CN1673959A - 加载系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种启动网络设备的加载系统及方法。初始化模块建立系统环境并启动自动引导程序，调用触发判断模块，如果接收到中断请求，则中断自动引导程序，调用工程模式模块；反之，则调用映像选择模块读取映像，并传送至映像验证模块验证其有效性。如果验证映像无效，则调用工程模式模块下载特定映像且传送至映像验证模块验证，直到验证到有效的映像，将其传送至映像载入模块启动加载。本发明所要解决的技术问题在于提供用于配置网络设备的加载系统，优化嵌入式系统的硬件初始化过程以及实现步骤，从而加快网络设备加载启动。

Description

加载系统及方法
【技术领域】
本发明涉及一种加载系统及方法，尤其涉及一种用于启动网路设备的系统及方法。
【背景技术】
在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC(Post-PC)时代，嵌入式系统已经广泛应用到各种电子设备中。通常，嵌入式系统的加载启动任务完全由加载器(Loader)来完成。随着硬件设计的不同，初始化硬件的方式也会不尽相同，加载器就是在操作系统内核(Kernel)运行之前运行的一段小程序。通过加载器初始化硬设备、建立内存空间的映像图，从而调整系统的软硬件运行环境，以便最终调用操作系统内核。
目前，大多数加载器的运行都分为阶段1和阶段2两大部分。阶段1通常用汇编语言实现，其包括有：硬设备初始化、为阶段2准备RAM空间、设置堆栈、跳转到阶段2。阶段2通常用C语言来实现，其包括有：初始化本阶段要使用到的硬设备、检测系统内存映射(memory map)、将内核映像和根文件系统映像从闪存上读至随机读取内存(Random Access Memory，RAM)空间中、为内核设置启动参数、调用内核。现有的加载器的运行分两个阶段实现，在每个阶段都要初始化相应的硬设备，降低了系统运行的效率。
【发明内容】
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种用于配置网络设备的加载系统，其优化嵌入式系统的硬件初始化过程以及实现步骤，从而加快网络设备启动加载。
为实现上述的发明目的，本发明启动网络设备的加载系统，其主要包括一初始化模块、一触发判断模块、一映像选择模块、一映像验证模块、一映像载入模块、一工程模式模块及一电子可擦除式只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)。其中，初始化模块用于初始化系统环境，并启动自动引导程序。触发判断模块用于判断系统是否接收到用户的中断请求。映像选择模块用于从电子可擦除式只读存储器中读取映像。映像验证模块用于验证系统读取的映像是否有效。映像载入模块用于加载有效的映像至同步动态存储器(Synchronous Dynamic RAM，SDRAM)。工程模式模块提供命令行界面，用户可以输入相关命令执行相关的操作，其包括维护快闪存储器文件系统(Flash ROM file system)、电子可擦除式只读存储器以及通过XMODEM协议下载特定映像。
本发明所提供加载系统的实现方法包括有如下步骤：(i)系统启动后初始化模块建立系统环境，同时启动自动引导程序；(ii)自动引导程序系统引导系统进入触发判断模块，如果用户按相关控制按钮或键入CRL+C，则中断自动引导程序，系统进入工程模式模块；如果触发判断模块没有接收到相关中断信息，系统则进入映像选择模块；(iii)如果映像选择模块在电子可擦除式只读存储器成功找到映像，将读取的映像传送至映像验证模块中验证其有效性；(iv)如果验证映像失败，则中断自动引导程序，系统进入工程模式模块，成功下载特定映像后，自动启动自动引导程序，将特定映像返回至映像验证模块验证，直到验证到有效的映像，并将其传送至映像载入模块；(v)映像载入模块加载有效的映像。
采用本发明的加载系统及方法，优化了嵌入式系统的硬件初始化过程以及实现步骤，从而加快网络设备加载启动。
【附图说明】
图1是本发明加载系统的架构图。
图2是本发明加载系统的软件包架构图。
图3是图1所示工程模式模块的软件包架构图。
