专利名称：一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置的硬件实现， 属于嵌入式系统技术领域。
背景技术：
随着信息技术的不断发展，众多的手持设备因其低功耗及便携性已经成为大众化的上网设备。因此，应用于各种手持设备上的嵌入式操作系统也逐渐走入大众的视野中。 Linux是一个类UNIX内核以网络为核心支持多用户、多任务、多线程、多CPU的操作系统，是目前最有活力的操作系统之一。在稳定性和可靠性方面具有服务器操作系统的特性，常用来构筑各种服务器平台，具有很高的性价比；此外，Linux系统稍加修改裁剪，被用到嵌入式系统中有很大的应用前景。但是由于嵌入式系统存储设备采用Nand Flash，由于其制作工艺的原因，坏块是不可避免，为了最大程度的减少设备发生故障给人们的生产和生活带来不便，同时结合当前信息化服务模式，解决嵌入式设备的系统多为一次性系统，不具备修复与升级等功能的缺点。因此急需开发一种嵌入式设备一键还原的装置。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷和不足，以解决设备发生故障之后维修困难的难题，本发明提供了一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置。本发明的技术方案如下一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置，包括直流电源模块、开关控制模块、主处理器模块、主处理器启动控制模块、主处理器复位模块、协处理器模块、SD 卡模块和Nand Flash模块；其特征在于直流电源模块给整个系统供电；开关控制模块和协处理器模块相连接；协处理器通过通用IO 口分别与主处理器启动控制模块和主处理器的复位模块相连接；主处理器模块分别和SD卡模块和Nand Flash模块相连接；所述的协处理器为基于8051核具有可编程功能的的单片机。所述的开关模块，开关为按键开关。本发明一键还原装置采用模块化结构，方便调试，安装。用户通过开关控制模块进行一键还原控制，协处理器检测到用户的请求，发送信号给主处理器启动控制模块和主处理器复位模块，主处理器在重启过程中检测协处理器的状态为请求一键还原，主处理器读取SD卡中数据并将其写入Nand Flash存储区，完成一键还原工作。本方法开发周期短，实用性强，在开发难度、工作量、成本上有较为明显优势，适用于嵌入式Linux平台的一键还原。一键还原装置中各部件的工作功能如下1)开关控制模块用来等待用户一键还原输入请求。2)协处理器模块用来检测用户一键还原的请求，并通过通用IO 口设置主处理器检测启动信号线电平，通过控制主处理器复位模块来控制主处理器的重新启动，在检测到一键还原结束之后再次控制主处理器复位模块使主处理器重新启动。3)主处理器启动控制模块用来控制主处理器的启动方式为FLASH启动还是从SD 卡启动，如果从FLASH启动则加载FLASH中的数据到内存缓冲区，如果从SD卡启动则加载 SD卡中数据到内存缓冲区。4)主处理器复位模块用来控制主处理器的复位，采用专门的复位芯片MAX811，当有外部信号触发时将发送复位信号给主处理器完成系统复位工作。5) SD卡模块用来存放一键还原中需要用到的备份文件包括bootloader、Iinux内核和yaffs文件系统，同时在SD中烧写了适用于SD卡启动系统的bootloader，同时通过 fat文件系统读取SD中的文件。通过上述功能组合，用户使用按键开关启动一键还原，协处理器检测到一键还原信号之后改变主处理器启动信号线电平并控制主处理器复位，主处理器重新启动时通过检测是从SD卡启动，读取里面的文件拷贝到内存缓冲区，最终烧写至Nand Flash，最后通过烧写至sd卡中的程序设定，当烧写完毕后，主处理器发送一个持续有效的高电平给协处理器，协处理器检测到之后控制主处理器重新启动。至此一次一键还原完毕。如图1所示，将开关模块和协处理器模块相连，协处理器模块通过10 口与主处理器进行信息传递，以一次正常的一键还原过程为例开关模块的工作特性如下1)开关模块采用按键式，只是短暂改变一次电平信号，并通过一位控制线和协处理器通信；用户通过开关模块改变电平信号使电平信号出现一次翻转，并通过一位控制线传递给协处理器模块进行处理。协处理器模块的工作特性如下1)通过外部中断检测外部开关控制模块的状态；2)通过标准两位数据线与运行Linux操作系统设备进行数据通信，其中一位用于在检测到用户启动一键还原之后设置主处理器的启动方式，另一位数据线用于主处理器完成一键还原之后返回给协处理器的信号线；3)通过标准一位数据线与主处理器的复位模块相连接；4)通过定时器机制来检测主处理器完成一键还原之后返回的数据线有效电平的时间长度，如果时间大于Is则说明主处理器完成一键还原工作，控制主处理器复位模块完成主处理器的重新启动控制；主处理器的启动控制模块工作特性如下1)主处理器在启动流程分为三段BL0，BLl, BL2, BLO被厂商固化到了处理器当中，启动会先执行这一段代码，BLO会将BLl拷贝到内部SDRAM中，这时候处理器会根据启动信号线的状态到指定的位置加载程序，如果启动信号线电平为高电平将从SD卡加载程序， 否则将从Nand Flash中加载程序；2)如果从SD卡启动系统，主处理器就会到SD卡中的倒数第18个块开始取数据， 因为SD卡一个块是512个字节，所以18个块是9K，但是S3C6410要求最后必须有IK字节空间，所以BLO将从第18个块开始读取8K字节的数据到内部的SDRAM中，接下来前8K就将整个bootloader的加载和重定位到SDRAM当中，最后跳转到绝对地址运行，这样系统就能正常从SD卡启动；SD卡模块的工作特性如下1)首先将SD卡格式化为FAT32文件格式用于通过fatloader命令来读取文件；2)将bootloader设置为SD卡启动，并修改好文件烧写分区信息，并将其制作成 256K字节大小；3)将bootloader烧写至SD卡最后256K字节中；4)将用于Nand Flash启动的bootloader、Iinux内核和文件系统拷贝到SD卡中； 