CN101369238A

CN101369238A - Usb设备中异常监控复位处理方法

Info

Publication number: CN101369238A
Application number: CNA2008101247646A
Authority: CN
Inventors: 朱巧明; 刘纯平; 王宜怀; 郭芸; 刘晓升; 曹振华
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2009-02-18

Abstract

本发明公开了一种USB设备中异常监控复位处理方法，包括以下步骤：(1)在USB设备的数据存储区内或高端PC机中设置一个连续的存储空间；(2)读取USB设备内各个寄存器内的数据，并将数据存入步骤(1)中所述存储空间内；(3)在***出现异常时，通过看门狗复位处理程序复位USB设备；(4)将步骤(2)中所述储空间内的数据存入对应的各个USB设备寄存器中。本发明通过将USB设备的误别地址存放于存储空间内，待复位后将该存储空间内的数据还原至USB各寄存器内，实现PC机的正常识别，避免热复位后USB设备无反应的异常出错现象，提高嵌入式***的安全性、可靠性、抗干扰性。

Description

USB设备中异常监控复位处理方法

技术领域

本发明涉及一种异常监控复位处理方法，具体涉及一种USB设备中的异常监控复位处理方法。

背景技术

软件常常是解决问题成本最低、灵活性最高的方案，但它也迫使设计人员进行一些额外的测试以确保***的可靠性。软件实现的***特别是当前流行的嵌入式***由于程序代码设计出现的没有被发现的错误，容易引起***运行的异常，同时***的硬件部分的不稳定也经常会导致***运行的异常。在台式机***中出现导致***瘫痪的软件错误并不可怕，因为用户只需重新启动***即可，它只会造成少量数据的丢失。然而，对于应用在工控***中的嵌入式***，则必须能够在没有人为干预的条件下处理异常、恢复故障。通常采用异常监控机制来提高上述***的可靠性，该机制被称为看门狗(Watching Dog)，即***异常监视模块(Computer Operating Properly)，当***运行出现不能自我控制的异常时，为***提供强制复位功能，用以恢复***正常运行。

所谓***正常操作监视模块COP，是一个自动运行的计数器，在***配置中设定COP允许后，***会启动COP，用户程序必须周期性地向COP控制寄存器中写入任意值，叫做给看门狗喂食，正确喂食以后，会清除COP计数器中的计数，从而使计数器重新计数。若***由于某种原因使软件不能正常工作时，COP计数器就得不到周期性地清零，那么一段时间(大约几十毫秒)后，计数器就会溢出，这时COP模块会自动使***进行复位，***会重新从故障点恢复到正常运行的轨道上来，这样就防止了程序进入不可预料的操作状态。COP技术在很大程度上提高了嵌入式***运行的可靠性和抗干扰能力。

然而，目前的COP模块在一般的***中通过这种复位就能够保证***从故障点恢复到正常运行的轨道上，但对于某些特殊的模块(如USB模块)，这种简单的复位方法就会出现问题了。具体来说，低端单片机通过USB接口与高端PC进行数据通信、采集时，由PC机提供工作电源，当USB设备进行插拔的时候，整个数据采集***会掉电。引入COP功能后，看门狗使***复位，相当于重新进行了一次***初始化。理论上讲，只要单片机端程序都是自己的行为，***重新进行***初始化后，程序都可以正常运行，但实际使用中发现***出现了一种莫名其妙的错误，会提示读取不到USB设备描述符和设备号，并且无法与USB设备通信，但是操作***并不提示发现无法识别的USB设备。

上述出错原因是：当USB设备插到PC机USB总线上以后，高端PC机依靠其操作***的定时检测机制，能及时发现有USB设备已经***到了USB总线上，然后由高端PC操作***主动分配给每个检测到的USB设备一个独立的地址来区分不同的USB设备。低端MCU方接收到高端分配的这个地址后存入寄存器中。如果发生了看门狗复位(热复位)，USB模块中除了数据寄存器以外的所有的寄存器都会被清成零，这样一来，高端用热复位以前的参数进行交互，低端用热复位以后的参数(至少地址已经变成了默认的0x00了)进行交互，这就造成了热复位后高低两端进行的交互用到参数不一致。因此，造成高端PC无法与USB设备进行通信。

如上所述，为使USB设备再次正常工作，只有将USB设备再次插拔(即冷启动)，PC操作***才会重新识别，分配出新的地址。显然，这对需要在没有人为干预条件下能处理异常、恢复故障的嵌入式***来说，现有的看门狗失去了其原本存在的意义。

