CN114003299A

CN114003299A - 用于中央处理器的启动方法、装置及系统

Info

Publication number: CN114003299A
Application number: CN202010731775.1A
Authority: CN
Inventors: 叶�武; 蒋国涛; 余万能; 何佩; 陈静勇; 蒋晓艳
Original assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2040-07-27
Also published as: CN114003299B

Abstract

本发明提供一种用于中央处理器的启动方法，其包含：在接收到启动指令后，获取启动配置字，读取启动配置字中包含的接口信息；若能够从接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则依据启动引导程序启动中央处理器，并发出喂狗信号；若不能够从接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则在看门狗超时复位后触发配置字修改指令；依据配置字修改指令，对启动配置字进行修改，按照接口顺位表将接口信息修改至下一接口。本发明能够通过灵活配置中央处理器的启动位置，自动记录启动成功失败的情况，并定位故障位置，在存储器件失效、数据篡改等导致启动失败时自动切换可替代的启动位置，能够保证设备正常启动，提高可靠性，适用于高可靠性要求的场景。

Description

用于中央处理器的启动方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电子科学技术领域，具体地说，涉及一种用于中央处理器的启动方法、装置及系统。

背景技术

在嵌入式设备中，受工作环境、自身寿命、器件缺陷等因素影响可能导致存储器器件失效或部分存储内容丢失，系统本身的软硬件设计也可能存在缺陷导致存储内容被篡改，这些都会导致CPU不能读取到正确的程序而出现偶发的启动失败，甚至一直不能启动，必须要返厂维修。在可靠性要求比较高场合，需要提高可靠性，保证设备正常启动。

在嵌入式设备中，CPU一般可以从nor flash、nand flash、spi flash、eMMC等多个位置不同存储器中读取指令来启动，在方案确定后，将选择其中一个位置如nor flash来作为最终的启动方案，一旦软硬件确定后，在批量的产品中不会再修改。即使能够切换启动方式，也是手动设置的，在运行过程中不能更改。并且，在可靠性要求比较高的场合，要求嵌入式设备在每次上电后都需要正常的启动，但实际中的启动方式，不一能保证设备每次都能够正常启动。

因此，本发明提供了一种用于中央处理器的启动方法、装置及系统。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于中央处理器的启动方法，所述方法包含以下步骤：

步骤一：在接收到启动指令后，获取启动配置字，读取所述启动配置字中包含的接口信息；

步骤二：若能够从所述接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则依据所述启动引导程序启动中央处理器，并发出喂狗信号；

步骤三：若不能够从所述接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则在看门狗超时复位后触发配置字修改指令；

步骤四：依据所述配置字修改指令，对所述启动配置字进行修改，按照接口顺位表将接口信息修改至下一接口。

根据本发明的一个实施例，所述步骤二中包含以下步骤：

确定与所述接口信息所指向的接口连接的存储器，从所述存储器中读取所述启动引导程序。

根据本发明的一个实施例，所述步骤二中包含以下步骤：

若能够从所述接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则进一步判断是否能够依据所述启动引导程序启动中央处理器；

若在预设时间段内接收到启动成功反馈，则判定中央处理器启动成功，进行启动成功标识并发出所述喂狗信号；

若在预设时间段内未接收到启动成功反馈，则判定中央处理器启动失败，进行第一启动失败标识并触发所述配置字修改指令。

根据本发明的一个实施例，所述步骤二中包含以下步骤：

在接收到所述启动成功标识后，记录当前的接口信息，并依据当前的接口信息对所述启动配置字的初始值进行更新。

根据本发明的一个实施例，所述步骤二中包含以下步骤：

在接收到所述第一启动失败标识后，记录当前的接口信息，并依据当前的接口信息对故障位置进行定位，其中，所述故障位置包含接口故障、传输线故障以及存储器故障。

根据本发明的一个实施例，所述步骤三中包含以下步骤：

若不能够从所述接口信息所指向的接口中读取引导程序，则在看门狗超时复位后进行第二启动失败标识并触发所述配置字修改指令。

根据本发明的一个实施例，所述步骤三中包含以下步骤：

在接收到所述第二启动失败标识后，得出故障结论为当前接口信息的启动引导程序故障。

根据本发明的一个实施例，所述步骤四中包含以下步骤：

若上一接口未成功启动中央处理器，但下一接口成功启动中央处理器，则修改所述接口顺位表的初始顺序设置；

若所述接口顺位表中的接口均未成功启动中央处理器，则反馈接口全部失败标识。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于中央处理器的启动装置，所述装置包含：

