CN1904828A - 动态开机系统及方法,与操作系统映像文件建构方法 - Google Patents

Abstract

一种动态开机系统及方法，与操作系统映像文件建构方法，具体为适用于一嵌入式系统的动态开机系统，其包括一存储器、一区块储存装置、一开机载入程序。区块储存装置至少储存一可执行映像文件，如操作系统映像文件、与一开机信息文件。其中开机信息文件至少记录可执行映像文件于区块储存装置中的一可执行映像文件位置、相应可执行映像文件的一可执行映像文件长度、与可执行映像文件需写入存储器的一写入开始位置。当嵌入式系统开机时，开机载入程序由区块储存装置读取开机信息文件，依据开机信息文件中记录的可执行映像文件位置与可执行映像文件长度读取可执行映像文件，并依据开机信息文件中记录的写入开始位置将可执行映像文件复制至存储器。

Description

动态开机系统及方法，与操作系统映像文件建构方法

技术领域

本发明是有关于开机管理，且特别有关于一种可以提供动态开机的系统与方法，与运用于动态开机系统与方法的操作系统映像文件建构方法。

背景技术

随着可携式装置的便利，个人数字助理(PDA)、移动电话、智能型手机等嵌入式系统(Embedded System)，已经成为人们的必需品之一。

在供数据储存的存储器中，大致可以分为两种不同类型的存储器：一种为并行式(Parallel)存储器，如NOR类型闪存(Flash)，而另一种为串行式(Serial)存储器，如NAND类型存储器，或称为区块储存装置(Block Storage Device)。由于并行式存储器是透过一并列输出/入接口来进行存取，所以，并行式存储器可以提供系统较高的存取速率。此外，由于并行式存储器可以提供处理器系统所存取的最小单位，如字节，因此，并行式存储器通常被处理器系统使用作为系统存储器，用来储存程序数据，以便处理器系统可以于并行式存储器中进行就地执行(Execute In Place，XIP)的能力。反之，串行式存储器因通常作为数据备份之用，如一般的数据高速缓存(Data Flash)、硬盘(Hard Disc)等，由于每次读取的数据大小是限制于一个区块(Block)大小，因此，无法提供处理器系统进行就地执行的能力。

嵌入式系统通常具有至少一系统存储器，与一区块储存装置，用以储存可执行映像文件(Executable Image)。由于区块储存装置无法提供就地执行的能力，因此，当欲执行储存于区块储存装置的可执行映像文件时，必须将可执行映像文件从区块储存装置复制至系统存储器中，然后，将中央处理单元的程序计数器指定到系统存储器中相应可执行映像文件的地址，方可正确地执行。类似地，当嵌入式系统开机时，必须透过一开机载入程序(BootLoader)将储存于区块储存装置中的操作系统映像文件复制至系统存储器中。值得注意的是，开机载入程序必须依据操作系统映像文件的起始地址来决定其复制至系统存储器中的寻址位置，以及开始执行的寻址位置，如此，才能正确启动执行操作系统。

由于不同语系、相关附加软件、与驱动程序将会影响操作系统映像文件的大小，因此，为了达到最大化系统存储器的使用率的目的，操作系统映像文件的起始地址必须随着操作系统映像文件的大小而调整。此外，若嵌入式系统所配备的系统存储器的大小改变时，操作系统映像文件的起始地址也必须随着变动。由于现有嵌入式系统的开机机制必须将操作系统映像文件的起始地址写死于开机载入程序中，使得开机载入程序与操作系统映像文件的相依性太高，并无法独立进行开发。当操作系统映像文件的版本改变或是嵌入式系统的系统存储器扩充之后，必须花费额外的作业与时间来更新相应的开机载入程序。此外，在开机载入程序与操作系统映像文件间亦存在版本控管的问题。由于现有开机机制亦缺乏有效的版本验证能力，使得嵌入式系统运作时的稳定度与可靠度受到极大的危害。

发明内容

有鉴于此，本发明是用以提供来解决前述开机问题。

因此，本发明的目的为提供一种可以提供动态开机的系统与方法。

本发明的另一目的为提供一种操作系统映像文件建构方法。

本发明提供一种动态开机系统，适用于一嵌入式系统。动态开机系统包括一存储器、一区块储存装置、与一开机载入程序。区块储存装置至少储存一可执行映像文件，如操作系统映像文件、与一开机信息文件。其中开机信息文件至少记录可执行映像文件于区块储存装置中的一可执行映像文件位置、相应可执行映像文件的一可执行映像文件长度、与可执行映像文件需写入存储器的一写入开始位置。当嵌入式系统开机时，开机载入程序由区块储存装置读取开机信息文件，依据开机信息文件中记录的可执行映像文件位置与可执行映像文件长度读取可执行映像文件，并依据开机信息文件中记录的写入开始位置将可执行映像文件复制至存储器。

