基于检测电路的同步控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于检测电路的同步控制方法及系统，该系统包括计算机系统、检测电路和复位开关，检测电路输入端通过GPIO接口和LPC总线接口与计算机系统连接，检测电路输出端与复位开关连接，检测电路包括：定时器、接收信号判断模块、超时周期设置模块及复位系统,接收信号判断模块与计算机系统连接,定时器、超时周期设置模块和复位系统分别与接收信号判断模块连接,复位系统连接复位开关。本发明具有提高国产处理器计算机系统的稳定性及容错性的优点。
【专利说明】基于检测电路的同步控制方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机领域，具体地，涉及一种提升国产处理器计算机系统的稳定性 的基于检测电路的同步控制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前，基于国产处理器的计算机系统大都处于起步阶段，自主的关键软硬件已经 有一大批厂家取得了研究成果，目前这些厂家正在积极的将成果应用到各型装备或项目中 进行验证的改进。然而，由于国产处理器的批量、使用历史远不及国外芯片，可能存在某些 瑕疵；国产操作系统的成熟度、使用历史也远不如国外产品，在使用中可能暴露一些考虑不 周的情况，且国产调试手段相对比较匮乏。因此，虽然国产核心电子元器件经过十数年的发 展已经基本可应用于装备的设计和研制，但是芯片应用和推广并不成熟，未能形成一整套 基于国产处理器良性发展的机制，目前运用的芯片还存在一些问题。为了解决或者规避这 些问题，拓展国产处理器的应用范围，促进国产处理器技术不断提升，需要在应用过程中采 用各种技术和手段，保障基于国产处理器设计的自主可控计算平台稳定性和可靠性，对于 国产计算机系统的稳定性方面，国内各研究领域的相关厂家一直在进行深入探索。
[0003] 国产计算机系统稳定性设计中经常遇到两种情形：一是计算机系统上电启动过程 由于受到外部干扰偶尔出现时序不正常的情形，使系统不能正常启动；二是系统运行应用 程序时，出现不可预知的严重错误，导致系统死机。如图1所示，传统的典型计算机系统出 现这些情形时需要人为干预，确认系统状态并重新启动系统，本发明提出的基于检测电路 的同步控制方法可以快速而有效的解决系统启动失败或运行应用程序死机的问题。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于检测电路的同步控制方法 及系统。
[0005] 根据本发明提供的一个方面，提供一种基于检测电路的同步控制方法，包括以下 步骤：
[0006] 步骤（1)系统上电运行，检测电路开始工作，固件通过设置处理器的GPI0电平变 化通知检测电路系统工作正常，如果检测电路在预设时间内未收到通知，即产生系统复位 信息发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统；
[0007] 步骤（2)当固件初始化完成，通过总线控制检测电路将检测电路的超时时间T0设 置为略大于系统启动阶段的时间，使检测电路设置生效；
[0008] 步骤（3)系统启动阶段结束后，若检测电路在时间T0内接收到系统启动正常的通 知，则检测电路复位功能暂时禁止，进入应用程序运行阶段，否则，检测电路产生系统复位 信息发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统；
[0009] 步骤（4)根据具体应用环境的要求，通过总线设置检测电路的超时时间，使能检 测电路恢复复位功能后启动服务程序；
[0010] 步骤（5)服务程序以略小于检测电路的超时时间T为周期通知检测电路系统工作 正常，若检测电路在时间Τ内接收到程序运行正常的通知，则继续运行服务程序；否则，检 测电路产生系统复位信息发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统。
[0011] 优选地，复位机制采用检测电路的输出信号和复位按键的输出信号经过逻辑与门 后产生的输出信号作为系统的复位信号。
[0012] 优选地，步骤（1)包括以下步骤：
[0013] 步骤（11)系统上电运行，检测电路开始工作；
[0014] 步骤（12)若用户通过在加载操作系统之前按功能键进入固件的调试模式，检测 电路将自动关闭复位功能；否则，执行步骤（13);
[0015] 步骤（13)开始加载操作系统文件，跳入系统入口地址，成功进入操作系统，在这 期间，若出现失败，则系统发送启动失败通知给检测电路，检测电路发送复位信息至复位开 关，启动复位机制，重新启动系统。
[0016] 优选地，检测电路的超时时间设置范围为0. 01s至655. 35s。
