一种软硬件结合的嵌入式设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种软硬件结合的嵌入式设备及方法，属于高可靠存储领域。一种软硬件结合的高可靠存储方法，设备上电后处理器加载运行bootloader程序，bootloader实现软件程序和软件程序备份的校验，并将校验结果存储在自检RAM区；选择校验正确的软件程序或者备份程序进行加载，加载起来的软件程序读取RAM区存储的自检结果；若其中一份软件程序出错，使用无感修复法修复出错的程序，同时所述软件程序采用真伪花码法和代码清除法来提高存储可靠性。本发明专利技术从硬件和软件两个方面提高存储可靠性，比其它仅通过软件或硬件的存储可靠性设计覆盖更长的数据保持期和成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种软硬件结合的嵌入式设备及方法
本专利技术属于高可靠存储领域，尤其是一种软硬件结合的嵌入式设备及方法。
技术介绍
现有高可靠存储产品设计主要使用自带EDAC存储器件、硬件冗余备份实现，通常成本高且设计结构复杂。在产品使用周期内，由于存储器件自身工艺制造过程中的偶发缺陷，数据保持能力降低，导致存储的“数据位改变”；系统使用中电源异常波动，造成“数据被异常改写”，将导致系统失效。在高可靠存储应用领域，这两种故障在器件筛选、产品测试中无法剔除，在产品使用中发生会带来巨大损失。目前这两种故障无法通过现有的嵌入式设备存储设计有效解决此类问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决存储体长期使用和存储过程中“数据位改变”和“数据被改写”的存储故障，提供一种软硬件结合的嵌入式设备及方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种软硬件结合的嵌入式设备，其特征在于，包括存储器件、处理器和掉电检测电路；所述存储器件内存储有bootloader程序、软件程序和软件程序备份组成，当设备上电后，所述bootloader程序用于校验软件程序和软件程序备份，选择校验正确的软件程序进行加载和执行，若其中一份程序出错，则加载的软件程序或软件程序备份利用正确软件程序修复出错的软件程序；所述掉电检测电路用于在掉电瞬间触发一个高优先中断给处理器；所述处理器用于在设备上电后加载所述bootloader程序，还用于在接收到高优先中断时对存储器件进行保护。进一步的，所述存储器件还采用真伪花码法来提高存储可靠性。进一步的，所述真伪花码法为：存储器件的擦除和写操作由花码进行控制，默认值为伪花码；当存储器件进行数据更新时，将伪花码更新成真花码，数据更新完成后，恢复为伪花码。进一步的，所述花码为存储器操作命令序列。进一步的，还包括RAM区，利用正确软件程序修复出错的软件程序的具体过程为：当设备上电后，所述bootloader程序校验软件程序和软件程序备份，并将校验结果存储在RAM区；基于所述校验结果，处理器选择校验正确的软件程序或软件程序备份进行加载，加载的软件程序或软件程序备份读取RAM区的自检结果；若自检结果显示一份软件程序出错，则利用正确软件程序修复出错的软件程序。进一步的，所述存储器件还采用代码清除法来提高存储可靠性；所述代码清除法为：在加载的软件程序或软件程序备份跳转之前，存储器件的擦除和写入操作的代码全部清除为空语句或待机的安全指令。进一步的，还包括FPGA，所述FPGA内设计有写使能/禁止命令序列，用于控制存储器件的写功能；当处理器在接收到高优先中断时，利用FPGA的写封锁对存储器件进行保护。进一步的，利用FPGA的写封锁对存储器件进行保护时，所述FPGA执行完成命令序列不低于30ms，并给出完成状态。本专利技术的软硬件结合的嵌入式设备的高可靠存储方法：当设备上电后，处理器加载所述bootloader程序，所述bootloader程序校验软件程序和软件程序备份，若其中一份程序出错，则利用正确软件程序修复出错的软件程序；当掉电时，所述掉电检测电路在掉电瞬间触发一个高优先中断给处理器，处理器在接收到高优先中断时对存储器件进行保护。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的软硬件结合的嵌入式设备及方法，从硬件软件两方面同时提高存储器件的可靠性，比其它仅通过软件或硬件的存储可靠性设计覆盖更长的数据保持期和成本低等优点。针对目前存储器件“数据位改变”和“数据被改写”的存储故障，本专利技术的软件程序采用冗余备份，能够自行修复出错的软件程序；采用掉电检测电路从硬件方面来提高存储的可靠性，处理器在掉电瞬间对存储器件进行保护，防止存储器件的数据被破坏；本专利技术可以有效解决存储器件使用过程中数据被破坏等故障模式，在存储器件失效前可保证存储数据的正确性和延长数据保持期。本专利技术在嵌入式设备进行了反复上下电试验验证，结果表明，存储器件的可靠性得到了提高。进一步的，通过采用FPGA写封锁在掉电瞬间将存储器件保护起来，从硬件、FPGA和软件方面三位一体来提高存储可靠性。附图说明图1为软硬件结合的嵌入式设备的一个实施方式框图原理；图2为软硬件结合的嵌入式设备的另一个实施方式的结构示意图；图3为掉电检测电路的结构示意图；图4为在下电过程出现片选或读写操作的时刻。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1，图1为软硬件结合的嵌入式设备的一个实施方式的框图原理，一种软硬件结合的嵌入式设备，包括存储器件、处理器和掉电检测电路；存储器件内存储有bootloader程序、软件程序和软件程序备份，当设备上电后，所述bootloader程序用于校验软件程序和软件程序备份，若其中一份程序出错，则利用正确软件程序修复出错的软件程序；掉电检测电路用于在掉电瞬间触发一个高优先中断给处理器；处理器用于在设备上电后加载所述bootloader程序，还用于在接收到高优先中断时对存储器件进行保护。本实施方式的软硬件结合的嵌入式设备，从硬件-掉电检测电路，软件-软件程序和软件程序备份的校验两方面同时提高存储器件的可靠性，比其它仅通过软件或硬件的存储可靠性设计覆盖更长的数据保持期和成本低等优点。基于上述实施方式的软硬件结合的嵌入式设备的工作方法，包括以下步骤：当设备上电后，处理器加载所述bootloader程序，所述bootloader程序校验软件程序和软件程序备份，若其中一份程序出错，则利用正确软件程序修复出错的软件程序；当掉电时，所述掉电检测电路在掉电瞬间触发一个高优先中断给处理器，处理器在接收到高优先中断时对存储器件进行保护。参见图2，图2为软硬件结合的嵌入式设备的另一个实施方式的结构示意图，设备组成主要包括处理器(自带RAM)、FPGA、外部SRAM、FLASH存储器件和掉电检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软硬件结合的嵌入式设备，其特征在于，包括存储器件、处理器和掉电检测电路；/n所述存储器件内存储有bootloader程序、软件程序和软件程序备份，当设备上电后，所述bootloader程序用于校验软件程序和软件程序备份，选择校验正确的软件程序进行加载和执行，若其中一份程序出错，则加载的软件程序或软件程序备份利用正确软件程序修复出错的软件程序；/n所述掉电检测电路用于在掉电瞬间触发一个高优先中断给处理器；/n所述处理器用于在设备上电后加载所述bootloader程序，还用于在接收到高优先中断时对存储器件进行保护。/n