本发明所述动态开机系统，更包括一开机信息产生模块，用以解读一封装设定文件，从而得到开机信息文件。其中，封装设定文件是用以设定一可执行文件于存储器中的一执行位置，并依据封装设定文件将可执行文件封装为可执行映像文件。

本发明所述动态开机系统，开机载入程序更验证开机信息文件中记录的一签名信息，且当签名信息的验证不通过时，停止将可执行映像文件复制至存储器。

本发明所述动态开机系统，开机载入程序更验证开机信息文件中记录的一总合检查值(Checksum)，且当总合检查值的验证不通过时，停止将可执行映像文件复制至存储器。

本发明所述动态开机系统，开机载入程序更检查开机信息文件中记录的一版本信息，且当版本信息不符合一既定版本时，停止将可执行映像文件复制至存储器。

本发明所述动态开机系统，该可执行映像文件为一操作系统映像文件。

本发明另提供一种动态开机方法，首先，由一区块储存装置读取一开机信息文件。其中，开机信息文件至少记录一可执行映像文件于区块储存装置中的一可执行映像文件位置、相应可执行映像文件的一可执行映像文件长度、与可执行映像文件需写入一存储器的一写入开始位置。接着，依据开机信息文件中记录的可执行映像文件位置与可执行映像文件长度读取可执行映像文件，并依据开机信息文件中记录的写入开始位置将可执行映像文件复制至存储器。

本发明所述动态开机方法，更包括解读一封装设定文件以得到开机信息文件，且依据封装设定文件设定一可执行文件于存储器中的一执行位置，并将可执行文件封装为可执行映像文件。

本发明所述动态开机方法，更包括验证开机信息文件中记录的一签名信息，且当签名信息的验证不通过时，停止将可执行映像文件复制至存储器。

本发明所述动态开机方法，更包括验证开机信息文件中记录的一总合检查值，且当总合检查值的验证不通过时，停止将可执行映像文件复制至存储器。

本发明所述动态开机方法，更包括检查开机信息文件中记录的一版本信息，且当版本信息不符合一既定版本时，停止将可执行映像文件复制至存储器。

本发明所述动态开机方法，该可执行映像文件包括一操作系统映像文件。

依据本发明一实施例的操作系统映像文件建构方法，首先，产生相应一嵌入式系统的一系统配置文件，其中系统配置文件指定至少一特征。接着，依据系统配置文件与一制作文件(Makefile)编译连接相应特征需要的原始程序代码与链接库文件，且依据编译过的原始程序代码、链接库文件、与一封装设定文件产生一操作系统映像文件。之后，解读封装设定文件，从而得到一开机信息文件，其中开机信息文件至少记录操作系统映像文件于一区块储存装置中的一操作系统映像文件位置、相应操作系统映像文件的一操作系统映像文件长度、与操作系统映像文件需写入一存储器的一写入开始位置。

本发明上述方法可以透过程序代码方式收录于实体介质中。当程序代码被机器载入且执行时，机器变成用以实行本发明的装置。

本发明的技术效果是：

a、将可运用的RAM的有效空间最大化。

B、OS的开机地址可以为非固定地址，因此OS的开发与Bootloader的开发程序可以脱钩，没有任何相依性。

C、可以方便验证即将烧录的OS影像文件是否合法，避免误烧到不合法的版本。

D、如果误烧到不合法的版本，也可以在开机阶段拦阻其开机程序。

附图说明

图1为一示意图是显示依据本发明实施例的动态开机系统；

图2为一示意图是显示依据本发明实施例的可执行映像文件产生方法；

图3为一示意图是显示依据本发明实施例的开机信息文件产生方法；

图4是显示一开机信息文件数据结构例子；

图5为一流程图是显示依据本发明实施例的动态开机方法；

图6为一示意图是显示储存提供动态开机方法的程序代码的储存介质；

图7为一流程图是显示依据本发明实施例的操作系统映像文件建构方法。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示，进行详细说明如下。

