專利名稱：一種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及看門狗復(fù)位技術(shù)，尤其涉及一種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著國家寬帶戰(zhàn)略的部署，尤其是國內(nèi)FTTH技術(shù)的日益成熟，家庭入戶帶寬不斷的提高，從原來的IM以下逐步被提高到2M，4M甚至IOM以上。隨著帶寬的提高，一方面家庭的數(shù)字化步伐在加快，更多的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)入家庭，另一方面，運(yùn)營商希望通過設(shè)備配置和管理用戶業(yè)務(wù)。由于這些需求家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備已經(jīng)逐步替代傳統(tǒng)的二層接入設(shè)備進(jìn)入家庭網(wǎng)絡(luò)。
一般來說，家庭網(wǎng)關(guān)經(jīng)常處在一個網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)(需要支持不同的用戶接入方式，有線傳輸，WIFI，ZIGBEE，藍(lán)牙等)和應(yīng)用協(xié)議異構(gòu)(支持不同終端設(shè)備的數(shù)據(jù)應(yīng)用，如WINDOWS 系統(tǒng)，安卓系統(tǒng)，APPLE系統(tǒng)等)的環(huán)境中，設(shè)備需要處理各種數(shù)據(jù)，產(chǎn)品復(fù)雜度很高，同時由于接入設(shè)備較多，網(wǎng)絡(luò)的不確定性隨之增加，網(wǎng)絡(luò)狀況很容易惡化。
由于家庭網(wǎng)關(guān)是家庭網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)之間的一個紐帶，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要較高的穩(wěn)定性。一方面，需要為家庭網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的服務(wù)，另一方面，運(yùn)營商希望可以隨時通過控制協(xié)議對網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行配置和管理。即使在設(shè)備失效的情況下，運(yùn)營商也希望可以對設(shè)備進(jìn)行一些必要的管理，比如關(guān)斷光模塊，重啟設(shè)備等等，這些都對設(shè)備提出了很高的要求。但是由于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在不斷變化，而且用戶行為又存在不確定性，設(shè)備很難預(yù)先避免所有的問題，因此需要防僵死裝置在設(shè)備失效后依然能自恢復(fù)或者通過運(yùn)營商主動恢復(fù)。
現(xiàn)有技術(shù)中用于解決上述技術(shù)問題的方法主要有下述兩種
方法一
在設(shè)備中設(shè)置監(jiān)控進(jìn)程，通過心跳機(jī)制對每個業(yè)務(wù)進(jìn)程的狀態(tài)進(jìn)行管理。當(dāng)發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)進(jìn)程異常后，主動上報異常事件，同時試圖恢復(fù)該業(yè)務(wù)進(jìn)程。如果恢復(fù)業(yè)務(wù)進(jìn)程失敗， 則將設(shè)備置為靜默狀態(tài)等待局端處理，或者自動重啟以期恢復(fù)業(yè)務(wù)。
這種方式被廣泛應(yīng)用在當(dāng)前的設(shè)備中，在單個業(yè)務(wù)進(jìn)程出現(xiàn)掛起導(dǎo)致設(shè)備失效的情況下，這種方式是可以做到防止用戶設(shè)備僵死。但當(dāng)遇到整體設(shè)備失效時(如數(shù)據(jù)流量過大或者設(shè)備出錯引起的中斷風(fēng)暴)，監(jiān)控進(jìn)程也獲取不了允許時間片，這樣就無法進(jìn)行自恢復(fù)，此時即使局端設(shè)備檢測到設(shè)備異常，也無法對設(shè)備進(jìn)行控制，如果是光模塊故障，還可能引發(fā)整個網(wǎng)絡(luò)的異常。
方法二
通過硬件開門狗機(jī)制。在硬件設(shè)計 中加入開門狗設(shè)計，通過時鐘軟中斷進(jìn)行喂狗， 當(dāng)CPU失效時，開門狗芯片得不到響應(yīng)，在一段延時后看門狗芯片復(fù)位整個設(shè)備。這種硬件設(shè)備增加了設(shè)備的可靠性，在大多數(shù)設(shè)備失效時，都可以重新啟動，從而避免一些設(shè)備僵死的情況。但是，由于看門狗沒有診斷故障的機(jī)制，如果設(shè)備故障時是可重現(xiàn)的，在設(shè)備重啟后依然會碰到問題。同時，如果是由于用戶業(yè)務(wù)(如大數(shù)據(jù)量)導(dǎo)致看門狗無法響應(yīng)，會誤重啟設(shè)備，影響用戶體驗。因此看門狗設(shè)計還是沒能根本避免設(shè)備僵死的問題，同時，硬件重啟也會導(dǎo)致故障定位困難，降低設(shè)備的可維護(hù)性。發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置和方法，在復(fù)雜的實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下通過特定裝置避免家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備僵死，從而減少設(shè)備無法管理和調(diào)試的情況，通過增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的健壯性，進(jìn)而提高整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，包括一看門狗電路，所述看門狗電路包括看門狗芯片，其中