【技术特征摘要】
1.一种软硬件结合的嵌入式设备，其特征在于，包括存储器件、处理器和掉电检测电路；
所述存储器件内存储有bootloader程序、软件程序和软件程序备份，当设备上电后，所述bootloader程序用于校验软件程序和软件程序备份，选择校验正确的软件程序进行加载和执行，若其中一份程序出错，则加载的软件程序或软件程序备份利用正确软件程序修复出错的软件程序；
所述掉电检测电路用于在掉电瞬间触发一个高优先中断给处理器；
所述处理器用于在设备上电后加载所述bootloader程序，还用于在接收到高优先中断时对存储器件进行保护。


2.根据权利要求1所述的软硬件结合的嵌入式设备，其特征在于，所述存储器件还采用真伪花码法来控制存储器件的擦除和写操作。


3.根据权利要求2所述的软硬件结合的嵌入式设备，其特征在于，所述真伪花码法为：
存储器件的擦除和写操作由花码进行控制，默认值为伪花码；
当存储器件进行数据更新时，将伪花码更新成真花码，数据更新完成后，恢复为伪花码。


4.根据权利要求3所述的软硬件结合的嵌入式设备，其特征在于，所述花码为存储器操作命令序列。


5.根据权利要求1所述的软硬件结合的嵌入式设备，其特征在于，还包括自带的RAM区，利用正确软件程序修复出错的软件程序的具体过程为：
当设备上电后，所述bootloader程序校验软件程序和软件程序备份，并将校验结果存储在RAM自检结果预留区；
基于所述校验结果，处理器选择...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁一凡，宋炜斌，田卫，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61