本发明提供系统与方法来克服前述开机问题。

图1为一示意图是显示依据本发明实施例的动态开机系统。依据本发明实施例的动态开机系统100可以是任何以处理器为基础的电子装置，如计算机、与个人数字助理、移动电话、智能型手机等嵌入式系统。动态开机系统100至少包括一区块储存装置110、一开机载入程序120、与一存储器130。

区块储存装置110是以区块方式进行存取的数据储存装置，如NAND类型存储器或硬盘。区块储存装置110至少储存一开机信息文件111、与一可执行映像文件112，如操作系统映像文件，其扩展名通常为BIN或NB0。开机载入程序120是用以在操作系统核心运行之前执行的一段小程序。开机载入程序120可以初始化硬设备、建立存储器空间的映像图、与载入操作系统映像文件以进行运作。存储器130可以提供就地执行能力的数据储存装置，如系统存储器。

图2为一示意图是显示依据本发明实施例的可执行映像文件产生方法。透过一封装设定文件150，如一配置(Configuration)文件，可以设定相应一原始程序代码经过编译后产生的一可执行文件140于存储器130中的执行位置，并依据封装设定文件150将可执行文件140封装为可执行映像文件112，并将其储存至区块储存装置110中。图3为一示意图是显示依据本发明实施例的开机信息文件产生方法。依据本发明实施例的动态开机系统100更包括一开机信息产生模块160。开机信息产生模块160可以剖析与解读封装设定文件150的内容，从而得到开机信息文件111，并将其写入区块储存装置110中的一特定位置。

图4是显示一开机信息文件数据结构400例子。其中，“BOOTINFO”表示开机信息文件的文件名。开机信息文件111可以记录一签名信息(相应数据结构400中“SIGNATURE”的数据)、一版本信息(相应数据结构400中“VERSION”的数据)、可执行映像文件112于区块储存装置110中的可执行映像文件位置(相应数据结构400中“OS_OFFSET”的数据)、可执行映像文件112需写入存储器130的写入开始位置(相应数据结构400中“OS_START_ADDR”的数据)、相应可执行映像文件112的可执行映像文件长度(相应数据结构400中“OS_LEN”的数据)、一链接映像文件(Chain Image)于区块储存装置110中的链接映像文件位置(相应数据结构400中“CHAIN_OFFSET”的数据)、链接映像文件需写入存储器130的写入开始位置(相应数据结构400中“CHAIN_START_ADDR”的数据)、相应链接映像文件的链接映像文件长度(相应数据结构400中“CHAIN_LEN”的数据)、与一总合检查值(相应数据结构400中“CHECKSUM”的数据)。值得注意的是，当动态开机系统100提供请求页面(DemandPaging)功能时，数据结构400中的“CHAIN_OFFSET”、“CHAIN_START_ADDR”、与“CHAIN_LEN”主要是记录相应链接映像文件的相关信息。然而，当动态开机系统100不需提供请求页面功能时，则上述相应链接映像文件的数据结构可以省略。此外，在图4的例子中，数据结构400中的“RESERVED”是用以提供日后数据扩充之用。

图5为一流程图是显示依据本发明实施例的动态开机方法。依据本发明实施例的动态开机方法是适用于一嵌入式系统。当嵌入式系统开机时，如步骤S501，开机载入程序120由区块储存装置110读取开机信息文件111。相同地，开机信息文件111可以记录一签名信息、一总合检查值、一版本信息、一可执行映像文件于区块储存装置中的一可执行映像文件位置、相应可执行映像文件的一可执行映像文件长度、与可执行映像文件需写入一存储器的一写入开始位置。

接着，如步骤S502，开机载入程序120验证开机信息文件111中记录的签名信息。当签名信息的验证不通过时(步骤S503的否)，如步骤S510，显示错误信息，并结束流程。当签名信息的验证通过时(步骤S503的是)，如步骤S504，开机载入程序120验证开机信息文件111中记录的总合检查值。当总合检查值的验证不通过时(步骤S505的否)，如步骤S510，显示错误信息，并结束流程。当总合检查值的验证通过时(步骤S505的是)，如步骤S506，开机载入程序120检查开机信息文件111中记录的版本信息。当版本信息不符合一既定版本时(步骤S507的否)，如步骤S510，显示错误信息，并结束流程。当版本信息符合既定版本时(步骤S507的是)，如步骤S508，开机载入程序120依据开机信息文件111中记录的可执行映像文件位置与可执行映像文件长度由区块储存装置110读取可执行映像文件112，并如步骤S509，依据开机信息文件111中记录的写入开始位置将可执行映像文件112复制至存储器130。当可执行映像文件112复制至存储器130之后，便可进行执行，并将嵌入式系统的控制权交给操作系统。

