不影响模块的调试。通用处理器的Watchdog电路支持对定时周期进行设置。当到达定时周期时，Watchdog电路将产生狗叫信号，该信号可以连接到模块的复位电路上，以复位模块。因此，为使模块能够正常工作，需要上层应用（例如BIT软件）在Watchdog电路产生狗叫信号前来对看门狗定时器进行清零。看门狗的定时周期一般为1s。在模块上电后，需要在系统引导程序中将Watchdog禁止掉或将Watchdog的定义周期调整到大于操作系统启动时间，以避免在操作系统启动时出现模块复位情况；同时需要在操作系统启动完毕后，及时使能Watchdog或调整Watchdog的定时周期，已达到对模块运行状态进行监视的目的。
机载系统属于嵌入式系统，在BIOS中使能或禁止看门狗功能是不现实的，因为在机载系统中是没有显示界面（显示器）来进行BIOS配置，更不可能在系统启动的时候，飞机维护人员进入BIOS界面设置看门狗使能。
在程序运行过程中，当应用程序出现跑飞的时候，程序仍然有自我纠错的能力，如果此时看门狗信号发出全局复位，会降低系统程序的工作效率。
通用处理器模块在此处作为交换机使用，负责机载其他设备的信息交换和信息中转站的作用，如果在看门狗无法及时喂狗的情况下进入复位，会对整个机载电子系统造成极大的损害，这也是系统不允许出现的情况。
为了解决这个问题，给出系统应用程序自我纠错的“机会”，同时“争取”时间给机上其他系统报告故障的时间，需要对看门狗的使用进行重新设计。
发明内容：
本发明目的
为了解决X86架构平台的看门狗通用设计在机载嵌入式环境中应用的不可配置性，不灵活性，无法满足机载嵌入式环境的应用问题，本发明提出了一种基于X86架构平台的新的看门狗设计方法。
本发明的技术解决方案
一种基于X86架构的民用机载模块看门狗设计方法，其特征在于，通过BIOS对BIOS进行编码，处理器GPIO类型配置成为SCI中断管脚；并根据机载嵌入式环境需要，在逻辑里对看门狗信号进行编码处理，对看门狗信号进行使能，触发中断信号；其中，处理器GPIO类型配置成为SCI中断管脚具体实现为：
a)首先对SIO上的WatchDog进行配置，设置WatchDog的使能和触
发时间；
b)对GPIO3进行配置，将GPIO3设置为GPIO信号方式，寄存器GPIO_USE_SEL，且为输入信号：寄存器GP_IO_SEL；由于WatchDog信号为低电平信号，当看门狗进行狗叫的时候，发出低脉冲信号，需要将信号状态翻转，寄存器GPI_INV；
c)配置GPIO3的中断类型，设置为SCI中断，寄存器SCI_En；
d)使能GPIO3事件，寄存器GPE0_EN，并通过GPIO3事件状态路由GPIO产生SCI中断，寄存器GPI_ROUT。
所述的并根据机载嵌入式环境需要，在逻辑里对看门狗信号进行编码处理，对看门狗信号进行使能，触发中断信号，其具体实现为：
a)将看门狗信号引入到逻辑器件中，同时将一路WDg使能离散量引
入到逻辑中：使用P_Wdg=Wgd:1?(E_Wdg=1);对看门狗进行使能；
b)在逻辑芯片里做一个计时器，当Wdg信号连续出现三次低脉冲，
P_rst=0:1?(连续三次低脉冲)，系统复位信号就进入发出低脉冲，复位系统；
c)将GPIO3配置成SCI中断。
所述的触发中断服务程序，根据机载应用配置，满足机载需要。
本发明具有的优点：
1）通过编写BIOS代码实现，稳定性和可靠性好，可控制研发成本；
2）根据实际需要来设置触发信号，这样在使用过程中特别灵活；
3）本发明实用，主要工作在BIOS代码和逻辑代码部分，配置灵活，为X86架构平台提供了很好的借鉴。
附图说明
图1为本发明硬件背景示意图；
图2为本发明看门狗使能部分设计示意图；
图3为本发明运行机理示意图。
具体实施方式：
本发明具体实施例中，选用ATOM处理器，其Intel针对平板系统开发的一款处理器，其实时性较好，具体实现如下：
1.设计方法
1.1 硬件设计
硬件背景示意图如图1所示，本发明具体实现过程中，舍弃通用设计方法，不再将系统复位信号和看门狗信号相连。通过离散量对看门狗信号进行硬件使能，同时逻辑监控看门狗信号。设计原理如图2所示。
