专利名称：一种家庭网关设备中防止设备僵死的装置和方法
技术领域：
本发明涉及看门狗复位技术，尤其涉及一种家庭网关设备中防止设备僵死的装置和方法。
背景技术：
随着国家宽带战略的部署，尤其是国内FTTH技术的日益成熟，家庭入户带宽不断的提高，从原来的IM以下逐步被提高到2M，4M甚至IOM以上。随着带宽的提高，一方面家庭的数字化步伐在加快，更多的互联网应用进入家庭，另一方面，运营商希望通过设备配置和管理用户业务。由于这些需求家庭网关设备已经逐步替代传统的二层接入设备进入家庭网络。
一般来说，家庭网关经常处在一个网络异构(需要支持不同的用户接入方式，有线传输，WIFI，ZIGBEE，蓝牙等)和应用协议异构(支持不同终端设备的数据应用，如WINDOWS 系统，安卓系统，APPLE系统等)的环境中，设备需要处理各种数据，产品复杂度很高，同时由于接入设备较多，网络的不确定性随之增加，网络状况很容易恶化。
由于家庭网关是家庭网络和运营商网络之间的一个纽带，因此网络设备需要较高的稳定性。一方面，需要为家庭网络提供稳定的服务，另一方面，运营商希望可以随时通过控制协议对网关设备进行配置和管理。即使在设备失效的情况下，运营商也希望可以对设备进行一些必要的管理，比如关断光模块，重启设备等等，这些都对设备提出了很高的要求。但是由于网络应用在不断变化，而且用户行为又存在不确定性，设备很难预先避免所有的问题，因此需要防僵死装置在设备失效后依然能自恢复或者通过运营商主动恢复。
现有技术中用于解决上述技术问题的方法主要有下述两种
方法一
在设备中设置监控进程，通过心跳机制对每个业务进程的状态进行管理。当发现业务进程异常后，主动上报异常事件，同时试图恢复该业务进程。如果恢复业务进程失败， 则将设备置为静默状态等待局端处理，或者自动重启以期恢复业务。
这种方式被广泛应用在当前的设备中，在单个业务进程出现挂起导致设备失效的情况下，这种方式是可以做到防止用户设备僵死。但当遇到整体设备失效时(如数据流量过大或者设备出错引起的中断风暴)，监控进程也获取不了允许时间片，这样就无法进行自恢复，此时即使局端设备检测到设备异常，也无法对设备进行控制，如果是光模块故障，还可能引发整个网络的异常。
方法二
通过硬件开门狗机制。在硬件设计 中加入开门狗设计，通过时钟软中断进行喂狗， 当CPU失效时，开门狗芯片得不到响应，在一段延时后看门狗芯片复位整个设备。这种硬件设备增加了设备的可靠性，在大多数设备失效时，都可以重新启动，从而避免一些设备僵死的情况。但是，由于看门狗没有诊断故障的机制，如果设备故障时是可重现的，在设备重启后依然会碰到问题。同时，如果是由于用户业务(如大数据量)导致看门狗无法响应，会误重启设备，影响用户体验。因此看门狗设计还是没能根本避免设备僵死的问题，同时，硬件重启也会导致故障定位困难，降低设备的可维护性。发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种家庭网关设备中防止设备僵死的装置和方法，在复杂的实际网络环境下通过特定装置避免家庭网关设备僵死，从而减少设备无法管理和调试的情况，通过增加网络设备的健壮性，进而提高整个网络的稳定性。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的
一种家庭网关设备中防止设备僵死的装置，包括一看门狗电路，所述看门狗电路包括看门狗芯片，其中
所述看门狗芯片的手动复位端连接一开关电路和第一 RC电路，并通过第一电阻与所述看门狗芯片的喂狗信号输出端连接；
所述看门狗芯片的电压监控输入端连接第二 RC电路；
