CN1869930A - 嵌入式系统及其安全开机方法 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式系统，包括一视频处理模组；一系统开机设定程序，其与视频处理模组电连接；以及一外挂驱动器。该视频处理模组更包括一处理单元；一视频控制器，其与上述处理单元相连，用于控制系统显示特定模式的画面；以及一视频编码器，用于将从视频控制器接收到的数字讯号转换为可显示的模拟讯号。上述外挂驱动器更包括一芯片设定程序，用于设定视频编码器的工作模式。该系统使用具有特定芯片设定程序的外挂驱动器来开启并进入系统，不仅能够防止使用者利用外挂驱动器对系统进行变更，又可以方便技术人员对系统进行维修。

Description

嵌入式系统及其安全开机方法

【技术领域】

本发明涉及一种嵌入式系统及其安全开机方法，尤其涉及一种应用在消费类电子产品的嵌入式系统及其安全开机方法。

【背景技术】

目前，众多消费类电子产品，如：便携式媒体设备、家用媒体服务器、机上盒(Set-Top-Box，STB)，主要应用ARM、MIPS架构的处理单元，该处理单元大多是系统单芯片(System-on-Chip，SoC)。随着用户对消费类电子产品，尤其是家电产品功能需求的日益多样化，越来越多的厂商就会将应用在开放式系统，如：计算机、服务器的X86架构处理单元应用于上述消费类电子产品中进行嵌入式开发。

对于嵌入式系统，均藉由一系统开机程序来开机，如：ARM、MIPS架构的嵌入式系统是藉由开机加载程序(Boot Loader)开机，而X86架构的嵌入式系统是藉由基本输入输出系统(Basic InputOutput System，BIOS)开机。故用户可以利用外挂驱动器更换其系统开机设定程序，对系统内部程序设定进行修改、变更以及获取重要信息，使系统内部设置安全得到破坏。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一嵌入式系统及其安全开机方法，该系统使用具有特定芯片设定程序的外挂驱动器来开启，防止非工作人员进入系统内部更改其设置。

本发明提供一种嵌入式系统，包括一视频处理模组；一系统开机设定程序，其与视频处模组电连接；以及一外挂驱动器。该视频处理模组更包括一处理单元；一视频控制器，其与上述处理单元相连，用于用于控制系统显示特定模式的画面；以及一视频编码器，用于将从视频控制器接收到的数字讯号转换为可显示的模拟讯号。上述外挂驱动器更包括一芯片设定程序，用于设定视频编码器的工作模式。

本发明提供一种嵌入式系统安全开机的方法，包括：(a)系统开机设定程序设定开机程序；(b)系统开机设定程序检测是否插入外挂驱动器；(c)如果没有外挂驱动器，系统开机设定程序选择正常开机模式开机；(d)如果有外挂驱动器，系统开机设定程序选择外挂驱动器开机模式开机，且继续检测该外挂驱动器中有无开机执行文件；(e)如果该外挂驱动器中没有开机执行文件，系统开机设定程序选择正常模式开机；(f)如果该外挂驱动器中有开机执行文件，系统开机设定程序检测该外挂驱动器中有无第二芯片设定程序；(g)如果该外挂驱动器中有第二芯片设定程序，则显示开机画面，系统开机；(h)如果该外挂驱动器中没有第二芯片设定程序，则显示全黑画面，整个流程结束。

本发明还提供一种嵌入式系统安全开机之方法，包括：(a)系统开机设定程序接收一用户密码；(b)系统开机设定程序检测该用户密码是否正确；(c)如果该用户密码不正确，系统开机设定程序选择正常开机模式开机；(d)如果该用户密码正确，系统开机设定程序检测是否有外挂驱动器；(e)如果没有检测到外挂驱动器，系统开机设定程序选择正常开机模式开机；(d)如果检测到外挂驱动器，系统开机设定程序检测该外挂驱动器中是否有第二芯片设定程序；(e)如果外挂驱动器中有第二芯片设定程序，则显示除错模式画面；(f)如果外挂驱动器中没有第二芯片设定程序，则显示全黑画面，整个流程结束。

