KR20110051957A - 임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임베디드 장치에서 사용하는 운용체제 내에 각각의 소프트웨어 모듈에 탑재된 내용을 응용소프트웨어에 기록하여 상태값들을 사용자 포트로 전송하고, 초소형 연산 처리장치에 의하여 오류검출에 따른 복구가 가능하도록 목적하는 기능을 수행하지 않을 경우 일정의 시퀀스에 의해 시스템의 초기상태로 복구가 가능하도록 한 것으로서, 그 특징적인 구성은 운영체제 내의 각 커널들을 설치할 수 있도록 해당 레지스트리에 접근할 수 있는 MMI모듈을 이용하여 설치 및 설정하는 제1단계(S1); 운영체제 내에 별도의 목적달성용 응용소프트웨어를 탑재하여 일정 주기 또는 비주기적으로 User Port를 이용하여 소정의 패킷을 전송하는 제2단계(S2); 일정 주기 또는 비주기적으로 소정의 패킷을 전송시 목적달성용 응용소프트웨어에 내장형 및 시작번지나 해당커널들의 번지를 검색하여 소정의 패킷을 작성하여 전송하는 제3단계(S3); 운영체제와 동기되게 작동되고 그 운영체제의 감시 및 초기화 목적으로 구비된 MPU의 소정 패킷을 이용하여 오류 또는 수신 불능 상태 검출시 초기화 신호를 발생시켜 재부팅 시켜주는 제4단계(S4)를 포함하여 구성된 것이다.
임베디드, 운영체제, 오류, 검출, 초기화

Description

임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법{error detection and recovery method of embedded System}
본 발명은 임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 임베디드 장치에서 사용하는 운용체제 내에 각각의 소프트웨어 모듈 등을 탑재하고 이들의 탑재내용을 응용소프트웨어에 기록하여 상태값들을 실시간 사용자 포트(user port)로 전송하고, 별도로 구비된 감시 목적의 초소형 연산 처리장치(MPU : micro processor unit)에 의하여 오류검출에 따른 복구가 가능하도록 목적하는 기능을 수행하지 않을 경우 일정의 시퀀스에 의해 시스템의 초기상태로 복구가 가능하도록 한 임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 전자기기(이하 "하드웨어"라 한다)의 내부에는 그 하드웨어의 동작을 제어하는 프로그램(이하 "소프트웨어"라 한다)이 설치되어 있는 것으로서, 상기 소프트웨어는 전자기기의 특성 및 용도에 따라서, 사용자가 설치할 수도 있다.
또는 특정한 기능을 수행하는 하드웨어의 경우에는 그 내부에 특정 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어가 내장되며, 이러한 장치를 임베디드 장치라 한다.
상기 임베디드 시스템(Embedded System, 내장형 시스템)은 시스템을 동작시키는 소프트웨어를 하드웨어에 내장하여 특수한 기능만을 가진 컴퓨터 시스템이며, 개인용 컴퓨터(PC)와는 달리 특정한 요구 사항을 가지고 있으며, 미리 정의된 작업(task)만을 수행한다.
일예로 PDA와 같이 RAM(Random Access Memory)을 이용하여 데이터를 백업(back-up)하는 임베디드 장치에서는, RAM을 작업영역과 저장영역으로 구분하여 사용하고 있다.
작업영역은 OS(Operating System) 및 어플리케이션 프로그램이 로드되며, 사용자로부터 입력된 데이터가 임시로 기록되는 영역이며, 저장영역은 응용프로그램의 설치 및 사용자 입력데이터가 백업되는 영역이다.
또한, 임베디드 장치는, 작업수행 중 시스템의 동작이 중단된 경우, 시스템을 재가동시키기 위한 리셋(reset)모드를 구비한다.
리셋모드는 소프트리셋(soft reset)과 하드리셋(hard reset)으로 구분할 수 있다.
하드리셋은 RAM에 기록된 내용을 모두 삭제하면서 최초 전원 투입시와 마찬가지로 부팅(booting)동작을 수행하는 데 반해, 소프트 리셋은 RAM에 기록된 작업영역의 데이터만을 삭제하고, 저장영역의 기록 내용은 보존하면서 부팅을 수행하도록 설계되어 있다.
하드리셋 및 소프트리셋에 따른 부팅동작을 각각 콜드(cold)부팅과 웜(warm)부팅이라 한다.
도 1은 종래 임베디드 장치의 소프트리셋 및 하드리셋 동작을 설명하는 순서도이다.