所述看门狗芯片的喂狗信号输出端与外部CPU的喂狗输出管脚连接，并通过第五电阻接电源，所述看门狗芯片的喂狗信号输入端与外部CPU的喂狗输入管脚连接，并通过第六电阻接电源；
所述看门狗芯片的电压监控输出端与外部CPU的DYING GASP管脚连接，并通过第七电阻接电源；
所述看门狗芯片的复位输出端与外部CPU的外部中断管脚连接，并与第三RC电路连接。
上述家庭网关设备中防止设备僵死的装置，其中，所述开关电路包括相互串接的按键开关和保护二极管。
上述家庭网关设备中防止设备僵死的装置，其中，所述第一 RC电路包括第一电容和第二电阻，所述看门狗芯片的手动复位端通过所述第一电容接地并通过所述第二电阻接电源。
上述家庭网关设备中防止设备僵死的装置，其中，所述第二 RC电路包括第二电容和第八电阻，所述看门狗芯片的电压监控输入端分别通过所述第二电容和第八电阻接地， 同时所述第八电阻通过第三电阻接电源。
上述家庭网关设备中防止设备僵死的装置，其中，所述第三RC电路包括第三电容和第四电阻，所述看门狗芯片的复位输出端通过所述第三电容接地，并通过所述第四电阻接电源。
一种家庭网关设备中防止设备僵死的方法，应用于如上述任意一项所述的防止设备僵死的装置，其中，包括下列步骤
根据硬件设计将中断注册在系统中，将该中断注册成为最高优先级的中断向量， 并在CPU内核中实现相应的中断处理函数；
设置监控进程负责定时清零看门`狗芯片；
如果看门狗芯片在一段时间内没有得到信号输入，看门狗芯片拉低或拉高复位输出端的电平，引发高优先级的硬件中断；
CPU执行中断处理程序。
上述家庭网关设备中防止设备僵死的方法，其中，所述监控进程通过心跳机制查询各个业务进程
如果各业务进程均能正常响应，则定时输出给看门狗电路；
如果监控进程发现业务进程异常，则首先试图恢复该业务服务，如果该业务服务无法被正常恢复，则停止输出信号给看门狗电路；或者，
如果系统异常导致监控进程无法正常运行，则停止输出信号给看门狗电路。
上述家庭网关设备中防止设备僵死的方法，其中，所述中断处理程序包括下列步骤
检查硬件中断并在CPU内核里查询各进程状态，如果中断关闭后系统恢复正常， 则上报异常并启动定时器，在定时器超时期间内让出CPU，诊断程序恢复运行，同时响应局端的管理报文，并作出相应的操作；
定时器超时后打开中断，此时恢复到设备异常前的场景；
如果此时是正常业务引发的设备异常，此时业务得到恢复并记录L0G，打开中断；
如果系统无法恢复，所有进程均无响应，则记录错误LOG并重启设备。
与已有技术相比，本发明的有益效果在于
本发明结合了嵌入式设备的软硬件设计技术，对传统的开门狗设计进行了改进， 结合软件处理，做到多场景下的防僵死功能；同时在设备异常后，依然保证运营商管理通道正常，并保持设备的可调试，以便售后技术人员方便的定位问题。
图1是本发明家庭网关设备中防止设备僵死的装置的看门狗电路的电路结构示意图2是本发明家庭网关设备中防止设备僵死的方法的流程示意框图3是本发明家庭网关设备中防止设备僵死的方法中的中断处理程序的流程示意框图。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明一种家庭网关设备中防止设备僵死的装置，包括一看门狗电路，看门狗电路包括看门狗芯片Ul,看门狗芯片Ul的手动复位端MR连接一开关电路和第一 RC电路，并通过第一电阻与看门狗芯片Ul的喂狗信号输出端WDO连接。优选方案中，开关电路包括相互串接的按键开关SW和保护二极管ESD。第一 RC电路包括第一电容Cl和第二电阻R2，看门狗芯片Ul的手动复位端MR通过第一电容Cl接地并通过第二电阻R2接电源 (3. 3V)。
