CN111158950A - 一种嵌入式计算机系统异常复位的定位系统及方法 - Google Patents

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强凯
邓豹
陈颖图
韩振国
付洁
施辰光
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Abstract

本发明属于机载嵌入式计算机领域，涉及一种嵌入式计算机系统异常复位的定位系统及方法。解决开发阶段工作状态下发生异常复位追溯性差、排查难度大的问题，通过中央逻辑控制单元对系统的多种复位进行统一管理并监测，在系统处于工作状态时，中央逻辑控制单元可对发生的复位按照类型进行相应编码并写入非易失存储器，当复位为非预期异常复位时，维护状态下可通过读取非易失存储器的编码数据并解码后确定异常复位的类型。该方法可准确捕获异常复位发生时的复位类型并记录，为维护状态排查异常复位原因提供准确方向，提高排查效率，缩短开发周期，且该方法复用了系统的原有硬件资源，不增加额外硬件资源和成本。

Description

一种嵌入式计算机系统异常复位的定位系统及方法
技术领域
本发明属于机载嵌入式计算机领域，具体涉及一种嵌入式计算机系统异常复位的定位系统及方法。该方法可准确捕获异常复位发生时的复位类型并记录，为进一步定位异常复位原因提供准确方向。
背景技术
机载嵌入式计算机系统发展速度快、集成度高、技术复杂，一般采用处理器+FPGA+非易失存储器+其它硬件接口资源等架构。根据设计需要复位设计多样化，通常包括：系统加电复位，应用程序发出的软件复位，外部离散量复位，看门狗复位及其它类型复位等。系统开发阶段工作状态下发生异常复位时具有复现概率低、追溯性差、排查难度大的特点。需要一种能够快速定位异常复位类型进而支撑排查异常复位发生原因的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种嵌入式计算机系统异常复位的定位系统及方法，解决开发阶段工作状态下发生异常复位追溯性差、排查难度大的问题。对开发阶段工作状态下发生异常复位进行定位，在不增加系统成本的条件下，为后续对异常复位原因的排查提供准确方向，提高排查效率，缩短开发周期。
本发明的技术解决方案是提供一种嵌入式计算机系统异常复位的定位系统，其特殊之处在于：包括中央逻辑控制单元、处理器及非易失存储器；上述中央逻辑控制单元用于接收所有类型复位信号，中央逻辑控制单元存储逻辑程序；逻辑程序运行时：
在嵌入式计算机系统工作状态，发生复位时，对发生的复位依据编码规则按照类型进行相应编码并写入非易失存储器；
若发生的复位为异常复位，则在维护状态下，上述处理器通过中央逻辑控制单元读取非易失存储器的异常复位对应的编码，解码确定异常复位的类型。
进一步地，每一类复位类型对应一种编码。
进一步地，该定位系统还包括动态存储器，上述动态存储器与处理器及中央逻辑控制单元连接。
进一步地，该定位系统还包括FLASH，所述FLASH和中央逻辑控制单元连接。
进一步地，上述非易失存储器与中央逻辑控制单元通过局部并行总线通讯；上述处理器与中央逻辑控制单元通过LBE总线通讯。
本发明还提供一种嵌入式计算机系统异常复位的定位方法，包括以下步骤：
步骤一、对所有复位类型进行编码；每一类复位类型对应一种编码；
步骤二、在嵌入式计算机系统处于工作状态，发生复位时，中央逻辑控制单元对发生的复位依据编码规则按照类型进行相应编码并写入非易失存储器；
步骤三、若发生的复位为异常复位，则在维护状态下，处理器通过中央逻辑控制单元读取非易失存储器的异常复位对应的编码，解码确定异常复位的类型。
本发明具有的优点是：
1、本专利通过机载嵌入式计算机系统的中央逻辑控制单元(通常采用FPGA或CPLD)对系统所有类型复位进行统一管理和监测，所有类型的复位信号均接入中央逻辑控制单元进行控制处理和整合，然后输出至系统各个硬件单元(处理器、动态存储器、FLASH以及其它接口芯片)。中央逻辑控制单元可对监测到的复位进行辨识并编码后写入非易失存储器，当应用程序或人为判断该复位为异常复位时，应用程序在维护状态下可通过处理器读取非易失存储器中记录的上次异常复位编码，解码后确定复位类型。本发明在机载嵌入式计算机系统开发阶段发生工作状态异常复位时，能快速、准确定位异常复位类型，可为定位异常复位原因提供准确方向。
2、本发明排查效率高，开发周期短，且该方法复用了系统的原有物理资源，不增加额外物理资源和成本，具有较高的经济性。
附图说明
图1是实施例中嵌入式计算机系统异常复位的定位系统框图；
图2是异常复位监测过程流程图；
图3是异常复位获取过程流程图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。
机载嵌入式计算机系统根据复位设计多样化，通常包括：外部加电复位，应用程序发出的软件复位，外部离散量复位，看门狗复位及其它类型复位等。以上所有类型复位信号均输入至中央逻辑控制单元，一般设计低电平逻辑’0’有效，电平持续时间毫秒级，系统处于工作状态时，中央逻辑控制单元以纳秒级周期高速时钟为参考对各类型复位信号进行采样判决，当任意类型复位采样到有效电平‘0’时，按照编码规则对发生的复位进行编码并使用局部并行总线写入中央逻辑控制单元外挂接的非易失存储器。如该次复位为异常复位，待系统切换至维护状态，通过处理器与中央逻辑控制单元的LBE局部总线及控制逻辑获取到记录在非易失存储器里的上次异常复位编码，解码后确定异常复位的类型，进一步开展异常复位排查工作。
本嵌入式计算机系统架构组成如附图1所示，涉及的硬件资源主要包括以下部分：中央逻辑控制单元FPGA、处理器及非易失存储器。处理器与中央逻辑控制单元FPGA之间采用LBE总线通信，FPGA与nvSRAM之间采用局部并行总线通信。
中央逻辑控制单元FPGA
负责整个嵌入式计算机系统的控制逻辑，如复位控制、地址译码以及总线转换等，通常采用FPGA实现。本发明中，系统所有类型复位包括：系统加电复位，应用程序发出的软件复位，外部离散量复位，看门狗复位及其它类型复位信号，以上复位信号均接入中央逻辑控制单元FPGA进行管理和监测，并且可将异常复位信息通过局部并行总线写入非易失存储器供上层应用通过获取。经复位逻辑控制后输出至系统其它硬件资源，如处理器、动态存储器、FLASH及其它硬件资源等。动态存储器用来临时存储处理器运行的程序和数据，一般为SDRAM、DDR SDRAM等，访问速率高，掉电后数据丢失。FLASH用来存储嵌入式计算机系统运行的操作系统、驱动程序以及应用程序等，掉电后数据保持。系统加电启动后处理器通过中央逻辑控制单元读取FLASH里的程序并搬至动态存储器运行。
处理器
实现嵌入式计算机系统的运算、任务调度以及控制等工作，向上通过驱动程序面向应用程序，向下通过LBE局部总线连接中央逻辑控制单元FPGA，上层应用可通过CPU的LBE局部总线和中央逻辑控制单元FPGA里的控制逻辑访问非易失存储器nvSRAM并读取异常复位类型。通常采用PowerPC等处理器。
非易失存储器
与中央逻辑控制单元FPGA采用局部并行总线通信，作为中央逻辑控制单元FPGA的从设备，实现异常复位类型的存储。通常采用nvSRAM。
参见图2，机载嵌入式计算机系统复位通常为毫秒级，中央逻辑控制单元FPGA使用纳秒级周期的高速时钟对所有类型的复位信号进行采样监测，工作状态下当任意一个类型的复位变为有效逻辑’0’即发生复位时，根据设计会造成处理器复位和其它硬件资源复位，此时中央逻辑控制单元FPGA对发生的复位类型按照约定的编码规则对其进行编码(如系统加电复位编码为0x1，应用程序发出的软件复位编码为0x2，外部离散量复位编码为0x3，看门狗复位编码为0x4及其它类型复位编码为0x5)，并通过中央逻辑控制单元FPGA与nvSRAM间的局部并行总线写入nvSRAM，用于掉电记录保存当次复位类型，同时中央逻辑控制单元FPGA根据设计需要对复位进行整合处理并输出至处理器、动态存储器、FLASH其它硬件资源。
参见图3，异常复位的获取。维护状态下，由应用程序或人为判断复位若是非预期的异常复位，则通过调试环境由应用程序通过处理器和中央逻辑控制单元FPGA读取记录在nvSRAM里的上次异常复位数据编码并按照编码规则进行解码从而确定异常复位类型，根据异常复位的类型进一步定位复位发生的原因。
本方法已在多个项目中进行了验证，其中两型项目均发生过工作状态偶发异常复位故障，该方法成功定位了两型项目的异常复位类型为软件越界导致的软件复位和其它软件原因导致的看门狗复位。该方法能准确、高效定位异常复位类型，为后续对异常复位原因的排查提供准确方向，提高排查效率，缩短开发周期，具有良好的应用前景。