第一模块，其用于在接收到启动指令后，获取启动配置字，读取所述启动配置字中包含的接口信息；

第二模块，其用于若能够从所述接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则依据所述启动引导程序启动中央处理器，并发出喂狗信号；

第三模块，其用于若不能够从所述接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则在看门狗超时复位后触发配置字修改指令；

第四模块，其用于依据所述配置字修改指令，对所述启动配置字进行修改，按照接口顺位表将接口信息修改至下一接口。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于中央处理器的启动系统，其特征在于，所述系统包含：中央处理器、多个接口、与多个接口一一对应的多个存储器、看门狗、启动配置模块、逻辑模块以及与逻辑模块对应的存储器，其中：

逻辑模块，其用于执行如上任一项所述的用于中央处理器的启动方法。

本发明提供的用于中央处理器的启动方法、装置及系统能够通过灵活配置中央处理器的启动位置，自动记录启动成功失败的情况，并定位故障位置，在存储器件失效、数据篡改等导致启动失败时自动切换可替代的启动位置，能够保证设备正常启动，提高可靠性，适用于高可靠性要求的场景。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了现有技术的中央处理器启动流程图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的用于中央处理器的启动方法流程图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于中央处理器的启动方法切换接口的流程图；

图4显示了根据本发明的另一个实施例的用于中央处理器的启动方法流程图；

图5显示了根据本发明的一个实施例的用于中央处理器的启动装置结构框图；以及

图6显示了根据本发明的一个实施例的用于中央处理器的启动系统结构框图。

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，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

现有技术中，如图1所示，中央处理器从与接口连接的存储器获取启动程序，中央处理器运行存储器中的软件后喂狗，正常启动。如果存储器损坏或数据被篡改，导致中央处理器无法从存储器获取正确的启动程序，程序不能启动，中央处理器未喂狗，看门狗超时复位，中央处理器再重复从存储器启动，将仍然无法启动。

针对以上现有技术存在的问题，本申请能够提高设备的可靠性，保证嵌入式设备及其他包含中央处理器的设备能够正常启动，本申请具体如下：

图2显示了根据本发明的一个实施例的用于中央处理器的启动方法流程图。

如图2，在步骤S201中，在接收到启动指令后，获取启动配置字，读取启动配置字中包含的接口信息。

如图2，在步骤S202中，若能够从接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则依据启动引导程序启动中央处理器，并发出喂狗信号。

具体来说，在步骤S202中，确定与接口信息所指向的接口连接的存储器，从存储器中读取启动引导程序。

在一个实施例中，步骤S201中包含以下步骤：

S2011、若能够从接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则进一步判断是否能够依据启动引导程序启动中央处理器。

S2012、若在预设时间段内接收到启动成功反馈，则判定中央处理器启动成功，进行启动成功标识并发出喂狗信号。

S2013、若在预设时间段内未接收到启动成功反馈，则判定中央处理器启动失败，进行第一启动失败标识并触发配置字修改指令。

进一步地，步骤S202中包含以下步骤：在接收到启动成功标识后，记录当前的接口信息，并依据当前的接口信息对启动配置字的初始值进行更新。

进一步地，步骤S202中包含以下步骤：在接收到第一启动失败标识后，记录当前的接口信息，并依据当前的接口信息对故障位置进行定位，其中，故障位置包含接口故障、传输线故障以及存储器故障。

如图2，在步骤S203中，若不能够从接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则在看门狗超时复位后触发配置字修改指令。

在一个实施例中，步骤S203中包含以下步骤：若不能够从接口信息所指向的接口中读取引导程序，则在看门狗超时复位后进行第二启动失败标识并触发配置字修改指令。

进一步地，步骤S203中包含以下步骤：在接收到第二启动失败标识后，得出故障结论为当前接口信息的启动引导程序故障。

如图2，在步骤S204中，依据配置字修改指令，对启动配置字进行修改，按照接口顺位表将接口信息修改至下一接口。

在一个实施例中，步骤S204中包含以下步骤：

S2041、若上一接口未成功启动中央处理器，但下一接口成功启动中央处理器，则修改接口顺位表的初始顺序设置。

S2042、若接口顺位表中的接口均未成功启动中央处理器，则反馈接口全部失败标识。

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于中央处理器的启动方法切换接口的流程图。

在步骤S301中，上电。即对中央处理器进行上电处理。

在步骤S302中，获取启动配置字，判断从接口1读取程序是否正常。具体来说，启动配置字中默认的接口为接口1，默认的存储器为与接口1连接的存储器A。在步骤S302中，从默认的存储器A中读取启动引导程序。

在步骤S303中，如果步骤S302的判断结果为是，则启动，喂狗。具体来说，如果能够从存储器A中读取启动引导程序，则依据启动引导程序启动中央处理器，在启动成功后，发出喂狗信号。