임베디드 장치는, 작업수행 중 현재 작업 프로그램이 무한루프에 빠지거나 응용프로그램들끼리의 충돌 또는 커널(kernel)이상 등이 발생하여 시스템이 헹(Hang)된 상태에서(S110), 사용자로부터 하드리셋 및 소프트리셋 중 어느 한 리셋명령이 선택적으로 지시되면(S120), 선택된 리셋명령에 따라 해당하는 리셋동작을 수행한다(S130).
소프트리셋명령이 입력되어 소프트리셋 인터럽트가 발생되면(S122), OS 영역의 커널인터럽트 핸들러에서 소프트리셋 인터럽트 발생에 따른 소프트리셋 루틴을 수행한다.
즉, 소프트리셋 루틴에 따라 웜부팅을 수행한다(S132). 또한, 임베디드 장치는, 시스템이 헹된 상태에서(S110), 사용자로부터 외부입력핀을 통해 하드리셋명령이 입력되는 경우에는(S124), OS의 커널인터럽트 핸들러를 거치지 않고, 곧 바로 최초 전원 투입시와 마찬가지로 하드웨어적인 초기화를 수행한다.
다시 말해 외부입력핀에 의한 하드리셋명령에 따라 콜드부팅을 수행한다(S134).
위와 같은 임베디드 장치의 리셋제어방법에서 사용자는 일반적으로 소프트리셋을 먼저 시도한 후, 장치로부터 아무런 응답이 없는 경우에, 하드리셋을 시도하게 된다. 이는, RAM에 기록된 데이터를 보존하면서 시스템을 재가동시키기 위한 행동이며, 소프트리셋의 시도에 대해서 시스템에서 응답이 없으면, 커널이 죽은 경우 이므로, 즉, 커널 이상이 발생한 경우이므로, 사용자는 장치를 다시 이용하기 위하여 어쩔 수 없이 하드리셋을 시도하게 되는 것이다.
그러나 데스크탑형 개인용 컴퓨터에 익숙한 사용자들은 임베디드 장치에서는 하드리셋에 의해 RAM에 기록된 데이터가 모두 삭제되는 것을 미쳐 숙지하지 못한 상태에서 하드리셋을 수행하는 경우도 종종 발생한다.
그러나 상기와 같은 종래 임베디드 장치의 초기화 방법에 있어서는, 사용자가 실수로 또는 기기의 재가동을 위하여 하드리셋을 수행하게 되면, RAM에 기억된 데이터가 모두 삭제되므로, 즉, PDA와 같은 휴대용 기기에 있어서는, 하드리셋이 수행되면, 공장 출하시의 상태로 시스템이 복귀되므로, 사용자는 이전 설정하였던 이용환경 데이터, 응용프로그램 및 백업데이터까지 모두 잃게되어 낭패를 보게 되는 경우가 발생할 수 있었다.
상술한 바와 같이 임베디드 시스템은 초기 전원이 투입되면 부팅이 이루어지며 자가진단 과정을 거쳐 운영체제에 접근하는 것이며, 운영체제의 설치환경에 따라서 다양한 응용프로그램을 구동시킬 수 있는 임베디드 시스템을 4비트, 8비트, 16비트 등과 같은 MPU를 탑재한 소규모 장치부터 고속 대용량 셋탑박스 등 다양하다.
첨부도면 도 2는 종래의 임베디드시스템의 운영체제내의 소프트웨어의 모듈상태감시의 간략한 블록도 및 부팅 순서도이다.
여기에서 참조되는 바와 같이 보편적으로 임베디드 시스템에서의 운영체제는 그 핵심역할을 하는 소프트웨어의 모듈을 포함한 커널들로 구성되어 있다.
상기한 커널은 메모리가 인터럽 타이머 및 스케쥴 초기화 등에 관한 관리 기능 등을 수행한다.