发明内容

本发明目的是提供一种USB设备中异常监控复位处理的方法，通过该方法，在USB设备中看门狗自行复位后，高、低端设备间仍能保持正常数据通信与采集。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种USB设备中异常监控复位处理方法，包括以下步骤：

(1)在USB设备的数据寄存器内设置一个存储空间；

(2)在***正常工作状态下，读取USB设备内各个除数据寄存器以外的寄存器内的数据，获得USB设备工作的设定值，并将该设定值存入步骤(1)中所述存储空间内；

(3)在***出现异常时，通过看门狗复位处理程序复位USB设备；

(4)将步骤(2)中所述储空间内的数据存入对应的除数据寄存器以外各个USB设备寄存器中。

USB设备与高端PC机间的数据交互，是通过USB设备的插接，依靠PC机的操作***定时检测机制，主动发起USB设备的设备列举，PC机向USB设备索取设备描述符、设备号等相关信息，并分配给一个地址，USB设备接收到该地址后将自己默认的7位地址改成该新地址，并保存到寄存器中。所述寄存器包括USB地址寄存器(UADDR)、USB中断寄存器(UIR0、UIR1、UIR2)、USB控制寄存器(UCR0、UCR1、UCR2、UCR3)、USB状态寄存器USR，当看门狗计数器溢出后(***出现异常)，启动复位清零程序，此后上述各寄存器内的数据均被初始化，造成PC机无法识别恢复后的USB设备。为此，上述技术方案中，在USB设备的数据寄存器内开辟一存储空间，这是由于复位操作时，该寄存器内的数据不会被清零，因此将USB设备与PC机交互用数据保存在内，当看门狗进行复位清零程序后，便将存储空间内的交互数据重新复制到USB设备的各个对应寄存器内，从而使寄存器内的数据在复位前后相一致，PC机仍能识别该USB设备。

上述技术方案中，所述步骤(1)中的存储空间为设置于USB设备数据存储区内的8个连续字节的存储空间。

进一步的技术方案是，在看门狗复位程序清空指令之前，读取USB设备中状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器中的数据，获得所述设定值，并存入所述存储空间内；在执行清空指令后，将所述存储空间内的数据分别存入USB设备中对应的状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器中。高端PC操作***主动发起的设备列举是在低端初始化并开放总中断后，通过使低端USB设备产生USB接收中断来与其进行参数交互传递的，所以***中对USB寄存器进行的修改只可能在USB初始化函数中或者在USB中断处理函数中出现，于是可以到这两处找USB寄存器的最终值。由于先进行***初始化，再开放总中断，然后发生USB接收中断进行参数交互，中断完成之后就进行正常的设备检测，也就是说只要维持在刚退出USB中断处理函数时的寄存器的值就能够保证USB设备的正常检测、识别和通信。所以在中断处理函数退出之前的“CLI”前面加上保存所有相关寄存器的值的程序，就可以成功保存***正常运行时候的各寄存器的设定值。

另一种技术方案是，通过程序随时读取USB设备中状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器内的数据，经USB接口送至高端PC机内，由PC机分析比较得出各寄存器内的固定值，该值为所述设定值，并存放入所述存储空间内，待触发看门狗处理程序复位时，通过程序将存储空间内的设定值赋值于USB设备中的各寄存器中。高端PC机接收到USB设备传送的数据后做进一步分析，观察USB在正常工作情况下，这些寄存器的哪些位是变动的，哪些位是需要一直固定的。然后分析出影响USB设备识别的最关键的位，确定它们在正常情况下最恰当的设定值。然后只要是发生热复位(由看门狗处理程序复位的)，就在热复位处理程序中把这些位还原回去，即通过修改程序，将存储空间内的数据赋值于USB设备中各寄存器内，这就达到了恢复寄存器的目的。

在上述两种技术方案中，前者更为优选，其无需判断复位的属性，既便是冷复位(***正常重启动)，如果在初始化完成之后也调用存储空间内数据的程序，由于数据寄存器中的变量没有赋值，程序有可能会把一些错误的值写入到寄存器中去，但是由于是冷复位，随后高端PC机操作***发起的设备列举会重新给寄存器赋予正确的值，所以***仍能够正常进行USB设备识别和通信。这样一来，为了保持冷热复位时程序的一致性，在程序中就可以不再判断是不是热复位了，无论在哪种复位情况下，在开放总中断前一句的位置都调用这个恢复寄存器值的程度，就能保证无论发生何种复位，***都能进行正常的设备检测和正常通信。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过在看门狗复位处理程序复位清零执行之前，将存储USB设备与高端PC机交互的数据，存放于USB设备的存储空间内，待***出现异常引发看门狗复位清零程序后，由程序将存储空间内的数据分别赋予USB设备原来存放地址的各寄存器内，还原为复位前的数据，使高端PC机仍能识别该USB设备，避免USB设备热复位后的异常出错，由此确保嵌入式***的安全性、可靠性、抗干扰性，最大程度的发挥看门狗的复位作用。