图4是图1所示映像验证模块的作业流程图。
图5是本发明加载系统的流程图。
【具体实施方式】
图1是本发明加载系统100的架构图。在本发明的实施方式中，加载系统100包括有一初始化模块110、一触发判断模块120、一映像选择模块130、一映像验证模块140、一映像载入模块150、一工程模式模块160以及一电子可擦除式只读存储器170。初始化模块110与触发判断模块120相连。触发判断模块120用于接收用户所发出的中断请求，以确定是否中断自动引导程序。映像选择模块130用于当触发判断模块120没有接收到任何中断请求时，与电子可擦除式只读存储器170以及映像验证模块140建立连接，以从电子可擦除式只读存储器170中读取映像并传送给映像验证模块140。在本发明实施例中，从电子可擦除式只读存储器170中读取的映像包括自动引导映像，诊断映像以及运行映像。自动引导映像用于启动网络设备的操作系统内核(Kernel)。诊断映像用于检测和诊断交换机的ASIC芯片及CPU的外围设备。运行映像用于完成网络设备的主要功能。特定映像用于实现用户自定义网络设备的特殊功能。映像验证模块140用于验证映像选择模块130读取的映像是否有效。映像载入模块150用于加载映像验证模块140验证有效的映像。工程模式模块160用于触发判断模块120接收到中断请求或者映像验证模块140验证映像无效时，提供给用户一个命令行界面164，以供用户选择执行相关操作。
图2是加载系统100的软件包构架图。加载系统100的软件构架主要有四部分构成：驱动程序210、系统初始化程序(SystemInitialization Daemon，SID)220、工程模式模块160以及基础构架240。驱动程序210包括：通用异步收发器驱动程序(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter Driver，UART Driver)2101、静态只读存储器(SROM Driver)驱动程序2103、闪存驱动程序(FLASH Driver)2105。工程模式模块160包括有：XMODEM文件传输协议162及命令行界面164(CLI)。基础构架240包括：映像应用程序接口(Image API)2401、静态只读存储器管理模块(SROM Manager)2403、非易失性内存管理模块(Non-volatile Storage Manager，NVS Manager)2405、小型操作系统(Mini-OS)2407以及系统工具(System Utilities)2409。
加载系统100启动后，初始化模块110初始化加载系统100的运行环境：建立DRAM寄存器、电子可擦除式只读存储器状态、为C运行环境设置堆栈、初始化设备驱动器、初始化CPU特定寄存器以及启动自动引导程序。初始化模块110连接至触发判断模块120。如果用户在加载系统100启动后3秒内点击相应的控制按钮或键入CTRL+C发出中断请求，触发判断模块120根据用户发出的中断请求，中断自动引导程序，从而使加载系统100进入工程模式。在工程模式下，藉由工程模式模块160的命令行界面164，用户通过键入相应的命令可以完成的操作包括有：通过XMODEM文件传输协议162从主机(Host)下载特定映像、引导特定映像至映像验证模块140、维护闪存文件系统(Flash ROM file system)及电子可擦除式只读存储器170。
图3是工程模式模块160的软件包架构图。工程模式模块160主要包括：驱动程序161、XMODEM文件传输协议162、功能模块163、命令行界面164以及基础构架165。驱动程序161包括通用异步收发器驱动程序1611、静态只读存储器驱动程序1613、闪存驱动程序1615。功能模块163包括：映像下载模块1631、闪存维护模块1633、映像引导模块1635以及数据库维护模块1637四个功能模块。命令行界面164用于解析用户输入命令，并分发至指定处理路由。基础构架165包括有小型操作系统(Mini-OS)1651、映像应用程序接口(ImageAPI)1653、非易失性内存管理模块(Non-volatile Storage，NVS)1655、静态只读存储器管理模块(SROM Manager)1657以及系统工具(System Utilities)1659。