看门狗芯片Ul的电压监控输入端PFI连接第二 RC电路。优选方案中，第二 RC电路包括第二电容C2和第八电阻R8，看门狗芯片Ul的电压监控输入端PFI分别通过第二电容C2和第八电阻R8接地，第八电阻R8通过第三电阻R3接电源(12V)。
看门狗芯片Ul的喂狗信号输出端WDO与外部CPU的喂狗输出管脚连接，并通过第五电阻R5接电源，看门狗芯片Ul的喂狗信号输入端WDI与外部CPU的喂狗输入管脚连接，并通过第六电阻R6接电源(3.3V)。
看门狗芯片Ul的电压监控输出端PFO与外部CPU的DYING GASP管脚连接，并通过第七电阻R7接电源，看门狗芯片Ul的复位输出端RESET与外部CPU的外部中断管脚连接，并与第三RC电路连接。第三RC电路包括第三电容C3和第四电阻R4，看门狗芯片Ul的复位输出端RESET通过第三电容C3接地，并通过第四电阻R4接电源(3. 3V)。
本发明结合了嵌入式设备的软硬件设计技术，对传统的开门狗设计进行了改进， 结合软件处理，做到多场景下的防僵死功能；同时在设备异常后，依然保证运营商管理通道正常，并保持设备的可调试，以便售后技术人员方便的定位问题。
由图2所示，本发明根据硬件设计将中断注册在系统中，由于在系统中触发中断的方式有很多，为了避免看门狗中断被其它中断屏蔽(如发生中断风暴)，必须将该中断注册成为最高优先级的中断向量，并在内核中实现相应的中断处理函数。
设置监控进程负责定时“喂狗”。监控进程通过心跳机制查询各个业务进程，如果各业务进程均能正常响应，则定时输出给看门狗电路。如果监控进程发现业务进程异常，则首先试图恢复该业务服务(通过ST0P-START机制进行恢复)，如果该业务服务无法被正常恢复，则停止输出信号给看门狗电路。如果系统异常导致监控进程无法正常运行，也会停止输出信号给看门狗电路。
如果看门狗在一段时间内没有得到信号输入，则会拉低(或拉高)CPU_INT管脚，引发高优先级的硬件中断。
由于看门狗输出的中断优选级很高，CPU会优先调用该中断处理程序，中断处理程序按照图标3流程处理。
中断处理程序会检查硬件中断并在内核里查询各进程状态，如果中断关闭后系统恢复正常，则上报异常并启动定时器，在定时器超时期间内让出CPU，诊断程序可以恢复运行，以方便定位问题，同时响应局端的管理报文，并作出相应的操作(如关断光模块电源，避免非法发光)。定时器超时后打开中断，此时恢复到设备异常前的场景。
如果此时是正常业务引发的设备异常(数据流量过大)，此时业务可以得到恢复， 由于关闭中断的时间很短，不会过分影响用户体验。
如果系统无法恢复，所有进程均无响应，则记录错误LOG并重启设备。
本发明结合了嵌入式设备的软硬件设计技术，对传统的开门狗设计进行了改进， 结合软件处理，做到多场景下的防僵死功能；同时在设备异常后，依然保证运营商管理通道正常，并保持设备的可调试，以便售后技术人员方便的定位问题。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.ー种家庭网关设备中防止设备僵死的装置，包括ー看门狗电路，所述看门狗电路包括看门狗芯片(U1)，其特征在于 所述看门狗芯片(Ul)的手动复位端(MR)连接ー开关电路和第一 RC电路，并通过第一电阻与所述看门狗芯片(Ul)的喂狗信号输出端(WDO)连接； 所述看门狗芯片(Ul)的电压监控输入端(PFI)连接第二 RC电路； 所述看门狗芯片(Ul)的喂狗信号输出端(WDO)与外部CPU的喂狗输出管脚连接，并通过第五电阻(R5)接电源，所述看门狗芯片(Ul)的喂狗信号输入端(WDI)与外部CPU的喂狗输入管脚连接，并通过第六电阻(R6 )接电源； 所述看门狗芯片(Ul)的电压监控输出端(PFO)与外部CPU的DHNG GASP管脚连接，并通过第七电阻(R7)接电源； 所述看门狗芯片(Ul)的复位输出端(RESET)与外部CPU的外部中断管脚连接，并与第三RC电路连接。
