USB设备中异常监控复位处理方法技术

本发明专利技术公开了一种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）在系统出现异常时，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。本发明专利技术通过将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，提高嵌入式系统的安全性、可靠性、抗干扰性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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系统的可靠性。软件实现的系统特别是当前流行的 嵌入式系统由于程序代码设计出现的没有被发现的错误，容易引起系统运行的 异常，同时系统的硬件部分的不稳定也经常会导致系统运行的异常。在台式机 系统中出现导致系统瘫痪的软件错误并不可怕，因为用户只需重新启动系统即 可，它只会造成少量数据的丢失。然而，对于应用在工控系统中的嵌入式系统， 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 机制来提髙上述系统的可靠性，该机制被称为看门狗(Watching Dog),即系 统异常监视模块(Computer Operating Properly),当系统运行出现不能自我 控制的异常时，为系统提供强制复位功能，用以恢复系统正常运行。所谓系统正常操作监视模块COP,是一个自动运行的计数器，在系统配 置中设定COP允许后，系统会启动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。若系统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模块会自动使系统进行复位，系统会重新从 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髙了嵌入式系统运行的可靠性和抗干扰能力。然而，目前的COP模块在一般的系统中通过这种复位就能够保证系统从 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接口与髙端PC进行数据通信、釆集时，由PC机提供工作电源，当USB设备进行插 拔的时候，整个数据采集系统会掉电。引入COP功能后，看门狗使系统复位， 相当于重新进行了一次系统初始化。理论上讲，只要单片机端程序都是自己的 行为，系统重新进行系统初始化后，程序都可以正常运行，但实际使用中发现 系统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，但是操作系统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，髙端PC机 依靠其操作系统的定时检测机制，能及时发现有USB设备已经插入到了 USB 总线上，然后由髙端PC操作系统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方接收到髙端分配的这个地址 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，髙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髙低两端进行的交互用到参数不一致。因此， 造成髙端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操作系统才会重新识别，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、恢复故障的嵌入式系统来说，现有的看门狗失 去了其原本存在的意义。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种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，髙、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，本专利技术采用的技术方案是 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) 在系统正常工作状态下，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(l)中所述存储空间内；(3) 在系统出现异常时，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设备与髙端PC机间的数据交互，是通过USB设备的插接，依靠PC 机的操作系统定时检测机制，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、 UIRl、 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(系统出现异常)，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(l)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操作系统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 以系统中对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 行系统初始化，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"CL1"前面加上保存所有相关寄存器的值的程序， 就可以成功保存系统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接口送至髙端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。髙端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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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）在系统正常工作状态下，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）在系统出现异常时，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱巧明，刘纯平，王宜怀，郭芸，刘晓升，曹振华，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]