本發(fā)明涉及一種嵌入式系統(tǒng)的啟動方法，具體涉及一種基于Flash啟動過程中主備保護的方法，能夠在Flash主區(qū)損壞的情況下自動切換到備區(qū)啟動，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本發(fā)明適用于通信和計算機領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在嵌入式開發(fā)中，系統(tǒng)的固件程序通常是存放在非易失存儲器上，常見的存儲器有NAND Flash，Nor Flash和QSPI Flash，F(xiàn)lash的基本特點就是作為塊存儲設(shè)備，可以快速的讀寫一大塊數(shù)據(jù)，這個特點使其適合作為系統(tǒng)的固件存放設(shè)備。它可以做到快速的更新系統(tǒng)(寫固件到Flash)，減少系統(tǒng)的在線升級時間；同時可以做到快速上電啟動(讀出Flash中固件內(nèi)容)，提高上電啟動速度，減小系統(tǒng)冷啟動或者復(fù)位啟動時間，從而減少了系統(tǒng)業(yè)務(wù)中斷的時間。NAND、Nor和QSPI Flash，它們的工藝，容量大小各有特點，會應(yīng)用在不同的場合，其中QSPI Flash訪問速度快，Nor Flash可靠性高，但是容量小，成本高，NAND Flash則容量大，成本適中。

但是無論是哪種Flash，都面臨著同一個問題，就是系統(tǒng)的高可靠性。在系統(tǒng)進行升級固件的時候，需要先擦除Flash中存放的數(shù)據(jù)，再寫入待升級的固件內(nèi)容。在這個過程中，如果掉電或者寫Flash失敗了，則系統(tǒng)會由于Flash中固件內(nèi)容損壞，而不能正常啟動，中斷一切運行的業(yè)務(wù)(比如光控制或者任何功能控制)，嚴重影響了系統(tǒng)的可靠性。

上述過程，雖然掉電或者寫Flash失敗現(xiàn)象的概率不高，但是一旦出現(xiàn)，則系統(tǒng)就不能正常運行，這對通信系統(tǒng)而言是致命錯誤。

現(xiàn)有技術(shù)中急需一種能夠在Flash啟動過程中提供主備保護的方法，來提高系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)因為Flash數(shù)據(jù)錯誤而導(dǎo)致系統(tǒng)啟動失敗的現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種Flash啟動過程中主備保護的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)不可靠的問題，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于Flash啟動過程中主備保護的方法，所述嵌入式系統(tǒng)的加載程序Bootloader中執(zhí)行基于Flash啟動過程中主備保護的步驟，所述步驟包括：在Flash芯片里設(shè)置存儲固件程序和/或數(shù)據(jù)的系統(tǒng)主分區(qū)、備分區(qū)，以及設(shè)置與所述固件程序和/或數(shù)據(jù)的校驗值相對應(yīng)的系統(tǒng)固件的原始校驗值；

Bootloader讀出系統(tǒng)主分區(qū)的數(shù)據(jù)，由校驗值算法計算出系統(tǒng)主分區(qū)中存儲的固件程序和/或數(shù)據(jù)的校驗值；

Bootloader比較從Flash芯片中讀取的系統(tǒng)固件的原始校驗值和由校驗值算法計算出系統(tǒng)主分區(qū)中存儲的固件程序和/或數(shù)據(jù)的校驗值，當兩者的校驗值一致時，Bootloader選擇加載系統(tǒng)主分區(qū)中存儲的固件程序和/或數(shù)據(jù)，從系統(tǒng)主分區(qū)啟動；當兩者的校驗值不一致，Bootloader選擇從系統(tǒng)備分區(qū)啟動。

所述Flash芯片設(shè)置有四個分區(qū)，分區(qū)1存放Bootloader可執(zhí)行文件，分區(qū)2做為系統(tǒng)主分區(qū)存放系統(tǒng)的固件程序，分區(qū)3做為系統(tǒng)備分區(qū)存放系統(tǒng)的固件程序，分區(qū)4存放所述系統(tǒng)的固件程序的原始校驗值。

所述原始校驗值是在生成系統(tǒng)的固件程序時，通過校驗值算法計算獲得并保存。

所述Bootloader從所選擇的系統(tǒng)主分區(qū)或系統(tǒng)備分區(qū)加載固件程序來啟動操作系統(tǒng)，完成系統(tǒng)啟動。

所述操作系統(tǒng)為Linux系統(tǒng)。

校驗值為CRC32校驗值。

本發(fā)明具備的優(yōu)點是：

采用本發(fā)明方法，如果系統(tǒng)的Flash因為升級過程掉電，或者升級寫Flash失敗，或者其他外部方法比如仿真器擦除了Flash主區(qū)內(nèi)容等原因，導(dǎo)致了Flash主區(qū)數(shù)據(jù)損壞，系統(tǒng)可以通過CRC32校驗，自動的檢測到Flash主區(qū)的數(shù)據(jù)被修改或者不完整，從而選擇從備份區(qū)啟動，不會出現(xiàn)系統(tǒng)因為固件損壞而掛死現(xiàn)象。本方法提供了自動檢測判斷Flash主區(qū)數(shù)據(jù)是否損壞，并自動切換到備分區(qū)啟動流程，提高通信系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1是NAND Flash分區(qū)示意圖；