如果触发判断模块120没有接收到用户中断请求，加载系统100就根据自动引导程序进入映像选择模块130。映像选择模块130用于从电子可擦除式只读存储器170中依次读取加载系统100的自动引导映像、诊断映像、运行映像，并传送至映像验证模块140验证映像是否有效。其中，自动引导映像是加载系统100的默认值。加载系统100首先通过映像选择模块130从电子可擦除式只读存储器170读取加载系统100自动引导映像，并将该自动引导映像传送至映像验证模块140。映像验证模块140验证该自动引导映像是否有效。如果自动引导映像有效，则将其送至映像载入模块150。如果该自动引导映像无效，根据自动引导程序，加载系统100从电子可擦除式只读存储器170中读取诊断映像，并将其送至映像验证模块140验证其有效性。如果该诊断映像有效，则将其送至映像载入模块150。如果该诊断映像无效，则从电子可擦除式只读存储器170读取运行映像，并传送至映像验证模块140验证其有效性。如果该运行映像有效，则将其送至映像载入模块150，如果运行映像无效，则中断自动引导程序，加载系统100进入工程模式。用户可以通过工程模式模块160的命令行界面164键入相关命令以下载特定的映像，下载的特定映像也要传送至映像验证模块140以验证其有效性，直到映像验证模块140返回成功信息，映像验证模块140与映像载入模块150建立连接，并将有效的映像送至映像载入模块150。映像验证模块140的验证流程请参阅图4。
映像载入模块150用于加载有效的映像，所载入的映像包括：自动引导映像、诊断映像、运行映像以及特定映像。自动引导映像用于启动网络设备的操作系统内核(Kernel)。诊断映像用于检测和诊断交换机的ASIC芯片及CPU的外围设备。运行映像用于完成网络设备的主要功能。特定映像用于实现用户自定义网络设备的特殊功能。为了加快加载映像的速度，映像载入模块150解压缩映像，并将其从只读闪存拷贝至同步动态随机内存。如果解压缩映像失败，则加载系统100会返回工程模式模块160。如果解压缩映像成功，则启动加载映像。
图4是映像验证模块140的作业流程图。加载系统100首先打开需要验证的映像文件(步骤S141)。加载系统100通过一个循环冗余校验码(CRC)校验映像是否有效。如果该映像有效，则返回验证映像成功的信息(步骤S142)。如果该映像无效，则判断该映像是否有镜像，如果该映像的镜像不存在，则返回验证映像失败的信息(步骤S143)。如果该映像的镜像存在则打开镜像镜像文件(步骤S144)。并检查通过循环冗余校验码校验该镜像文件是否有效，如果该镜像文件有效，则返回验证映像成功信息；如果该镜像文件无效，则返回验证映像失败信息(步骤S145)。
参阅图5，是本发明加载方法的流程图。初始化模块110初始化加载系统100运行环境并启动自动引导程序(步骤S501)。触发判断模块120判断是否收到中断请求，如果触发判断模块120没有接收到中断请求，自动引导程序引导加载系统100调用映像选择模块130；如果加载系统100启动后一定时间内触发判断模块120接收到中断请求，则触发判断模块120中断自动引导程序，加载系统100进入工程模式(步骤S502)。在工程模式下，如果用户只是藉由工程模式模块160维护闪存文件系统及电子可擦除式只读存储器170，则完成维护后，加载系统100启动自动引导程序，调用映像选择模块130，流程转向步骤S504。如果藉由工程模式模块160下载特定映像，则将其传送至映像验证模块140，跳转至步骤S510(步骤S503)。映像选择模块130从电子可擦除式只读存储器170中读取加载系统100的自动引导映像，并传送至映像验证模块140(步骤S504)。映像验证模块140验证步骤S504中读取的加载系统100自动引导映像是否有效，如果该映像有效，则将其送至映像载入模块150，并跳转至步骤S511；如果验证该映像无效，则根据自动引导程序调用映像选择模块130(步骤S505)。映像选择模块130继续从电子可擦除式只读存储器170中读取诊断映像，并送至映像验证模块140(步骤S506)。映像验证模块140验证诊断映像是否有效，如果该映像有效，则将其传送至映像载入模块150，并跳转至步骤S512；如果验证映像无效，则根据自动引导程序调用映像选择模块130(步骤S507)。