本发明在嵌入式系统利用外挂驱动器开机的情况下，在驱动器中加入特定的芯片设定程序，不仅可以防止使用者变更系统内部程序，而且方便维修人员对系统进行检测。

【附图说明】

图1A为本发明嵌入式系统正常开机的工作原理图，该系统为X86架构系统；

图1B为本发明嵌入式系统正常开机的工作原理图，该系统为ARM、MIPS架构系统；

图2A为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器开机第一实施例的工作模组图，该系统为X86架构系统；

图2B为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器开机第二实施例的工作模组图，该系统为X86架构系统；

图2C为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器开机第三实施例的工作模组图，该系统为X86架构系统；

图2D为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器开机的工作模组图，该系统为ARM、MIPS架构系统；

图3A为本发明嵌入式系统安全开机的流程图，该系统为X86架构系统；

图3B为本发明嵌入式系统安全开机的流程图，该系统为ARM、MIPS架构系统。

【具体实施方式】

本发明的实施方式中，嵌入式系统具有两种开机模式，一种是正常开机模式，另一种是利用外挂驱动器开机模式。本发明嵌入式系统可为X86、ARM以及MIPS等架构的系统。

图1A所示为本发明嵌入式系统于正常开机时工作模块图，该系统为X86架构系统，其包括一处理单元10、一视频控制器11、一视频编码器12、一系统开机设定程序13以及一显示装置14，其中系统开机设定程序13包括一视频图形阵列基本输入输出系统(VGABIOS)130，而视频图形阵列基本输入输出系统130又包括一第一芯片设定程序1300。应注意的是，第一芯片设定程序1300在应用该嵌入式系统之设备出厂前已经烧录在其内存中。在本发明的其它实施例中，该第一芯片设定程序1300亦可以放置于视频图形阵列基本输入输出系统130外部。

本实施例中，视频控制器11可以被设定为主动模式，亦可以被设定为被动模式，该模式的设定在设备出厂前就已完成。

如果视频控制器11工作在主动模式时，设备开机后，视频图形阵列基本输入输出系统130会进入不同的显示模式，如：显示模式640×480×256定义为显示模式一，或显示模式640×400×16定义为显示模式二。由于视频图形阵列基本输入输出系统130在出厂前，其画面显示模式已经被预先设定为某一种模式，例如：本实施例中，正常开机情况下，视频图形阵列基本输入输出系统130被设定为显示模式一，则显示装置14显示640×480×256色的画面。

当系统开机设定程序13，本实施例中为系统的基本输入输出系统(Basic Input Output System，BIOS)，执行到系统需要显示画面的时候，就会通知视频图形阵列基本输入输出系统130去设定视频控制器11的工作模式参数，如：显示模式、工作频率、时间等，使系统可以显示某种模式的画面。视频图形阵列基本输入输出系统130同时会通知第一芯片设定程序1300去设定视频编码器12的工作模式参数，由于视频编码器12是将从视频控制器11接收到的数字讯号转换为显示装置14，如：电视，可以显示的模拟讯号，故其工作模式必须与视频控制器11相同，即视频编码器12的显示模式、工作频率、时间等与视频控制器11相同。若不同，显示装置14则无法显示开机画面。

当视频控制器11工作在被动模式时，视频控制器11的工作模式由视频编码器12来设定，而不是由视频图形阵列基本输入输出系统130设定，即当系统执行到需要显示画面的时候，系统开机设定程序13通知第一芯片设定程序1300设定视频编码器12的工作模式，同时视频编码器12也会告知视频控制器11其工作模式，则视频控制器11将会输出模式匹配的讯号。

图1B所示为本发明嵌入式系统正常开机的工作原模组图，该系统为ARM、MIPS架构系统，其与图1A所示系统不同之处在于第1B图所示系统的视频控制器11只能工作在被动模式下，且该系统的系统开机设定程序13不包括视频图形阵列基本输入输出系统130，则第一芯片设定程序1300直接放置在系统开机设定程序13中。在本实施例中，系统开机设定程序13为开机加载程序(Boot Loader)。