圖2是系統(tǒng)啟動概述流程圖；

圖3是系統(tǒng)啟動詳細流程圖；

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

本發(fā)明提出了一種Flash啟動過程中提供主備保護的方法，主要在開機Bootloader程序中增加如下功能：對Flash主分區(qū)數(shù)據(jù)完整性CRC32校驗，根據(jù)CRC32校驗的結(jié)果來選擇從主區(qū)或者備區(qū)啟動。

步驟1.1：對NAND Flash的使用進行規(guī)劃分區(qū)，請參閱圖1，將NAND Flash按照功能劃分為4個區(qū)域，其中，分區(qū)1存放Bootloader可執(zhí)行文件，大小為1MB，對應(yīng)著Flash首地址0x0地址；分區(qū)2存放系統(tǒng)的固件程序，作為系統(tǒng)啟動的首選分區(qū)(主分區(qū))；分區(qū)3存放系統(tǒng)的備份固件程序(此處的備份固件程序和主分區(qū)的固件程序是一致的)；作為系統(tǒng)啟動的備選分區(qū)(備分區(qū))；分區(qū)4存放固件的原始CRC32值。上述四個分區(qū)除了分區(qū)1必須存放于Flash首地址以外，其他分區(qū)可以根據(jù)需要任意布置，優(yōu)選按照分區(qū)1、分區(qū)2、分區(qū)4、分區(qū)3的順序依次布置。

步驟1.1.1：計算固件程序原始數(shù)據(jù)的CRC32。為了保證數(shù)據(jù)的正確，就不得不采用檢錯的手段。在諸多檢錯手段中，CRC是最著名的一種，CRC的全稱是循環(huán)冗余校驗。CRC32指的是用32位數(shù)據(jù)來表示CRC的值。標準的CRC算法的生成多項式：

通過CRC32公式，將原始固件程序作為輸入，對固件程序每一個字節(jié)內(nèi)容計算，最終得出一個32bit的無符號整數(shù)值，它用來作為判斷固件的內(nèi)容是否被修改的標準。啟動時候，只需比較Flash主分區(qū)計算得出的CRC32和分區(qū)4中存放的原始的CRC32值是否一致即可完成判斷。

步驟1.2：上電或者復(fù)位，系統(tǒng)從分區(qū)1啟動，Bootloader開始執(zhí)行，Bootloader首選判斷Flash主分區(qū)(分區(qū)2)數(shù)據(jù)是否完備，如果主分區(qū)數(shù)據(jù)校驗通過，加載主分區(qū)中的固件程序到內(nèi)存執(zhí)行；如果主分區(qū)數(shù)據(jù)校驗失敗，則判斷備分區(qū)(分區(qū)3)數(shù)據(jù)是否完備，如果備分區(qū)數(shù)據(jù)校驗通過，選擇從備分區(qū)加載固件程序，如圖2所示。

步驟1.2.1：Bootloader讀出Flash主分區(qū)A(分區(qū)2)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)CRC32運算的公式，計算出CRC32值，如圖3步驟101所示。

步驟1.2.2：Bootloader讀出固件CRC分區(qū)(分區(qū)4)中固件的原始CRC32值，這個值是在生成固件程序的時候，通過CRC32算法計算得出，并保存下來，與固件程序一起被寫入到Flash中，如圖3步驟102所示。

步驟1.2.3：Bootloader比較固件原始的CRC32值和根據(jù)Flash主分區(qū)(分區(qū)2)讀出的數(shù)據(jù)計算得出的CRC32值，如圖3步驟103所示。

步驟1.2.4：如果兩者的CRC32值一致，則說明主分區(qū)數(shù)據(jù)正常，Bootloader選擇加載主分區(qū)的固件程序，從主分區(qū)啟動，如圖3步驟104所示。

步驟1.2.5：如果兩者的CRC32值不一致，則說明主分區(qū)數(shù)據(jù)不完備，Bootloader選擇跳過主分區(qū)內(nèi)容，從備分區(qū)啟動，如圖步驟105所示。注意，由于備份區(qū)，軟件不會修改或者升級，所以備份區(qū)不會出現(xiàn)內(nèi)容被修改的情況，它只作為系統(tǒng)應(yīng)急備份啟動，從而保證了穩(wěn)定性。

步驟1.3：Bootloader從選擇的分區(qū)啟動操作系統(tǒng)(例如Linux)，完成系統(tǒng)啟動。

雖然本發(fā)明已經(jīng)詳細地示出并描述了相關(guān)的特定的實施例參考，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以在形式上和細節(jié)上作出各種改變。這些改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求所要求的保護范圍。