在步骤S304中，如果步骤S302的判断结果为否，则不能启动喂狗，未喂狗。具体来说，如果不能够从存储器A中读取启动引导程序，则不能启动中央处理器，没有发出喂狗信号。

在步骤S305中，看门狗超时复位，修改启动配置字。具体来说，如果步骤S304没有发出喂狗信号，则看门狗超时后，会发送复位信号，同时触发修改配置字的指令，对启动配置字进行修改。

在步骤S306中，获取启动配置字，判断从接口2读取程序是否正常。具体来说，按照接口顺位表的顺序，将启动配置字的接口从接口1修改为接口2，从与接口2连接的存储器B中读取启动引导程序

在步骤S307中，如果步骤S306的判断结果为是，则启动，喂狗。具体来说，如果能够从存储器B中读取启动引导程序，则依据启动引导程序启动中央处理器，在启动成功后，发出喂狗信号。

在步骤S308中，如果步骤S306的判断结果为否，则不能启动喂狗，未喂狗。具体来说，如果不能够从存储器B中读取启动引导程序，则不能启动中央处理器，没有发出喂狗信号。

在步骤S309中，看门狗超时复位。具体来说，如果步骤S308没有发出喂狗信号，则看门狗超时后，会发送复位信号。

总结来说，如图3所示的流程图，当存储器A损坏或数据被篡改时，中央处理器无法从存储器A获取正确的启动引导程序，中央处理器软件未运行而不能喂狗，看门狗超时复位，逻辑模块记录到看门狗超时复位，修改启动配置字，使中央处理器从接口2的存储器B中启动。

图4显示了根据本发明的另一个实施例的用于中央处理器的启动方法流程图。

在步骤S401中，获取启动配置字，并读取接口信息。具体来说，在接收到启动指令后，获取启动配置字并读取启动配置字中包含的接口信息。

在步骤S402中，判断是否能读取启动引导程序。具体来说，在读取得到接口信息后，判断是否能够从与接口连接的存储器中读取启动引导程序。

在步骤S403中，如果步骤S402中的判断结果为否，则进行第二启动失败标识。具体来说，如果在步骤S402中不能读取启动引导程序，则在看门狗超时复位后进行第二启动失败标识并触发配置字修改指令。当进行第二启动失败标识后，得出故障结论为当前接口信息的启动引导程序故障。

在步骤S404中，如果步骤S402中的判断结果为是，则继续判断是否能够依据启动引导程序启动中央处理器。具体来说，能够读取启动引导程序并不意味着就能够启动中央处理器，还需要判断是否能够依据当前的启动引导程序启动中央处理器。

在步骤S405中，如果步骤S404中的判断结果为否，则进行第一启动失败标识。具体来说，如果在步骤S404中在预设时间段内未接收到启动成功反馈，则判定中央处理器启动失败，进行第一启动失败标识并触发配置字修改指令。在接收到第一启动失败标识后，记录当前的接口信息，并依据当前的接口信息对故障位置进行定位，其中，故障位置包含接口故障、传输线故障以及存储器故障。

在步骤S406中，判断接口顺位表是否轮转一遍。具体来说，在进行启动配置字修改时，按照接口顺位表的顺序依次从与接口连接的存储器中读取启动引导程序的，在步骤S406中需要判断接口顺位表中的接口是否都轮转了一遍。

在步骤S407中，如果步骤S406中的判断结果为否，则修改启动配置字至下一接口。具体来说，依据配置字修改指令，对启动配置字进行修改，按照接口顺位表将接口信息修改至下一接口。

在步骤S408中，如果步骤S406中的判断结果为是，则接口全部失败标识。具体来说，若接口顺位表中的接口均未成功启动中央处理器，则反馈接口全部失败标识。

在步骤S409中，如果步骤S404中的判断结果为是，则启动成功标识并发出喂狗信号。具体来说，若在预设时间段内接收到启动成功反馈，则判定中央处理器启动成功，进行启动成功标识并发出喂狗信号。

在步骤S410中，记录当前接口信息并更新启动配置字的初始值。具体来说，若上一接口未成功启动中央处理器，但下一接口成功启动中央处理器，则修改接口顺位表的初始顺序设置。

总结来说，如图4所示的流程图，在启动出现失败的情况下，能够按照接口顺位表的顺序尝试由下一接口进行启动，提升了启动过程的可靠性；并且，还能够根据启动的实际情况，对启动配置字的初始值进行修改，在下一次启动时直接由上一次启动成功的接口尝试启动，避免了掉电丢失的情况；而且，还能够根据启动失败的不同情况划分不同的失败标识，对每一种失败情况的故障位置和原因进行定位和记录。