映像选择模块130自动从电子可擦除式只读存储器170中读取运行映像，并送至映像验证模块140(步骤S508)。映像验证模块140验证运行映像是否有效，如果该映像有效，则将其送至映像载入模块150，并跳转至步骤S511；如果该映像无效，则中断自动引导程序，加载系统100进入工程模式以下载特定映像，重复步骤S503(步骤S509)。映像验证模块140验证步骤S503中下载的特定映像是否有效，如果该映像有效，则启动自动引导程序，将其传送至映像载入模块150，并跳转至步骤S511；如果该映像无效，则中断自动引导程序，系统进入工程模式，重复步骤S03下载特定映像，直至获取有效的特定映像(步骤S510)。映像载入模块150首先解压缩映像，如果解压缩失败，则中断自动引导程序，并调用工程模式模块160下载特定映像，重复步骤S503；如果解压缩成功，则启动加载映像至同步动态内存(步骤S511)。

Claims (9)

1.一种加载系统，用于启动网络设备，其特征在于包括有：
一初始化模块，用于初始化加载系统环境，并启动自动引导程序；
一触发判断模块，其与初始化模块相连，用于判断加载系统是否接收到用户的中断请求；
一电子可擦除式只读存储器，用于存储加载系统相关映像；
一工程模式模块，用于提供用户命令行界面，用户可以输入相关命令执行相关的操作；
一映像选择模块，其与触发判断模块以及电子可擦除式只读存储器相连，用于从电子可擦除式只读存储器中读取映像；
一映像验证模块，其与映像选择模块以及工程模式模块相连，用于验证映像选择模块读取的映像是否有效；
一映像载入模块，其与映像验证模块以及工程模式模块相连，用于加载有效的映像至同步动态存储器。
2.如权利要求1所述的加载系统，其特征在于，中断请求由用户在加载系统启动一定时间内通过点击相应的控制按钮或键入CRL+C发出。
3.如权利要求1所述的加载系统，其特征在于，工程模式模块提供给用户的人机交互界面为命令行界面。
4.如权利要求3所述的加载系统，其特征在于，命令行界面提供的命令包括有：下载特定映像、引导特定映像、维护快闪存储器文件系统及电子可擦除式只读存储器。
5.如权利要求1所述的加载系统，其特征在于，电子可擦除式只读存储器中存储的映像包括有：加载系统默认的自动引导映像、诊断映像、运行映像。
6.如权利要求5所述的加载系统，其特征在于，诊断映像用于检测和诊断网络设备的ASIC芯片及CPU的外围设备。
7.如权利要求5所述的加载系统，其特征在于，运行映像用于完成网络设备的主要功能。
8.如权利要求5所述的加载系统，其特征在于，特定映像用于实现用户自定义网络设备的特殊功能。
9.一种加载系统的实现方法，用于实现网络设备的启动，其特征在于该方法包括有以下步骤：
(a)初始化模块初始化加载系统环境并启动自动引导程序；
(b)自动引导程序引导加载系统进入触发判断模块，如果加载系统启动后一定时间内接收到中断请求，触发判断模块中断自动引导程序，调用工程模式模块；如果触发判断模块没有接收到中断请求，则调用映像选择模块，进入步骤(e)；
(c)如果工程模式模块用于维护快闪存储器文件系统及电子可擦除式只读存储器，则启动自动引导程序，调用映像选择模块；
(d)如果工程模式模块用于下载特定映像，则将该特定映像传送至映像验证模块验证其有效性，验证特定映像无效，重复步骤(d)，如果该特定映像有效，则将其传送至映像载入模块；
(e)映像选择模块从电子可擦除式只读存储器中依次读取加载系统默认的自动引导映像、诊断映像、运行映像，并传送至映像验证模块验证其有效性；
(f)映像验证模块验证映像选择模块读取的映像是否有效，如果该映像有效，则将其传送至映像载入模块；如果验证该映像无效，则重复步骤(e)；
(g)如果映像选择模块读取的加载系统默认的自动引导映像、诊断映像、运行映像经过映像验证模块验证均无效，则中断引导程序，调用工程模式模块，从而使加载系统进入工程模式，重复步骤(d)；
(h)映像载入模块首先解压缩映像，如果解压缩有效映像失败，则返回步骤(d)，如果解压缩成功，则启动加载映像至同步动态存储器。
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