图2A所示为嵌入式系统于外挂驱动器开机时第一实施例的工作模块图，该系统为X86架构系统，其包括一处理单元10′、一视频控制器11′、一视频编码器12′、一系统开机设定程序13’、一显示装置14′以及一驱动器15。其中驱动器15通过一连接界面16与视频编码器12′电连接。本实施例中，连接界面16为万用串行总线(UniversalSerial Bus，USB)界面或者电子集成驱动(Integrated Drive Electronics，IDE)界面。系统开机设定程序13’包括一视频图形阵列基本输入输出系统130′，该视频图形阵列基本输入输出系统130′又包括一第一芯片设定程序1300′。在本发明的其它实施例中，该第一芯片设定程序1300’亦可以放置在上述视频图形阵列基本输入输出系统130’外部。驱动器15包括一开机执行文件150，该开机执行文件150又包括一第二芯片设定程序1500以及一视频控制程序1501。

在使用者开启电源时，系统开机设定程序13’就会对其内部所有硬件进行检测，当系统开机设定程序13’检测到外挂驱动器15时，系统会优先选择外挂驱动器15开机模式；当系统开机设定程序13’没有检测到外挂驱动器15时，系统会选择正常开机模式。本实施例中，系统开机设定程序13’为基本输入输出系统。

在利用驱动器15开机，视频控制器11’亦可以工作在主动模式或者被动模式下。视频图形阵列基本输入输出系统130′可以选择与正常开机情况下视频图形阵列基本输入输出系统130相同的模式设定，亦可以选择不同的模式设定。因此，第一芯片设定程序1300’与第二芯片设定程序1500可以相同，亦可以不同。本实施例中，利用外挂驱动器15开机情况下，视频图形阵列基本输入输出系统13′模式被设定为模式二，即显示装置14′显示640×400×16色的画面。当系统开机设定程序13’执行到需要显示画面的时候，视频图形阵列基本输入输出系统130′去设定视频控制器11′的显示模式、时间等工作模式参数，且会通知视频控制程序1501设定视频控制器11′的工作频率，使其显示某种模式的画面。由于在该种开机模式下，第一芯片设定程序1300′不起作用，所以对于视频编码器12′工作模式的设定是透过第二芯片设定程序1500来完成的。

系统开机设定程序13’亦会检测驱动器15中是否有开机执行文件150，如果没有开机执行文件150，系统开机设定程序13′选择正常开机模式开机；如果有开机执行文件150，系统开机设定程序13′检测驱动器15中有无第二芯片设定程序1500，如果有第二芯片设定程序1500，系统开机设定程序13′通知该第二芯片设定程序1500设定视频编码器12′的工作模式，则第二芯片设定程序1500将视频编码器12′设定与视频控制器11′相同的工作模式；如果没有第二芯片设定程序1500，系统无法对视频编码器12′做出正确的模式设定，即显示装置14′无法显示开机画面。

对于工作人员，其使用的驱动器15中具有第二芯片设定程序1500，则可以对视频编码器12′进行正确设定，使之工作模式与视频控制器11′的工作模式相匹配，系统正常显示画面，且工作人员可以进入系统进行维护和检测。

对于非工作人员，即使用者来说由于其使用的驱动器内没有第二芯片设定程序1500或没有正确的第二芯片设定程序1500，无法使视频编码器12′与视频控制器11′具有相同的工作模式，则系统无法显示画面，所以无法对该系统设置进行修改。

本实施例中，为了不让非工作人员容易掌握第二芯片设定程序1500中的内容，故在两种开机情况下，视频图形阵列基本输入输出系统130与视频图形阵列基本输入输出系统130′被设定为两种不同的显示模式，则在两种开机情况下，显示装置14会以不同的显示模式显示相同的开机画面。且在本实施例中，开机执行文件150为磁盘操作系统(Disk Operating System，DOS)。

图2B所示为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器开机第二实施例的工作模组图，该系统为X86架构系统，其与第一实施例的区别在于第二芯片设定程序1500和视频控制器1501均放置在开机执行文件150外部。

