一种嵌入式系统的文件操作装置和方法

本发明属于嵌入式系统文件操作领域，涉及一种嵌入式系统的文件操作装置和方法。

背景技术：

1、嵌入式系统是以应用为中心，以现代计算机技术为基础，按用户需求灵活配置软硬件模块的专用计算机系统。其基本硬件结构通常包括处理器、存储器、外部设备、i/o接口、电源、时钟系统等组成。嵌入式操作系统涉及一些只读文件的操作使用，通常包括固定程序代码、配置数据和其它重要的固定信息。为防止该类只读文件因受到干扰出现损坏或被篡改出现错误，使用时需对文件进行校验，通常的校验方法包括校验和、循环冗余校验、哈希函数等；如果校验错误，需对文件纠错或恢复，确保文件操作安全可靠。

技术实现思路

1、本发明提供一种嵌入式系统的文件操作装置和方法，可以有效解决现嵌入式操作系统在文件操作中出现文件损坏或被篡改的问题，能够在文件出现错误时，可靠和安全的恢复文件内容，通过锁定器保护安全备份存储器中的文件，确保恢复时，备份的源文件安全可靠。

2、本发明提出的嵌入式操作系统文件操作装置的设计框图如附图1所示。包括处理器，锁定器、安全备份存储器、通用存储器以及电源、时钟系统、接口等。特别的，其中包括专门设计的独立锁定器模块，其根据处理器通过总线发送的指令，输出控制信号，与安全备份存储器的使能信号相连接，通过信号的高低电平状态使能/关闭安全备份存储器，从而实现读写操作保护的功能。

3、锁定器开启和关闭控制通过处理器产生的两个随机数实现，提高操作的保密性和安全性，增强防篡改能力。

4、两个随机数是处理器在上电启动后，通过软件方式产生的，两个随机数嵌入式系统的一次上电工作期间，保持不变；关电后再次上电启动重新产生。其中，1#随机数用于开启锁定器，2#随机数用于关闭锁定器。

5、锁定器是一个独立模块，通过可编程器件cpld、fpga实现，也可通过arm、单片机实现。

6、基于以上嵌入式系统的文件操作装置，提供一种安全可靠且能够恢复损坏或被篡改的文件的操作方法。具体步骤如下：

7、s1：嵌入式操作系统上电启动后，产生两个随机数，1#随机数和2#随机数，由处理器分别写入锁定器的开启标志寄存器和关闭标志寄存器；将锁定器的错误寄存器初始化为0；进入s2；

8、s2：处理器进行文件操作，读取通用存储器中的文件，校验文件的完整性，如校验通过，则判定文件完好，进行文件操作后将锁定器的错误寄存器清零；如校验不通过，首先更新错误寄存器，将其中的错误计数值加一，然后检查错误计数值是否达到门限值，如达到门限值则记录文件操作错误过载信息并退出；如未达到门限值，则删除校验失败的文件，并新建一个空的同名文件；进入s3；

9、s3：处理器向锁定器的开启控制寄存器中写入1#随机数；进入s4；

10、s4：锁定器将开启控制寄存器、开启标志寄存器的值送入比较器进行比较，相同则控制安全备份存储器开启，否则关闭；锁定器更新开关状态寄存器为开启或关闭；进入s5；

11、s5：处理器检查锁定器的开关状态寄存器，如为关闭状态，记录开启失败错误信息，退出；如为开启状态，则读取安全备份存储器中的备份文件，并将其内容复制到通用存储器的同名文件中；进入s6；

12、s6：处理器向锁定器的关闭控制寄存器中写入2#随机数；进入s7；

13、s7：锁定器将关闭寄存器、关闭标志寄存器的值送入比较器中进行比较，相同则关闭安全备份存储器，否则开启；锁定器更新开关状态寄存器状态为关闭或开启；进入s8；

14、s8：处理器检查锁定器的开关状态寄存器，如为关闭则退出，如为开启则记录关闭失败错误信息后退出。

15、本专利实施效果：通过本发明公开的装置和方法，可以在嵌入式操作系统的只读文件因受到干扰出现损坏或被篡改出现错误时，自动识别并回复文件，确保文件操作安全可靠，提高系统的稳定性和可靠性。

1.一种嵌入式系统的文件操作装置，其特征在于，所述的装置包括处理器、通用存储器、锁定器、安全备份存储器，以及电源、时钟、接口电路；在通用存储器的文件出现错误或被篡改时进行校验识别和恢复，通过锁定器输出的控制信号开启安全备份存储器，并通过其中的备份文件恢复通用存储器中的同名文件，文件恢复完成后，通过锁定器输出的控制信号关闭安全备份存储器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的锁定器是一个独立的组件，其功能是输出控制信号用来控制所述的安全备份存储器的开启或关闭；该组件由两种实施方式，第一种是采用cpld或fpga可编程逻辑器件；第二种是采用单片机或arm微处理器编程实现。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的锁定器通过cpld或fpga可编程器件实现，包括含有六个寄存器的寄存器组、地址译码器、比较器、双路选择器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的寄存器组包括开启标志寄存器、开启控制寄存器、关闭标志寄存器、关闭控制寄存器、开关状态寄存器、错误寄存器。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的锁定器采用单片机或arm微处理器编程实现，使用单片机或arm微处理器的通用寄存器作为开启标志寄存器、开启控制寄存器、关闭标志寄存器、关闭控制寄存器、开关状态寄存器、错误寄存器；使用单片机或arm微处理器的通用输入输出端口输出控制信号，用来开启或关闭安全备份存储器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的安全备份存储器，其使能信号与所述的锁定器输出的控制信号相连接。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其输出的控制信号，根据所述的开启标志寄存器、开启控制寄存器、关闭标志寄存器、关闭控制寄存器中的数值进行设定：在处理器写开启控制寄存器时，写入的值与开启标志寄存器相同，输出开启信号，否则保持当前状态；在处理器写关闭控制寄存器时，如写入的值与关闭标志寄存器相同，输出关闭信号，否则保持当前状态。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的开启标志寄存器、开启控制寄存器、关闭标志寄存器、关闭控制寄存器四个寄存器的数值为处理器在上电启动时产生的2个随机数，1#随机数用于控制锁定器输出的控制信号为低电平，2#随机数用于控制锁定器输出的控制信号为高电平。

9.一种嵌入式系统的文件操作方法，该方法使用权利要求1所述的装置实现嵌入式系统的文件操作，其特征在于，包括以下步骤：