2.如权利要求1所述家庭网关设备中防止设备僵死的装置，其特征在于，所述开关电路包括相互串接的按键开关(SW)和保护ニ极管(ESD)。
3.如权利要求1所述家庭网关设备中防止设备僵死的装置，其特征在于，所述第一RC电路包括第一电容(Cl)和第二电阻(R2)，所述看门狗芯片(Ul)的手动复位端(MR)通过所述第一电容(Cl)接地并通过所述第二电阻(R2)接电源。
4.如权利要求1所述家庭网关设备中防止设备僵死的装置，其特征在于，所述第二RC电路包括第二电容(C2)和第八电阻(R8)，所述看门狗芯片(Ul)的电压监控输入端(PFI)分别通过所述第二电容(C2)和第八电阻(R8)接地，同时所述第八电阻(R8)通过第三电阻(R3)接电源。
5.如权利要求1所述家庭网关设备中防止设备僵死的装置，其特征在于，所述第三RC电路包括第三电容(C3)和第四电阻(R4)，所述看门狗芯片(Ul)的复位输出端(RESET)通过所述第三电容(C3)接地，并通过所述第四电阻(R4)接电源。
6.ー种家庭网关设备中防止设备僵死的方法，应用于如权利要求1至5中任意ー项所述的防止设备僵死的装置，其特征在于，包括下列步骤 根据硬件设计将中断注册在系统中，将该中断注册成为最高优先级的中断向量，并在CPU内核中实现相应的中断处理函数； 设置监控进程负责定时清零看门狗芯片； 如果看门狗芯片在一段时间内没有得到信号输入，看门狗芯片拉低或拉高复位输出端的电平，引发高优先级的硬件中断； CPU执行中断处理程序。
7.如权利要求6所述家庭网关设备中防止设备僵死的方法，其特征在于，所述监控进程通过心跳机制查询各个业务进程 如果各业务进程均能正常响应，则定时输出给看门狗电路； 如果监控进程发现业务进程异常，则首先试图恢复该业务服务，如果该业务服务无法被正常恢复，则停止输出信号给看门狗电路；或者， 如果系统异常导致监控进程无法正常运行，则停止输出信号给看门狗电路。
8.如权利要求6所述家庭网关设备中防止设备僵死的方法，其特征在于，所述中断处理程序包括下列步骤 检查硬件中断并在CPU内核里查询各进程状态，如果中断关闭后系统恢复正常，则上报异常并启动定时器，在定时器超时期间内让出CPU，诊断程序恢复运行，同时响应局端的管理报文，并作出相应的操作； 定时器超时后打开中断，此时恢复到设备异常前的场景； 如果此时是正常业务引发的设备异常，此时业务得到恢复并记录LOG，打开中断； 如果系统无法恢复，所有进程均无响应，则记录错误LOG并重启设备。
全文摘要
本发明公开了一种家庭网关设备中防止设备僵死的装置，包括一看门狗电路，看门狗电路包括看门狗芯片看门狗芯片的手动复位端连接一开关电路和第一RC电路，并通过第一电阻与看门狗芯片的喂狗信号输出端连接；看门狗芯片的电压监控输入端连接第二RC电路，喂狗信号输出端与外部CPU的喂狗输出管脚连接，看门狗芯片的喂狗信号输入端与外部CPU的喂狗输入管脚连接；看门狗芯片的电压监控输出端与外部CPU的DYING GASP管脚连接，复位输出端与外部CPU的外部中断管脚连接。本发明结合了嵌入式设备的软硬件设计技术，做到多场景下的防僵死功能；同时在设备异常后，依然保证运营商管理通道正常，并保持设备的可调试。
文档编号H04L12/66GK103036778SQ20121054959
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者蔡溯源, 张仁儒, 苏楠曦 申请人:上海斐讯数据通信技术有限公司