그러나 상기한 기능을 보유한 임베디드 시스템에서 다양한 하드웨어나 소프트웨어를 적접 다루고 있기 때문에 목적 달성을 위한 응용프로그램은 항상 알 수 없는 불안정 상태에 노출되어 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 운영체제 내에 별도의 목적 달성용 응용소프트웨어를 탑재 실행하여 일정 주기적 실행상태를 User Port를 통하여 감시하며, 별도로 구비된 초기화 목적의 MPU에 전송하여 오류검출에 따른 시스템의 결함을 복구하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법은 운영체제 내의 각 커널들을 설치할 수 있도록 해당 레지스트리에 접근할 수 있는 MMI(Man-Machine Interface)모듈을 이용하여 설치 및 설정하는 제1단계; 운영체제 내에 별도의 목적 달성용 응용소프트웨어를 탑재하여 일정 주기 또는 비주기적으로 User Port를 이용하여 소정의 패킷을 전송하는 제2단계; 일정 주기 또는 비주기적으로 소정의 패킷을 전송시 목적달성용 응용소프트웨어에 내장형 및 시작번지나 해당커널들의 번지를 검색하여 소정의 패킷을 작성하여 전송하는 제3단계; 운영체제와 동기되게 작동되고 그 운영체제의 감시 및 초기화 목적으로 구비된 MPU(마이크로프로세서)의 소정의 패킷을 이용하여 오류 또는 수신 불능 상태 검출시 초기화 신호를 발생시켜 재부팅 시켜주는 제4단계로 구성된 것이다.
본 발명은 운영체제 내에 별도의 목적 달성용 응용소프트웨어를 탑재 실행하여 일정 주기적 실행상태를 User Port를 통하여 감시하며, 별도로 구비된 초기화 목적의 MPU에 전송하여 오류검출에 따른 시스템의 결함을 복구하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 특유의 효과가 있다.
기존의 임베디드시스템에 있어서는 일반적으로 워치독(Watch-Dog)IC를 사용하여 마이크로프로세서의 오류여부를 판단하였으나, 본 발명에 따르면 운영체제에 접근하여 형성한 패킷을 주고 받는 방식이므로 회로가 간단해지고 부품도 줄어 들어 하드웨어적인 비용이 절감되는 효과가 있다.
운영체제로부터 어시스트된 패킷은 통상적인 하드웨어적인 방법인 마이크로프로세서 및 워치독IC가 수행하는 오류체크 보다 더 신속하며 기존의 워치독IC의 오류체크 플레그(Flag)와 연동시키면 시스템의 신뢰성과 안정성을 높이는 효과가 있다.
본 발명에 따른 오류검출 방법은 마이크로프로세서를 채택하는 일반적인 임베디드 시스템에도 쉽게 적용가능하다. 통상적으로 PC의 MMI와 마이크로프로세스간에 데이터를 주고 받기 위해서는 통신규격이 필요하고 통신에 따르는 속도로 인한 문제는 물론 통신이 이루어지는 과정에서의 문제가 될 수 있으나 이러한 통신자체가 필요 없이 오류를 판별하므로 오류판단의 속도가 향상되고 효율성이 높아지는 효과가 있다.
임베디드 시스템에 있어서도 MMI가 요구된다면 통상적으로 Windows, Vista 등의 운영체제(OS)가 필요한데 이러한 MMI가 플레이(Play)되는 임베디드 시스템이라면 본 발명에 따른 오류검출 방법을 적용할 수 있어 호환성이 뛰어나며 상품가치도 크다.
과거에는 임베디드 시스템을 사용하는 환경이 매우 열악하여 하드웨어적 고장이나 오류가 많았으나 최근에는 소프트웨어적 오류가 주류를 이루고 있다. 이는 네트워크환경과 인터넷의 발달로 이에 따른 외부바이러스의 영향을 들 수 있고 또한 각종 인터넷 사이트에서 제공되는 유틸리티(Utility), Active-X 등과의 충돌도 무시할 수 없다. 기존의 방법으로는 이러한 정보를 임베디드 시스템이 판단할 길이 없었다. 본 발명에 따른 오류검출방법은 이러한 문제에 매우 효율적으로 대처하고 임베디드 시스템과 MMI를 보호하므로 유지보수를 위한 비용을 절감하는 효과가 있다.
본 발명을 나타낸 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 장치의 블록 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 전원관계 계통도이고, 도 6은 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 MMI모듈의 설치 및 설정과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 운영체제 내의 각 커널들을 설치할 수 있도록 해당 레지스트리에 접근할 수 있는 MMI(Man-Machine Interface)모듈을 이용하여 설치 및 설정하는 제1단계(S1)와, 운영체제 내에 별도의 목적달성용 응용소프트웨어를 탑재하여 일정 주기 또는 비주기적으로 User Port를 이용하여 소정의 패킷을 전송하는 제2단계(S2)와, 일정 주기 또는 비주기적으로 소정의 패킷을 전송시 목적달성용 응용소프트웨어에 내장형 및 시작번지나 해당커널들의 번지를 검색하여 소정의 패킷을 작성하여 전송하는 제3단계(S4) 및 운영체제와 동기되게 작동되고 그 운영체제의 감시 및 초기화 목적으로 구비된 MPU(마이크로프로세서)의 소정의 패킷을 이용하여 오류 또는 수신 불능 상태 검출시 초기화 신호를 발생시켜 재부팅 시켜주는 제4단계(S4)로 구성되는 것이다.