图6为一示意图是显示储存动态开机方法的程序代码的储存介质。程序产品包括可以使用于装置600，如计算机系统、或嵌入式系统中具有储存机器可读取程序代码的储存介质610。机器可读取程序代码至少包括程序代码611，用以由一区块储存装置读取一开机信息文件，其中开机信息文件至少记录一可执行映像文件于区块储存装置中的一可执行映像文件位置、相应可执行映像文件的一可执行映像文件长度、与可执行映像文件需写入一存储器的一写入开始位置；程序代码612，用以依据开机信息文件中记录的可执行映像文件位置与可执行映像文件长度读取可执行映像文件；以及程序代码613，用以依据开机信息文件中记录的写入开始位置将可执行映像文件复制至存储器，以完成嵌入式系统的开机作业。

机器可读取程序代码更包括程序代码(图6中未显示)，用以解读一封装设定文件以得到开机信息文件，且依据封装设定文件设定一可执行文件于存储器中的一执行位置，并将可执行文件封装为可执行映像文件；程序代码(图6中未显示)，用以验证开机信息文件中记录的一签名信息，且当签名信息的验证不通过时，停止将可执行映像文件复制至存储器；程序代码(图6中未显示)，用以验证开机信息文件中记录的一总合检查值，且当总合检查值的验证不通过时，停止将可执行映像文件复制至存储器；或程序代码(图6中未显示)，用以检查开机信息文件中记录的一版本信息，且当版本信息不符合一既定版本时，停止将可执行映像文件复制至存储器。

依据本发明实施例的开机信息文件产生程序可以结合至操作系统映像文件的建构流程中。图7为一流程图是显示依据本发明实施例的操作系统准备方法。值得注意的是，在此实施例中，是以Windows CE操作系统为例。首先，如步骤S701，产生相应一嵌入式系统的一系统配置文件，其中系统配置文件指定至少一特征。在此步骤中，主要是对于特定文件进行前置处理，其将系统里这些文件的模板改成符合系统需求的形式。这些文件包括四类文件：bib文件，用以说明需要涵盖在操作系统映像文件里的Windows CE文件；dat，用以描述文件系统，例如某个程序文件的储存位置；db，用以描述Windows CE.NET对象储存数据库；reg，系统注册表。接着，如步骤S702，依据系统配置文件与一制作文件编译连接相应特征需要的原始程序代码与链接库文件。其中，系统可以依据制作文件得知需要编译哪些程序代码，以及需要使用什么样的规则进行编译。之后，如步骤S703，将已经编译好的程序代码以及系统所需的各种文件复制到一个特定的目录下，且依据编译过的原始程序代码、链接库文件、与一封装设定文件产生一操作系统映像文件。之后，如步骤S704，解读封装设定文件，从而得到一开机信息文件。其中，开机信息文件至少记录操作系统映像文件于一区块储存装置中的一操作系统映像文件位置、相应操作系统映像文件的一操作系统映像文件长度、与操作系统映像文件需写入一存储器的一写入开始位置。当操作系统映像文件与开机信息文件产生之后，便可将其写入区块储存装置中。

因此，通过本发明提供的动态开机的系统与方法，与操作系统映像文件建构方法，可以将开机载入程序与操作系统映像文件独立进行开发，以增加开发效率，并减少因版本不兼容而造成的执行错误或除错困难。此外，当系统存储器调整或是操作系统映像文件更新时，开机载入程序便会自动依据更新后的操作系统映像文件进行运作，同时达到最大化存储器使用率的目的。

本发明的方法与系统，或特定型态或其部分，可以以程序代码的型态包含于实体介质，如软盘、光盘片、硬盘、或是任何其它机器可读取(如计算机可读取)储存介质，其中，当程序代码被机器，如计算机载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。本发明的方法与装置也可以以程序代码型态透过一些传送介质，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序代码被机器，如计算机接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理器实作时，程序代码结合处理器提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

100：动态开机系统

110：区块储存装置

111：开机信息文件

112：可执行映像文件

120：开机载入程序

130：存储器

140：可执行文件

150：封装设定文件

160：开机信息产生模块

400：开机信息文件数据结构

S501、S502、...、S510：操作步骤

600：装置

610：储存介质

611、612、613：程序代码

S701、S702、...、S704：操作步骤

Claims (15)