[0017] 优选地，步骤（1)中的检测电路超时预设时间为2s ;步骤（2)中的检测电路的超 时时间T0为25s ;加载操作系统到系统运行应用程序之间检测电路的超时时间为T，步骤 (5)中的检测电路的超时时间T为15s。
[0018] 优选地,总线为LPC总线。
[0019] 根据本发明的另一个方面，提供一种基于检测电路的同步控制系统，包括：计算机 系统、检测电路和复位开关，检测电路输入端通过GPI0接口和LPC总线接口与计算机系统 连接，检测电路输出端与复位开关连接，包括：定时器、接收信号判断模块、超时周期设置模 块及复位系统，接收信号判断模块与计算机系统连接，定时器、超时周期设置模块和复位 系统分别与接收信号判断模块连接，复位系统连接复位开关，超时周期设置模块与计算机 系统连接。
[0020] 优选地，检测电路的输出信号和复位按键的输出信号经过逻辑与门后产生的输出 信号作为系统的复位信号。
[0021] 优选地，复位开关为复位按钮或上电复位电路。
[0022] 本发明通过检测电路确保系统在整个工作过程中，包括启动阶段和应用程序运行 阶段，可以在系统遇到异常死机时进行有效处理，使系统能够重新处于工作状态。与现有技 术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明通过设计检测电路在系统启动阶段和系统运 行阶段进行分段测试，差别控制，针对国产处理器计算机系统的各类故障引起的系统挂死 进行及时恢复，重新进入正常工作状态，具有提高国产处理器计算机系统的稳定性及容错 性的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0024] 图1为现有国产计算机系统的结构原理图；
[0025] 图2为本发明中检测电路的原理框图；
[0026] 图3为本发明基于检测电路的同步控制系统的结构原理图；
[0027] 图4为本发明实施例的基于检测电路的同步控制系统结构示意图；
[0028] 图5为本发明基于检测电路的同步控制方法的流程原理图；
[0029] 图6为本发明基于检测电路的同步控制方法在系统启动过程中的流程原理图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0031] 请参阅图3,一种基于检测电路的同步控制系统，包括：计算机系统、检测电路和 复位开关，检测电路输入端通过GPI0接口和LPC总线接口与计算机系统连接，检测电路输 出端与复位开关连接。
[0032] 请参阅图2,检测电路包括：定时器、接收信号判断模块、超时周期设置模块及复 位系统，接收信号判断模块与计算机系统连接，定时器、超时周期设置模块和复位系统分 别与接收信号判断模块连接，复位系统连接复位开关，超时周期设置模块与计算机系统连 接。
[0033] 检测电路主要用于监控、管理系统的运行状态，并对处于异常状态中的CPU进行 复位操作，使其能重新工作。检测电路基于系统现有的CPLD芯片通过软件代码实现。
[0034] CLK0作为外部时钟输入信号，检测电路内部集成一个定时器，作为检测电路的工 作时钟。国产处理器与检测电路之间通过GPI0接口及LPC总线接口连接。复位开关主要用 于禁能复位功能以及输出复位信号。检测电路通过GPI01引脚接收CPU的使能信号，启动 检测电路开始工作。通过GPI02引脚周期性接收工作状态信号，以监控CPU工作状态。在 系统不同的运行阶段，检测电路的超时周期设置模块通过LPC总线接收CPU发送的不同的 周期设置信号，根据其设置合理的超时周期。复位系统主要用于禁能复位功能以及输出复 位信号。检测电路的接收信号判断模块实时监控在规定的超时时间内是否收到CPU发送的 系统状态正常信号，若未接收则启动复位系统向CPU发送复位信号，以保证系统在受到干 扰时仍然能够维持正常的工作状态。
[0035] 具体地，检测电路的输出信号和复位按键的输出信号经过逻辑与门后产生的输出 信号作为系统的复位信号。复位开关为复位按钮或上电复位电路。
[0036] 检测电路提供GPI0和LPC总线两种方式使系统能够方便地通知系统的运行状态。 复位后监控电路默认使用GPI0通知方式，且超时时间为2s。当LPC总线初始化结束后，软 件可以通过LPC总线配置检测电路的通知方式和超时时间。
[0037] 如图3所示，实施例的基于检测电路的同步控制系统结构示意图，该系统是一个 基于国产处理器的计算机系统，该系统在操作系统启动过程中偶发过几次固件卡死情况， 按复位键重启后正常。经反复测试，该现象难以复现。针对这一情况，设置本发明的检测电 路机制，对固件启动过程中可能存在的卡死现象进行自动复位处理。检测电路在系统现有 的CPLD芯片内通过软件代码实现。国产处理器与检测电路之间通过GPI0接口和LPC总线 接口实现发送使能和设置信号功能，检测电路一旦在规定的时间内未收到处理器发送的系 统状态正常信息，从而判断处理器出现故障，立即启动复位机制，发送复位信号至处理器， 让系统进入正常的运行状态。