附图说明

图1是本发明实施例一的***运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1所示，一种USB设备中异常监控复位处理方法，包括以下步骤：

(1)在USB设备的数据存储区内设置一个8字节的连续的存储空间；

通常在***启动时，判断***为正常启动，此时先进行各个模块的初始化操作，开中断，然后再进行上述读取保存操作，最后转入正常工作流程；

(3)在***出现异常时，通过看门狗复位处理程序复位USB设备；

此时，***重启动，***初始化后，判断为看门狗复位操作，先进行其它模块的初始化操作，再进入步骤(4)；

(4)将步骤(2)中所述储空间内的数据分别存入USB设备中对应的状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器中。

最后开中断，重新转入正常工作流程。

本实施例中，所述USB设备为JB8单片机，是飞思卡尔半导体公司生产的一款内部集成USB1.1通信模块的高性能低价位单片机。利用USB接口与高端PC进行数据通信的数据采集***，JB8单片机***通过USB电缆由PC机提供工作电源。

步骤(2)中读取USB设备的设定值，也可在步骤(3)看门狗复位程序清空指令“CLI”之前读取，复位时，先进行***初始化，再开放总中断，然后发生USB接收中断进行参数交互，中断完成之后就进行正常的设备检测，也就是说只要保存在刚退出USB中断处理函数时寄存器内的值，就能够保证USB设备的正常检测、识别和通信；因此，在看门狗中断处理程序退出之前的“CLI”前面加上保存所有相关寄存器(状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器)值的程序，就可以成功保存***正常运行时候的各寄存器的设定值。保存完之后发生看门狗复位(步骤(3))，由于数据寄存器(UenD)中的数据不会改变，所以这些变量的值在看门狗复位之后仍然保存在数据寄存器中，只需要把它们直接恢复到其他各寄存器中就可以使***正常运行，实现了寄存器在复位前后的一致性，高端PC机仍能够识别。

实施例二：一种USB设备中异常监控复位处理方法，包括以下步骤：

(2)通过程序随时读取USB设备中状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器内的数据，经USB接口送至高端PC机内，由PC机分析比较得出各寄存器内的固定值，该值为设定值，并存放入所述存储空间内；

(3)在***出现异常时，通过看门狗复位处理程序复位USB设备；

(4)通过程序将步骤(2)中所述储空间内的设定值赋值于USB设备中对应的状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器中。

在程序中随时读USB设备各个寄存器的值，通过USB接口发到高端PC机上，高端接收到这些数据后做进一步分析，观察USB在正常工作情况下，这些寄存器的哪些位是变动的，哪些位是需要一直固定的。然后分析出影响USB设备识别的最关键的位，确定它们在正常情况下最恰当的值，存放于存储空间内。只要是发生热复位，就在热复位处理程序中把这些位还原回去，这就达到了恢复寄存器的目的。

Claims

1.一种USB设备中异常监控复位处理方法，包括以下步骤：

(1)在USB设备的数据寄存器内设置一个存储空间；

(2)在***正常工作状态下，读取USB设备内除数据寄存器以外的各个寄存器内的数据，获得USB设备工作的设定值，并将该设定值存入步骤(1)中所述存储空间内；

(3)在***出现异常时，通过看门狗复位处理程序复位USB设备；

2.根据权利要求1所述的USB设备中异常监控复位处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中的存储空间为设置于USB设备数据存储区内的8个连续字节的存储空间。

3.根据权利要求2所述的USB设备中异常监控复位处理方法，其特征在于：在看门狗复位程序清空指令之前，读取USB设备中状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器中的数据，获得所述设定值，并存入所述存储空间内；在执行清空指令后，将所述存储空间内的数据分别存入USB设备中对应的状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器中。

4.根据权利要求2所述的USB设备中异常监控复位处理方法，其特征在于：通过程序随时读取USB设备中状态寄存器、控制寄存器、中断寄存器和地址寄存器内的数据，经USB接口送至高端PC机内，由PC机分析比较得出各寄存器内的固定值，该值为所述设定值，并存放入所述存储空间内，待触发看门狗处理程序复位时，通过程序将存储空间内的设定值赋值于USB设备中的各寄存器中。