본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 장치의 구성은 도 4에 나타낸 바와 같다.
여기에서 참조되는 바와 같이 자동결함 복구장치(100)에는 User Port(111)와 주외부 I/O(140)가 마련되어 있고, Power ON시 입력신호(114) 및 Power ON시 완료신호(113)를 수신하는 타겟 임베디드 보드(110)와 USB 또는 외부메모리(130)가 구비된다.
그리고, 감시 및 초기화 목적의 I/O를 갖는 MPU(120)와 부수적 목적을 갖는 부외부 I/0(150)을 포함한다.
따라서, 사용자나 외부 시퀀스에 의해 PS ON(160)에 신호가 입력되면 MPU(120)는 임베디드보드(110)의 Power ON 완료신호(113)와 목적달성용 소프트웨어의 소정의 패킷전송신호를 감시한다.
임베디드 보드(110)내에 설치된 운영체제의 종류에 따라 다소의 차이는 있겠지만 운영체제내의 커널하에서 실행되는 목적달성용 소프트웨어는 어떠한 경우에도 소정의 시간에 소정의 패킷을 전송해 주어야 하는 기능을 제공하여야 한다.
이는 부가적인 기능을 수행하는 전송패킷의 수신 내용보다 전송패킷의 수신 유무가 더 중요한 목적을 가지고 있기 때문이다.
도 5는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 전원관계 계통으로써 도 4의 임베디드보드(110)의 주외부 I/O(140)와 MPU(120)의 부외부 I/O(150)의 역할들을 서로 견제하여 사용할 수 있도록 하여 상시 전원계통을 달리하는 것이 바람직하다.
한편, 도 6은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 운영체제내의 각각의 커널들을 설치할 수 있도록 해당 레지스터리를 접근할 수 있는 MMI모듈을 이용하여 설치 및 설정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도로서, MMI모듈내에 포함되어야 할 부트메모리 관리용 일례의 코드들이며 이는 사용목적, 환경, 사용자의 수준 등 다양한 여 건에 따라 USB 또는 외부메모리(130)에 존재할 수도 있다.
상술함 바와 같은 본 발명에 의하면 임베디드 시스템의 일반적인 사용 범주인 특수목적 또는 전용기기로써 기능이외에 사용자의 의지와 무관하게 인터넷망 등을 포함한 외부의 바이러스성 악성 프로그램 및 코드들은 목적달성용 소프트웨어에 어떠한 영향을 주게 되어 MPU(120)로부터 초기화 신호를 요청받게 되면, 초기화되어 초기설치 및 설정된 내용이외의 내용은 초기화 되므로 오류로 인한 기기의 오작동을 미연에 방지할 수 있는 것이다.
도 1은 종래 임베디드 장치의 소프트리셋 및 하드리셋 동작을 설명하는 순서도.
도 2는 종래의 임베디드시스템의 운영체제내의 소프트웨어의 모듈상태감시의 간략한 블록도 및 부팅 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 장치의 블록 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 전원관계 계통도.
도 6은 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 MMI모듈의 설치 및 설정과정을 설명하기 위한 흐름도.

Claims (1)

  1. 운영체제 내의 각 커널들을 설치할 수 있도록 해당 레지스트리에 접근할 수 있는 MMI(Man-Machine Interface)모듈을 이용하여 설치 및 설정하는 제1단계(S1);
    운영체제 내에 별도의 목적달성용 응용소프트웨어를 탑재하여 일정 주기 또는 비주기적으로 User Port를 이용하여 소정의 패킷을 전송하는 제2단계(S2);
    일정 주기 또는 비주기적으로 소정의 패킷을 전송시 목적달성용 응용소프트웨어에 내장형 및 시작번지나 해당커널들의 번지를 검색하여 소정의 패킷을 작성하여 전송하는 제3단계(S3);
    운영체제와 동기되게 작동되고 그 운영체제의 감시 및 초기화 목적으로 구비된 MPU(마이크로프로세서)의 소정의 패킷을 이용하여 오류 또는 수신 불능 상태 검출시 초기화 신호를 발생시켜 재부팅 시켜주는 제4단계(S4)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 임베디드 장치의 오류검출 및 복구방법.
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