图5显示了根据本发明的一个实施例的用于中央处理器的启动装置结构框图。

如图5，启动装置500包含第一模块501、第二模块502、第三模块503以及第四模块504。

第一模块501用于在接收到启动指令后，获取启动配置字，读取启动配置字中包含的接口信息。

第二模块502用于若能够从接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则依据启动引导程序启动中央处理器，并发出喂狗信号。

第三模块503用于若不能够从接口信息所指向的接口中读取启动引导程序，则在看门狗超时复位后触发配置字修改指令。

第四模块504用于依据配置字修改指令，对所述启动配置字进行修改，按照接口顺位表将接口信息修改至下一接口。

如图6，启动系统包含中央处理器、多个接口(接口1、接口2、接口3)、与多个接口一一对应的多个存储器(存储器A、存储器B、存储器C)、看门狗、启动配置模块(CPU启动配置)、逻辑模块以及与逻辑模块对应的存储器(存储器D)，其中：逻辑模块，其用于执行本申请提供的用于中央处理器的启动方法。

具体来说，中央处理器采用(CPU，central processing unit)是嵌入式设备的核心，其能够通过接口1、接口2以及接口3连接的存储器A、存储器B以及存储器C中的启动引导程序进行启动。

需要说明的是，接口以及与其连接的存储器的数量可以根据实际情况进行更改，本申请不对此做出限制。

具体来说，逻辑模块可以采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)以及可编程逻辑器件(FPGA，Field Programmable Gate Array)。

如图6所示的启动系统，中央处理器支持从不同的位置启动，中央处理器上电后根据启动配置模块中的启动配置字来选择启动位置，中央处理器可以分别从接口1、接口2以及接口3中的存储器A、存储器B以及存储器C中读取对应的启动引导程序，依据启动引导程序进行启动。一般来说，在产品定型后，启动配置字具备初始值，初始值指向一个接口以及与其连接的存储器。

在启动成功后，从看门狗中发出喂狗信号，在未收到启动成功标识且看门狗超时后，进行超时复位的同时出发配置字修改指令。

配置字修改指令的执行在逻辑模块中进行，逻辑模块首先调用接口顺位表，按照接口顺位表将接口信息修改至下一接口，然后尝试通过下一接口启动中央处理器。

由于掉电后逻辑模块中的数据就丢失了，重新上电后，中央处理器仍然会先从上次启动失败的存储器A中启动，再从存储器B中启动。为节省启动的时间，提高启动速度，可以在中央处理器与逻辑模块之间增加数据总线，在逻辑模块上增加存储器D来做优化。

与逻辑模块连接的存储器D通过总线与逻辑模块进行通信，用来存储上次启动成功的接口信息以及启动失败信息。存储的上次启动成功的接口信息可以用来修改启动配置字的初始值，也可以保证在下次重新上电后，直接从上次启动成功的接口进行启动。存储的启动失败信息可以用来进行故障位置定位以及故障原因确定。

综上，本发明提供的用于中央处理器的启动方法、装置及系统能够通过灵活配置中央处理器的启动位置，自动记录启动成功失败的情况，并定位故障位置，在存储器件失效、数据篡改等导致启动失败时自动切换可替代的启动位置，能够保证设备正常启动，提高可靠性，适用于高可靠性要求的场景。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种用于中央处理器的启动方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

2.如权利要求1所述的用于中央处理器的启动方法，其特征在于，所述步骤二中包含以下步骤：

3.如权利要求1所述的用于中央处理器的启动方法，其特征在于，所述步骤二中包含以下步骤：

4.如权利要求3所述的用于中央处理器的启动方法，其特征在于，所述步骤二中包含以下步骤：

5.如权利要求3所述的用于中央处理器的启动方法，其特征在于，所述步骤二中包含以下步骤：

6.如权利要求1所述的用于中央处理器的启动方法，其特征在于，所述步骤三中包含以下步骤：

7.如权利要求6所述的用于中央处理器的启动方法，其特征在于，所述步骤三中包含以下步骤：

8.如权利要求1所述的用于中央处理器的启动方法，其特征在于，所述步骤四中包含以下步骤：

9.一种用于中央处理器的启动装置，其特征在于，所述装置包含：

10.一种用于中央处理器的启动系统，其特征在于，所述系统包含：中央处理器、多个接口、与多个接口一一对应的多个存储器、看门狗、启动配置模块、逻辑模块以及与逻辑模块对应的存储器，其中：

逻辑模块，其用于执行如权利要求1-8中任一项所述的用于中央处理器的启动方法。