主处理器复位模块工作特性如下1)采用专门的复位芯片MAX811，具有上电复位功能，同时在复位引脚出给一个低电平信号将实现手动复位；2)MAX811的输出直接与主处理器的复位引脚相连接；3)协处理器通过控制MAX811的复位引脚来实现控制主处理器的复位；Nand Flash模块工作特性如下l)Nand Flash用于存放还原之后的bootloader、Iinux内核和文件系统；2)通过SD中烧写的bootloader来设置分区信息；3)通过读取或写块来进行操作；用户按下按键之后电平翻转触发协处理器模块的中断，在协处理器中进行消抖处理之后判断用户确定要进行一键还原，则将与主处理器启动模块相连接的数据线设置为高电平，并设置与主处理器复位模块相连接的数据线设置为低电平，主处理器执行复位，并检测启动控制信号线为高从SD卡启动，读取SD卡中最后的8K字节信息至内存缓冲区， 完成初始加载，然后将加载剩余的248K字节，至此SD卡中bootloader启动成功，通过 fatloader命令读取存放与SD卡中bootloader、Iinux内核和yaffs文件系统并通过nand write函数以阻塞方式烧写至Nand Flash的固定地址处。将bootloader、Iinux内核和yaffs文件系统烧写至Nand Flash之后将执行烧写结束命令，在此命令执行的函数中将标志一键还原完成的信号线设置为高电平并持续时间为Is。于此同时协处理器设置定时器的定时周期为10ms，在定时器中断的处理函数中一直检测信号线是否为高电平，如果检测到为高电平执行计数器加1，否则清零。直至计数器的个数到达100，说明主处理器执行一键还原结束，协处理器设置主处理器复位模块的控制信号线为持续IOms的低电平完成控制主处理器的重新启动，至此一次完成的一键还原结束。 协处理不停检测用户的请求，如果用户请求一键还原则执行一键还原的流程，否则继续等
IvTo本发明一键还原装置具有以下优点本装置采用模块化结构，硬件接口简单，方便调试，安装。协处理器软件主控程序采用C语言编写，不依赖适用环境的硬件结构；此外根据Linux应用环境，采取不同的编译方式，亦可适用于嵌入式Linux系统中，实现在移动终端上的使用。本方法开发周期短，实用性强，在开发难度、工作量、成本上有较为明显优势，适用于嵌入式Linux平台的一键还原。
图1为本发明一键还原装置示意图。其中1为开关控制模块；2为协处理器模块；3为主处理器模块；4为主处理器启动控制模块；5为主处理器复位模块；6为SD模块；7为Nand Flash模块；8为直流电源；9 为主处理器烧写完成后与协处理器通信信号线。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例1 如图1所示，一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置，包括直流电源8、开关控制1、协处理器模块2、主处理器模块3、主处理器启动控制模块4、主处理器复位模块5、SD模块6、Nand Flash模块7、主处理器一键还原完成后与协处理器通信信号线9， 其特征在于直流电源模块给整个系统供电；开关控制模块和协处理器模块相连接；协处理器通过通用IO 口分别与主处理器启动控制模块和主处理器的复位模块相连接；主处理器模块分别和SD卡模块和Nand Flash模块相连接；所述的主处理器采用以ARMll为内核的S3C6410.所述的协处理器为基于8051核具有可编程功能的的单片机。
所述的开关模块，开关采用按键式。
权利要求
1.一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置，包括直流电源模块、开关控制模块、主处理器模块、主处理器启动控制模块、主处理器复位模块、协处理器模块、SD卡模块和Nand Flash模块，其特征在于，直流电源模块给整个系统供电；开关控制模块和协处理器模块相连接；协处理器模块通过通用IO 口分别与主处理器启动控制模块和主处理器的复位模块相连接；主处理器模块分别与SD卡模块和Nand Flash模块相连接。
2.如权利要求书1所述的一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置，其特征在于所述的主处理器模块中，主处理器采用以ARMll为内核的S3C6410.
3.如权利要求书1所述的一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置，其特征在于所述的协处理模块中，协处理器为基于8051核具有可编程功能的的单片机。
4.如权利要求书1所述的一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置，其特征在于所述的处理器复位模块采用复位芯片MAX811。
5.如权利要求书1所述的一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置，其特征在于所述的开关控制模块中，开关为按键开关。
全文摘要
一种适用于嵌入式Linux操作系统的系统一键还原装置，属于嵌入式系统技术领域。以运行于ARM11芯片上的嵌入式Linux为载体，包括直流电源模块、开关控制模块、主处理器模块、主处理器启动控制模块、主处理器复位模块、协处理器模块、SD卡模块和Nand Flash模块；其特征在于直流电源模块给整个系统供电；开关控制模块和协处理器模块相连接；协处理器通过通用IO口分别与主处理器启动控制模块和主处理器的复位模块相连接；本发明装置采用模块化结构，硬件接口简单，方便调试、安装；实现在移动终端上的使用。本发明开发周期短，实用性强，在开发难度、工作量、成本上有较为明显优势，适用于基于嵌入式Linux操作系统平台的一键还原。
文档编号G06F1/24GK102495670SQ20111041053
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者孙志猛, 孙文, 张海霞, 徐伟涛, 徐加利, 徐祥桐, 李宗璋, 纪洪亮, 翟庆羽, 赫明哲 申请人:山东大学