Claims (6)

1.一种嵌入式计算机系统异常复位的定位系统，其特征在于：包括中央逻辑控制单元、处理器及非易失存储器；所述中央逻辑控制单元用于接收所有类型复位信号，中央逻辑控制单元存储逻辑程序；逻辑程序运行时：
在嵌入式计算机系统工作状态，发生复位时，对发生的复位依据编码规则按照类型进行相应编码并写入非易失存储器；
若发生的复位为异常复位，则在维护状态下，所述处理器通过中央逻辑控制单元读取非易失存储器的异常复位对应的编码，解码确定异常复位的类型。
2.根据权利要求1所述的嵌入式计算机系统异常复位的定位系统，其特征在于：每一类复位类型对应一种编码。
3.根据权利要求2所述的嵌入式计算机系统异常复位的定位系统，其特征在于：还包括动态存储器，所述动态存储器与处理器及中央逻辑控制单元连接。
4.根据权利要求3所述的嵌入式计算机系统异常复位的定位系统，其特征在于：还包括FLASH，所述FLASH和中央逻辑控制单元连接。
5.根据权利要求3所述的嵌入式计算机系统异常复位的定位系统，其特征在于：所述非易失存储器与中央逻辑控制单元通过局部并行总线通讯；所述处理器与中央逻辑控制单元通过LBE总线通讯。
6.一种嵌入式计算机系统异常复位的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、设定编码规则；每一类复位类型对应一种编码；
步骤二、在嵌入式计算机系统处于工作状态，发生复位时，中央逻辑控制单元对发生的复位依据编码规则按照类型进行相应编码并写入非易失存储器；
步骤三、若发生的复位为异常复位，则在维护状态下，处理器通过中央逻辑控制单元读取非易失存储器的异常复位对应的编码，解码确定异常复位的类型。
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