[0038] 本发明在国产处理器计算机系统启动过程或者应用程序运行过程中，出现不可预 知的错误导致系统死机时，检测电路可以实现自动复位功能。对系统启动进行分段监控，在 LPC总线未初始化之前默认采用GPI0通知，在LPC初始化之后采用LPC通知系统状态。系 统启动过程中分别监控了 LPC总线连接过程、LPC连接完成到加载操作系统之前、加载操作 系统到系统运行应用程序这三个阶段。
[0039] 本发明的超时时间可配置，可配置的超时时间范围为0. 01s至655. 35s，超时时间 精度为0.01s。在系统运行过程中根据不同阶段的实际启动时间设置不同的超时时间周期。
[0040] 本发明还提供本发明提供一种自动检测系统运行状态并在出现死机时自动复位 的方法：系统上电后首先进入固件启动，即完成计算机的基本输入/输出系统BIOS (Basic Input/output System)的初始化，启动完成后加载操作系统文件镜像，随后跳入操作系统 入口地址，登陆操作系统，之后运行应用程序。上电后在固件启动的同时，检测电路也开始 工作，监控系统整个过程的运行状态。整个过程包括系统启动阶段和应用程序运行阶段，系 统和检测电路的运行状态如图5所示。
[0041] 系统启动阶段：系统上电开始运行，检测电路即开始工作。固件通过设置处理器的 GPI0电平变化通知检测电路系统工作正常，如果检测电路在2s内未收到通知，即产生系统 复位信息；当固件初始化完成LPC总线（或其他总线），通过LPC总线控制检测电路将检测 电路的超时时间T0设置为略大于系统启动阶段的时间，使检测电路设置生效；系统启动阶 段结束后检测电路复位功能暂时禁止，然后进入应用程序运行阶段。
[0042] 应用程序运行阶段：根据具体应用环境的要求，通过LPC总线设置检测电路的超 时时间，使能检测电路恢复复位功能后启动一个服务程序，服务程序以T为周期通知检测 电路系统工作正常。T为略小于检测电路的超时时间。
[0043] 请参阅图5,一种基于检测电路的同步控制方法，包括以下步骤：
[0044] S1 :系统上电运行，检测电路开始工作，固件通过设置处理器的GPI0电平变化通 知检测电路系统工作正常，如果检测电路在预设时间内未收到通知，即产生系统复位信息 发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统。
[0045] 检测电路在系统启动过程中的状态变化如图6所示，系统上电后，固件开始执行 同时立即启动检测电路，固件执行的全过程启用检测电路，确保在进入操作系统之前系统 异常死机时自动复位。用户通过在加载操作系统之前按功能键进入固件的调试模式，检测 电路将自动关闭复位功能。反之，则开始加载操作系统文件，跳入系统入口地址，成功进入 操作系统。在这期间，若出现失败，则检测电路发送复位信号给系统，具体包括以下步骤：
[0046] S11 :系统上电运行，检测电路开始工作；
[0047] S12:若用户通过在加载操作系统之前按功能键进入固件的调试模式，检测电路将 自动关闭复位功能；否则，执行步骤（13);
[0048] S13:开始加载操作系统文件，跳入系统入口地址，成功进入操作系统，在这期间， 若出现失败，则系统发送启动失败通知给检测电路，检测电路发送复位信息至复位开关，启 动复位机制，重新启动系统。
[0049] S2 :当固件初始化完成，通过总线控制检测电路将检测电路的超时时间T0设置为 略大于系统启动阶段的时间，使检测电路设置生效；
[0050] S3 :系统启动阶段结束后，若检测电路在时间TO内接收到系统启动正常的通知， 则检测电路复位功能暂时禁止，进入应用程序运行阶段，否则，检测电路产生系统复位信息 发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统；
[0051] S4:根据具体应用环境的要求，通过总线设置检测电路的超时时间，使能检测电路 恢复复位功能后启动服务程序；
[0052] S5 :服务程序以略小于检测电路的超时时间T为周期通知检测电路系统工作正 常，若检测电路在时间T内接收到程序运行正常的通知，则继续运行服务程序；否则，检测 电路产生系统复位信息发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统。