a)将看门狗信号引入到逻辑器件中，同时将一路WDg使能离散量引
入到逻辑中：使用P_Wdg=Wgd:1?(E_Wdg=1);对看门狗进行使能；
b)在逻辑芯片里做一个计时器，当Wdg信号连续出现三次低脉冲，
P_rst=0:1?(连续三次低脉冲)，系统复位信号就进入发出低脉冲，复位系统；
c)将GPIO3配置成SCI中断。
1.2 软件设计
对IO芯片上的WatchDog和处理器（处理器+桥片）上相应的寄存器进行状态配置。
a)首先对SIO上的WatchDog进行配置，设置WatchDog的使能和触
发时间；
b)对GPIO3进行配置，将GPIO3设置为GPIO信号方式（寄存器GPIO_USE_SEL），且为输入信号（寄存器GP_IO_SEL）；由于WatchDog信号为低电平信号（当看门狗进行狗叫的时候，发出低脉冲信号）需要将信号状态翻转（寄存器GPI_INV）；
c)配置GPIO3的中断类型，设置为SCI中断（寄存器SCI_En）；
d)使能GPIO3事件（寄存器GPE0_EN），并通过GPIO3事件状态路由GPIO产生SCI中断（寄存器GPI_ROUT）；
1.3 实现机理
运行机理如图3所示。当通过离散量的状态来使能看门狗信号。当系统程序出现错误（仍然拥有自我纠错能力）的时候，看门狗信号触发SCI中断，应用程序进行自我修复；当出现系统彻底“死机”状态，逻辑对看门狗进行计时，如果出现连续三次无法“喂狗”情况，逻辑器件发出系统复位信号，复位整个系统。这样的设计实现了看门狗硬件使能，同时既根据程序“出错”的等级给出系统不同处理方式，符合机载通信设备的需求特点。
本发明是基于X86架构平台，专门面向机载应用的一种设计方法；本发明稳定可靠，实用性强，对于其他X86架构平台在机载嵌入式场景应用中具有很好的借鉴价值；本发明已经应用到大型客机C919信息系统上，经过了使用验证，稳定可靠。

Claims (2)

1.一种基于X86架构的民用机载模块看门狗设计方法，其特征在于，通过BIOS对BIOS进行编码，处理器GPIO类型配置成为SCI中断管脚；并根据机载嵌入式环境需要，在逻辑里对看门狗信号进行编码处理，对看门狗信号进行使能，触发中断信号；其中，处理器GPIO类型配置成为SCI中断管脚具体实现为：
a)首先对SIO上的WatchDog进行配置，设置WatchDog的使能和触发时间；
b)对GPIO3进行配置，将GPIO3设置为GPIO信号方式，寄存器GPIO＿USE＿SEL，且为输入信号：寄存器GP＿IO＿SEL；由于WatchDog信号为低电平信号，当看门狗进行狗叫的时候，发出低脉冲信号，需要将信号状态翻转，寄存器GPI＿INV；
c)配置GPIO3的中断类型，设置为SCI中断，寄存器SCI＿En；
d)使能GPIO3事件，寄存器GPE0＿EN，并通过GPIO3事件状态路由GPIO产生SCI中断，寄存器GPI＿ROUT，
所述的并根据机载嵌入式环境需要，在逻辑里对看门狗信号进行编码处理，对看门狗信号进行使能，触发中断信号，其具体实现为：
a)将看门狗信号引入到逻辑器件中，同时将一路WDg使能离散量引入到逻辑中：使用P＿Wdg＝Wgd：1？，E＿Wdg＝1；对看门狗进行使能；
b)在逻辑芯片里做一个计时器，当Wdg信号连续出现三次低脉冲，P＿rst＝0：1？，连续三次低脉冲，系统复位信号就进入发出低脉冲，复位系统；
c)将GPIO3配置成SCI中断，
通过离散量的状态来使能看门狗信号，
当系统程序出现错误，并且系统仍有自我纠错能力的时候，看门狗信号触发SCI中断，应用程序进行自我修复；当出现系统彻底“死机”状态，逻辑对看门狗进行计时，如果出现连续三次无法“喂狗”情况，逻辑器件发出系统复位信号，复位整个系统。
2.如权利要求1所述的一种基于X86架构的民用机载模块看门狗设计方法，其特征在于，所述的触发中断服务程序，根据机载应用配置，满足机载需要。
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