1、一种动态开机系统，适用于一嵌入式系统，其特征在于所述动态开机系统包括：

一存储器；

一区块储存装置，至少储存一可执行映像文件与一开机信息文件，其中该开机信息文件至少记录该可执行映像文件于该区块储存装置中的一可执行映像文件位置、相应该可执行映像文件的一可执行映像文件长度、与该可执行映像文件需写入该存储器的一写入开始位置；以及

一开机载入程序，用以当该嵌入式系统开机时，由该区块储存装置读取该开机信息文件，依据该开机信息文件中记录的该可执行映像文件位置与该可执行映像文件长度读取该可执行映像文件，并依据该开机信息文件中记录的该写入开始位置将该可执行映像文件复制至该存储器。

2、根据权利要求1所述的动态开机系统，其特征在于：更包括一开机信息产生模块，用以解读一封装设定文件，从而得到该开机信息文件。

3、根据权利要求2所述的动态开机系统，其特征在于：该封装设定文件是用以设定一可执行文件于该存储器中的一执行位置，并依据该封装设定文件将该可执行文件封装为该可执行映像文件。

4、根据权利要求1所述的动态开机系统，其特征在于：该开机载入程序更验证该开机信息文件中记录的一签名信息，且当该签名信息的验证不通过时，停止将该可执行映像文件复制至该存储器。

5、根据权利要求1所述的动态开机系统，其特征在于：该开机载入程序更验证该开机信息文件中记录的一总合检查值，且当该总合检查值的验证不通过时，停止将该可执行映像文件复制至该存储器。

6、根据权利要求1所述的动态开机系统，其特征在于：该开机载入程序更检查该开机信息文件中记录的一版本信息，且当该版本信息不符合一既定版本时，停止将该可执行映像文件复制至该存储器。

7、根据权利要求1所述的动态开机系统，其特征在于：该可执行映像文件为一操作系统映像文件。

8、一种动态开机方法，适用于一嵌入式系统，其特征在于所述动态开机方法包括下列步骤：

由一区块储存装置读取一开机信息文件，其中该开机信息文件至少记录一可执行映像文件于该区块储存装置中的一可执行映像文件位置、相应该可执行映像文件的一可执行映像文件长度、与该可执行映像文件需写入一存储器的一写入开始位置；

依据该开机信息文件中记录的该可执行映像文件位置与该可执行映像文件长度读取该可执行映像文件；以及

依据该开机信息文件中记录的该写入开始位置将该可执行映像文件复制至该存储器。

9、根据权利要求8所述的动态开机方法，其特征在于：更包括解读一封装设定文件，从而得到该开机信息文件。

10、根据权利要求9所述的动态开机方法，其特征在于：更包括依据该封装设定文件设定一可执行文件于该存储器中的一执行位置，并将该可执行文件封装为该可执行映像文件。

11、根据权利要求8所述的动态开机方法，其特征在于：更包括验证该开机信息文件中记录的一签名信息，且当该签名信息的验证不通过时，停止将该可执行映像文件复制至该存储器。

12、根据权利要求8所述的动态开机方法，其特征在于：更包括验证该开机信息文件中记录的一总合检查值，且当该总合检查值的验证不通过时，停止将该可执行映像文件复制至该存储器。

13、根据权利要求8所述的动态开机方法，其特征在于：更包括检查该开机信息文件中记录的一版本信息，且当该版本信息不符合一既定版本时，停止将该可执行映像文件复制至该存储器。

14、根据权利要求8所述的动态开机方法，其特征在于：该可执行映像文件包括一操作系统映像文件。

15、一种操作系统映像文件建构方法，其特征在于所述操作系统映像文件建构方法包括下列步骤：

产生相应一嵌入式系统的一系统配置文件，其中该系统配置文件指定至少一特征；

依据该系统配置文件与一制作文件编译连接相应该特征需要的原始程序代码与链接库文件；

依据编译过的该原始程序代码、该链接库文件、与一封装设定文件产生一操作系统映像文件；以及

解读该封装设定文件，从而得到一开机信息文件，其中该开机信息文件至少记录该操作系统映像文件于一区块储存装置中的一操作系统映像文件位置、相应该操作系统映像文件的一操作系统映像文件长度、与该操作系统映像文件需写入一存储器的一写入开始位置。

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