[0053] 检测电路的超时时间设置范围为0. 01s至655. 35s。本系统中，默认情况下设置步 骤（l)LPC总线连接过程中检测电路的超时时间为2s (单位为秒）；步骤（2)中LPC连接完 成到加载操作系统之前检测电路的超时时间T0为25s ;步骤（5)中加载操作系统到系统运 行应用程序之间检测电路的超时时间为T，系统默认设置T为15s。可通过设置环境变量T 的值，指定从加载操作系统到程序跳入操作系统这段时间的检测电路超时时间。该时间取 决于加载操作系统方式（网络或本地硬盘），被加载的操作系统的大小。
[0054] 进一步地，总线为LPC总线；复位机制采用检测电路的输出信号和复位按键的输 出信号经过逻辑与门后产生的输出信号作为系统的复位信号。
[0055] 本发明在系统中集成了自动检测电路，用于在系统运行过程中出现死机时进行自 动复位。集成检测电路的计算机系统能够确保系统在整个工作过程中，包括启动阶段和应 用程序运行阶段，可以在系统遇到异常死机时进行有效处理，使系统能够重新处于工作状 态，提升国产处理器系统工作的稳定性和容错性。
[0056] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
【权利要求】
1. 一种基于检测电路的同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤（1)系统上电运行，检测电路开始工作，固件通过设置处理器的GPIO电平变化通 知检测电路系统工作正常，如果检测电路在预设时间内未收到通知，即产生系统复位信息 发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统； 步骤（2)当固件初始化完成，通过总线控制检测电路将检测电路的超时时间TO设置为 略大于系统启动阶段的时间，使检测电路设置生效； 步骤（3)系统启动阶段结束后，若检测电路在时间TO内接收到系统启动正常的通知， 则检测电路复位功能暂时禁止，进入应用程序运行阶段，否则，检测电路产生系统复位信息 发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统； 步骤（4)根据具体应用环境的要求，通过总线设置检测电路的超时时间，使能检测电 路恢复复位功能后启动服务程序； 步骤（5)服务程序以略小于检测电路的超时时间T为周期通知检测电路系统工作正 常，若检测电路在时间T内接收到程序运行正常的通知，则继续运行服务程序；否则，检测 电路产生系统复位信息发送至复位开关，启动复位机制，重新启动系统。
2. 根据权利要求1所述的基于检测电路的同步控制方法，其特征在于，所述复位机制 采用检测电路的输出信号和复位按键的输出信号经过逻辑与门后产生的输出信号作为系 统的复位信号。
3. 根据权利要求1所述的基于检测电路的同步控制方法，其特征在于，步骤⑴包括以 下步骤： 步骤（11)系统上电运行，检测电路开始工作； 步骤（12)若用户通过在加载操作系统之前按功能键进入固件的调试模式，检测电路 将自动关闭复位功能；否则，执行步骤（13); 步骤（13)开始加载操作系统文件，跳入系统入口地址，成功进入操作系统，在这期间， 若出现失败，则系统发送启动失败通知给检测电路，检测电路发送复位信息至复位开关，启 动复位机制，重新启动系统。
4. 根据权利要求1所述的基于检测电路的同步控制方法，其特征在于，检测电路的超 时时间设置范围为〇. 〇ls至655. 35s。
5. 根据权利要求4所述的基于检测电路的同步控制方法，其特征在于，步骤⑴中所述 的检测电路超时预设时间为2s ;步骤（2)中所述的检测电路的超时时间T0为25s ;加载操 作系统到系统运行应用程序之间检测电路的超时时间为T，步骤（5)中所述的检测电路的 超时时间T为15s。
6. 根据权利要求1所述的基于检测电路的同步控制方法，其特征在于，所述总线为LPC 总线。
7. -种基于检测电路的同步控制系统，其特征在于，包括：计算机系统、检测电路和复 位开关，所述检测电路输入端通过GPI0接口和LPC总线接口与所述计算机系统连接，所述 检测电路输出端与所述复位开关连接，所述检测电路包括：定时器、接收信号判断模块、超 时周期设置模块及复位系统，所述接收信号判断模块与计算机系统连接，所述定时器、超 时周期设置模块和复位系统分别与接收信号判断模块连接，复位系统连接复位开关，所述 超时周期设置模块与所述计算机系统连接。
8. 根据权利要求7所述的基于检测电路的同步控制系统，其特征在于，所述检测电路 的输出信号和复位按键的输出信号经过逻辑与门后产生的输出信号作为系统的复位信号。
9. 根据权利要求7所述的基于检测电路的同步控制系统，其特征在于，所述复位开关 为复位按钮或上电复位电路。
【文档编号】G06F11/22GK104156289SQ201410326126
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】李永强, 陈巧妹 申请人:中国电子科技集团公司第三十二研究所