[發明專利]面向調測試的操作系統內核引導與加載硬件及方法

有效

• 申請號: 202011327004.2
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112306782B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 黃安文;何益百;張光達;王會權;戴華東;張鴻云;王濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22
• 代理公司: 北京奧文知識產權代理事務所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文;苗麗娟

本發明公開了一種面向調測試的操作系統內核引導與加載硬件及方法，本方法通過利用設置的存儲單元、外設輔助接口和特殊寄存器，實現并設置四種互為備份且優先級可調整的實時操作系統內核引導和加載模式，根據設定優先級順序執行四種實時操作系統內核引導和加載模式中的一種或以上，直至完成操作系統內核引導和加載。本發明的面向調測試的操作系統內核引導與加載硬件及方法可以對片上系統設計定型前的系統啟動過程進行輔助調測和驗證，能夠容忍單一途徑啟動操作系統內核失敗時導致的系統狀態異常，且可以復用片上系統已有的外設接口，額外硬件開銷小。

技術領域

本發明涉及嵌入式片上系統技術領域，尤其涉及一種面向調測試的操作系統內核引導與加載硬件及方法。

背景技術

在嵌入式微處理器和實時操作系統內核工作過程中，引導和加載程序是系統上電啟動運行后執行的第一部分代碼。引導程序的功能之一是負責將實時操作系統內核復制加載到靜態隨機存取存儲器(Static Random-Access Memory，SRAM)空間，并按初始設置跳轉到指定地址啟動執行。能否成功完成操作系統內核的引導和加載過程，直接決定了軟硬件系統是否可以正常進入后續工作狀態。

目前，嵌入式片上系統(System on Chip，SoC)的操作系統內核的引導和加載過程一般依賴于具有特定用途的Boot ROM，啟動方式相對單一，且對專用集成電路定制設計能力和工藝技術要求較高，在設計和驗證時缺少系統級備份方案，系統健壯性方面存在薄弱環節甚至失敗風險。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種面向調測試的操作系統內核引導與加載硬件及方法，從硬件框架和操作流程上將啟動代碼由固定方式轉變為互為備份且優先級可配置的多種模式，增強了嵌入式片上系統的調測試工作的魯棒性與靈活性。

第一方面，本發明公開了一種面向調測試的操作系統內核引導與加載硬件，所述硬件包括：片外閃存單元、FLASH控制器、片上存儲器單元、SPI接口、JTAG接口、第一寄存器、第一控制寄存器、第二控制寄存器、片上總線和處理器核；

所述片外閃存單元通過所述FLASH控制器接入所述片上總線，用于保存引導程序和操作系統內核，所述片上存儲器單元接入所述片上總線，所述SPI接口和所述JTAG接口分別接入所述片上總線，所述SPI接口與所述片外閃存單元間設置有直連旁路，所述SPI接口和所述JTAG接口能夠連接外部上位機，所述上位機能夠通過所述SPI接口或所述JTAG接口訪問所述片外閃存單元和所述片上存儲器單元；所述第一寄存器用于控制所述處理器核從所述片外閃存單元或所述片上存儲器單元讀取第一條指令，所述第一控制寄存器和所述第二控制寄存器用于控制所述處理器核的取指操作的啟動和暫停。

在一些可選的實施方式中，所述片外閃存單元為Flash存儲器。

在一些可選的實施方式中，所述片上存儲器單元為靜態隨機存取存儲器。

第二方面，本發明還公開了一種面向調測試的操作系統內核引導與加載方法，包括：

設置四種互為備份且優先級可調整的實時操作系統內核引導和加載模式；

根據設定優先級順序執行四種實時操作系統內核引導和加載模式中的一種或以上，直至完成操作系統內核引導和加載；