图2C所示为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器开机第三实施例的工作模组图，该系统为X86架构系统，其与第一实施例的区别在于第二芯片设定程序1500放置在开机执行150内，而视频控制程序放置在开机执行文件150外。在本发明其它实施例中，第二芯片设定程序1500与视频控制程序1501的放置位置亦可以对调，即视频控制程序1501放置在开机执行文件150内，而第二芯片设定程序1500放置在开机执行文件150内。

本发明更包括一变化例，上述系统更可应用于ARM、MIPS架构嵌入式系统，图2D所示为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器开机的工作模组图，该系统为ARM、MIPS架构嵌入式系统，其包括一视频处理模组1、一系统开机设定程序13′、显示装置14′以及一驱动器15。其中驱动器透过一连接界面16与视频编码器12′电连接。本实施例中，连接界面16可以是万用串行总线界面，亦可以是电子集成驱动界面。其中视频处理模块1包括一处理单元10′、一视频控制器11′以及一视频编码器12′；系统开机设定程序13′包括一第一芯片设定程序130′；驱动器15包括一第二芯片设定程序1500和一视频控制程序1501。

在本实施例中，系统开机设定程序13′为开机加载程序，且视频控制器11′仅工作在被动模式下。该系统在开机时，系统开机设定程序13′接收一用户密码，并确定该密码是否正确。如果该密码不正确，则系统开机设定程序13′选择正常开机模式开机；如果该密码正确，系统开机设定程序13′检测是否有外挂驱动器15。如果没有外挂驱动器15，系统开机设定程序13′选择正常开机模式开机；如果有外挂驱动器15，系统开机设定程序13′检测驱动器中是否有第二芯片设定程序1500。如果驱动器15中有第二芯片设定程序1500，系统开机设定程序13′通知第二芯片设定程序1500设定视频编码器12′的工作模式，同时视频编码器12′亦会通知视频控制器11′其工作模式，则显示装置14′显示进入除错模式画面，如：Debug画面；如果驱动器15中没有第二芯片设定程序1500，显示装置14′显示全黑画面。

同样，只有工作人员使用的驱动器15具有第二芯片设定程序1500，透过该驱动器15可以对视频编码器12′进行正确设定，系统显示出错模式画面，工作人员可以进入系统进行维护和检测。

对于非工作人员使用的驱动器内没有第二芯片设定程序1500或没有正确的第二芯片设定程序1500，无法对视频编码器12′做出正确设定，即无法进入该系统。

本实施例中，显示装置14′的显示模式可以选择与正常开机时相同，亦可以选择不同。因此，第一芯片设定程序1300′与第二芯片设定程序1500可以相同，亦可以不同。

本发明的实施例中，视频控制器11′的工作频率由视频控制程序1501设定，在本发明其他的实施例中，该视频控制程序1501可以省略，则视频控制器11′的工作频率由图形阵列基本输入输出系统设定。

参阅图3A所示为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器15开机的流程图，该系统为X86架构系统。在步骤S301，系统开机设定程序13′设定开机程序。在本实施例中，开机程序包括：1.外挂驱动器开机；2.正常开机，且外挂驱动器开机为优先开机模式。在步骤S303，系统开机设定程序13′检测是否存在驱动器15。如果驱动器15不存在，执行步骤S304，系统开机设定程序13′选择正常开机模式开机，即显示装置14′显示640×480×256色开机画面。如果驱动器15存在，执行步骤S305，系统开机设定程序13′检测驱动器15中是否存在开机执行文件150。如果开机执行文件150不存在，则执行步骤S304。如果开机执行文件150存在，则执行步骤S307，系统开机设定程序13′继续检测驱动器15中是否存在第二芯片设定程序1500。如果第二芯片设定程序1500不存在，执行步骤S308，显示装置14′显示全黑画面，系统无法正常开机。如果第二芯片设定程序1500存在，执行步骤S309，显示装置14′显示模式二的开机画面，即显示640×400×16色的开机画面，系统正常开机。

