[发明专利]一种应用于SPARCV8结构计算机的容错引导方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天计算机的引导技术，具体涉及一种应用于SPARCV8结构计算机的容错引导方法。

背景技术

在卫星应用中，嵌入式星载计算机越来越多的采用操作系统来处理复杂的业务管理。设备启动前操作系统文件存储在相应的硬件存储器上，设备加电后直接引导操作系统启动，因此操作系统成功引导并运行是星载计算机执行星上任务的关键。然而，空间的辐射环境仍是制约星载嵌入式计算机发展的瓶颈之一，因此在卫星应用中，嵌入式设备的容错性和可靠性就特别重要。

目前的嵌入式星载计算机，运行程序一般存放在PROM中，上电后程序从PROM启动并运行，直接引导操作系统。而PROM的容量一般只有几k字节，需要多片才能满足嵌入式实时操作系统和应用程序的需要，而且带来成本的大幅提高，所有程序存放在PROM中的做法已经不能适应嵌入式星载计算机的发展。EEPROM或Flash存储器单片容量较大，可达几M字节，可满足嵌入式星载计算机使用要求，但是，由于EEPROM或Flash存储器在空间应用中受空间辐射的影响存在单粒子翻转的现象，会导致存储的数据发生变化，从而导致星载计算机的运行错误，致使设备无法正常启动。

发明内容

有鉴于此，针对空间中EEPROM或Flash存储器存在的单粒子效应，本发明提供了一种应用于SPARCV8结构计算机的容错引导方法，结合PROM的抗单粒子翻转的特性和EEPROM存储器容量大的特点，采用一种可靠的引导技术，即保证嵌入式星载计算机操作系统的快速、可靠启动，又能有效的减少PROM的使用数量，从而降低星载计算机的成本。

该方案是这样实现的：

一种应用于SPARCV8结构计算机的容错引导方法，包括：

预先在星载计算机上配备具有错误检测与纠正EDAC功能的CPU、空间足够用于操作系统运行的作为内存的SRAM或SDRAM、以及两种类型的程序存储器：抗辐射的PROM，以及EEPROM；在PROM上存储具有容错引导功能的引导程序，引导程序采用SPARCV8汇编语言编程；EEPROM是地址上连续、物理上分离的两片或两片以上的EEPROM存储介质，每一片EEPROM存储介质存储操作系统映像文件的一份备份，且每份操作系统映像文件具有一份对应的EDAC编码，在采用CPU的EDAC功能对操作系统映像文件进行纠检错时使用；

该方法具体实现步骤如下：

步骤1：星载计算机上电或热复位后，CPU先运行PROM中的引导程序；

步骤2：引导程序初始化硬件基本资源，包括：初始化CPU内部寄存器、打开内存和EEPROM存储器控制接口的EDAC、使能看门狗计数、打开CACHE、使能陷阱、初始化CAN总线、获取当前看门狗计数值；判断当前看门狗计数值是否小于预设异常门限值，如果是，则进入容错引导模式，执行步骤3；否则，进入异常模式，执行步骤4；

步骤3：引导程序读取EEPROM中存储的操作系统映像文件的第一个备份OS1，在读取过程中利用CPU自身的EDAC功能纠正1位错误，并检测是否出现2位错误；如果未出现2位错误，则直接引导OS1；如果出现2位错误则读取EEPROM中存储的操作系统映像文件的第二个备份OS2，依次类推；如果全部备份均没法正常读取，则执行步骤4；

步骤4：进入异常处理。

较佳地，设置CPU内部寄存器％g7作为中断服务程序标志；所述步骤3具体包括：

清中断服务程序标志％g7，首先对第一块操作系统映像文件OS1数据，以4字节为单位进行刷新，所谓刷新就是利用CPU自身的EDAC功能读取操作系统映像文件；读取过程中，如出现单bit错，会自动纠正，出现双bit错，会进入Trap＝0x09的陷阱；

在刷新过程中，若一直没有出现Trap＝0x09的陷阱类型，则直接引导OS1并设置启动标志；若出现了Trap＝0x09的陷阱类型，则进入陷阱处理程序，在陷阱处理程序中设置全局的中断服务程序标志％g7为设定值，并跳出陷阱；主程序识别出中断服务程序标志％g7为设定值，则停止OS1后续的数据刷新；

然后，清中断服务程序标志％g7，用同样的方法按顺序去刷新其他的操作系统映像文件；

如果所有操作系统映像文件都出现过Trap＝0x09的陷阱类型，那么说明操作系统文件已全部损坏，进入异常模式；

在Trap＝0x09的陷阱处理程序中，设置程序指针PC为％l2，nPC为％l2+4，确保该引导程序能够跳出09号陷阱程序，并且继续检测备份的操作系统文件。