参阅图3B所示为本发明嵌入式系统利用外挂驱动器15开机的流程图，该系统为ARM、MIPS架构系统。在步骤S301，系统开机设定程序13′接收一用户密码。步骤S303，系统开机设定程序13′确定该用户密码是否正确。如果该密码不正确，执行步骤S304，系统开机设定程序13′选择正常模式开机；如果该密码正确，执行步骤S305，系统开机执行设定程序13′检测是否有外挂驱动器15。如果外挂驱动器15不存在，执行步骤S304，系统开机设定程序13′选择正常开机模式开机；如果外挂驱动器15存在，执行步骤S307，系统开机设定程序13′检测驱动器15中是否有第二芯片设定程序1500。如果外挂驱动器15中有第二芯片设定程序1500，执行步骤S309，显示装置14′显示除错模式画面；如果驱动器15中没有第二芯片设定程序1500，执行步骤S308，显示装置14′显示全黑画面。

为了防止使用者利用外挂驱动器对系统进行变更，又可让技术人员对系统维修方便，故本发明使用具有特定芯片设定程序的外挂驱动器来开启系统并进入其系统，该特定程序是由工作人员写入至驱动器内。

Claims (14)

1.一种嵌入式系统包括：一视频处理模组包括一处理单元，一视频控制器以及一视频编码器，用于产生可以显示的视频信号；一系统开机设定程序，其与上述视频控制器相连，用于执行相关程序使系统开机；以及一驱动器，其与上述视频编码器相连，用于驱动系统开机，其特征在于：上述驱动器包括一芯片设定程序，用以设定视频编码器的工作模式。

2.如权利要求1所述嵌入式系统，其特征在于该驱动器包括一开机执行文件，用来执行相关程序使系统开机。

3.如权利要求2所述嵌入式系统，其特征在于上述芯片设定程序可以在开机执行文件内，也可以在开机执行文件外。

4.如权利要求1所述嵌入式系统，其特征在于驱动器更包括一视频控制程序，用于设定视频控制器的工作频率。

5.如权利要求1所述嵌入式系统，其特征在于包括有一显示装置，用以显示开机画面。

6.如权利要求1所述嵌入式系统，其特征在于包括有一连接界面，用以将驱动器电连接至视频编码器。

7.一种嵌入式系统安全开机方法，该嵌入式系统包括一正常开机模式与一外挂驱动器开机模式，其特征在于该方法包括如下步骤：

(a)设定开机程序；

(b)判断是否插入一外挂驱动器；

(c)如果检测到该外挂驱动器，判断该外挂驱动器中是否包括开机执行文件；

(d)如果该外挂驱动器中包括开机执行文件，判断该外挂驱动器中是否包括芯片设定程序；以及

(e)如果该外挂驱动器中包括芯片设定程序，显示开机画面，系统开机。

8.如权利要求7所述嵌入式系统安全开机方法，其特征在于步骤(b)更包括当未检测到该外挂驱动器时，系统开机设定程序选择正常开机模式开机的步骤。

9.如权利要求7所述嵌入式系统安全开机方法，其特征在于步骤(c)更包括当开机执行文件不存在时，系统开机设定程序选择正常开机模式开机的步骤。

10.如权利要求7所述嵌入式系统安全开机方法，其特征在于步骤(d)更包括当芯片设定程序不存在时，显示全黑画面的步骤。

11.一种嵌入式系统安全开机方法，该嵌入式系统开机模式包括一正常开机模式与一外挂驱动器开机模式，其特征在于该方法包括如下步骤：

(a)接收一用户密码；

(b)判断该用户密码是否正确；

(c)如果该用户密码正确，系统开机设定程序检测是否有外挂驱动器；

(d)如果检测到有外挂驱动器，系统开机设定程序检测该外挂驱动器中是否有一芯片设定程序；

(e)如果该外挂驱动器中有芯片设定程序，显示除错模式画面。

12.如权利要求11所述嵌入式系统安全开机方法，其特征在于步骤(b)更包括当用户密码不正确时，系统开机设定程序选择正常开机模式开机的步骤。

13.如权利要求11所述嵌入式系统安全开机方法，其特征在于步骤(c)更包括当没有检测到外挂驱动器时，系统开机设定程序选择正常开机模式开机的步骤。

14.如权利要求11所述嵌入式系统安全开机方法，其特征在于步骤(d)更包括当外挂驱动器中没有芯片设定程序，显示全黑画面的步骤。

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