所述看門狗芯片的手動復(fù)位端連接一開關(guān)電路和第一 RC電路，并通過第一電阻與所述看門狗芯片的喂狗信號輸出端連接；
所述看門狗芯片的電壓監(jiān)控輸入端連接第二 RC電路；
所述看門狗芯片的喂狗信號輸出端與外部CPU的喂狗輸出管腳連接，并通過第五電阻接電源，所述看門狗芯片的喂狗信號輸入端與外部CPU的喂狗輸入管腳連接，并通過第六電阻接電源；
所述看門狗芯片的電壓監(jiān)控輸出端與外部CPU的DYING GASP管腳連接，并通過第七電阻接電源；
所述看門狗芯片的復(fù)位輸出端與外部CPU的外部中斷管腳連接，并與第三RC電路連接。
上述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，其中，所述開關(guān)電路包括相互串接的按鍵開關(guān)和保護(hù)二極管。
上述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，其中，所述第一 RC電路包括第一電容和第二電阻，所述看門狗芯片的手動復(fù)位端通過所述第一電容接地并通過所述第二電阻接電源。
上述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，其中，所述第二 RC電路包括第二電容和第八電阻，所述看門狗芯片的電壓監(jiān)控輸入端分別通過所述第二電容和第八電阻接地， 同時所述第八電阻通過第三電阻接電源。
上述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，其中，所述第三RC電路包括第三電容和第四電阻，所述看門狗芯片的復(fù)位輸出端通過所述第三電容接地，并通過所述第四電阻接電源。
一種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的方法，應(yīng)用于如上述任意一項所述的防止設(shè)備僵死的裝置，其中，包括下列步驟
根據(jù)硬件設(shè)計將中斷注冊在系統(tǒng)中，將該中斷注冊成為最高優(yōu)先級的中斷向量， 并在CPU內(nèi)核中實現(xiàn)相應(yīng)的中斷處理函數(shù)；
設(shè)置監(jiān)控進(jìn)程負(fù)責(zé)定時清零看門`狗芯片；
如果看門狗芯片在一段時間內(nèi)沒有得到信號輸入，看門狗芯片拉低或拉高復(fù)位輸出端的電平，引發(fā)高優(yōu)先級的硬件中斷；
CPU執(zhí)行中斷處理程序。
上述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的方法，其中，所述監(jiān)控進(jìn)程通過心跳機(jī)制查詢各個業(yè)務(wù)進(jìn)程
如果各業(yè)務(wù)進(jìn)程均能正常響應(yīng)，則定時輸出給看門狗電路；
如果監(jiān)控進(jìn)程發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)進(jìn)程異常，則首先試圖恢復(fù)該業(yè)務(wù)服務(wù)，如果該業(yè)務(wù)服務(wù)無法被正常恢復(fù)，則停止輸出信號給看門狗電路；或者，
如果系統(tǒng)異常導(dǎo)致監(jiān)控進(jìn)程無法正常運(yùn)行，則停止輸出信號給看門狗電路。
上述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的方法，其中，所述中斷處理程序包括下列步驟
檢查硬件中斷并在CPU內(nèi)核里查詢各進(jìn)程狀態(tài)，如果中斷關(guān)閉后系統(tǒng)恢復(fù)正常， 則上報異常并啟動定時器，在定時器超時期間內(nèi)讓出CPU，診斷程序恢復(fù)運(yùn)行，同時響應(yīng)局端的管理報文，并作出相應(yīng)的操作；
定時器超時后打開中斷，此時恢復(fù)到設(shè)備異常前的場景；
如果此時是正常業(yè)務(wù)引發(fā)的設(shè)備異常，此時業(yè)務(wù)得到恢復(fù)并記錄L0G，打開中斷；
如果系統(tǒng)無法恢復(fù)，所有進(jìn)程均無響應(yīng)，則記錄錯誤LOG并重啟設(shè)備。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明結(jié)合了嵌入式設(shè)備的軟硬件設(shè)計技術(shù)，對傳統(tǒng)的開門狗設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn)， 結(jié)合軟件處理，做到多場景下的防僵死功能；同時在設(shè)備異常后，依然保證運(yùn)營商管理通道正常，并保持設(shè)備的可調(diào)試，以便售后技術(shù)人員方便的定位問題。


圖1是本發(fā)明家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置的看門狗電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的方法的流程示意框圖3是本發(fā)明家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的方法中的中斷處理程序的流程示意框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合原理圖和具體操作實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明一種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，包括一看門狗電路，看門狗電路包括看門狗芯片Ul,看門狗芯片Ul的手動復(fù)位端MR連接一開關(guān)電路和第一 RC電路，并通過第一電阻與看門狗芯片Ul的喂狗信號輸出端WDO連接。優(yōu)選方案中，開關(guān)電路包括相互串接的按鍵開關(guān)SW和保護(hù)二極管ESD。第一 RC電路包括第一電容Cl和第二電阻R2，看門狗芯片Ul的手動復(fù)位端MR通過第一電容Cl接地并通過第二電阻R2接電源 (3. 3V)。
看門狗芯片Ul的電壓監(jiān)控輸入端PFI連接第二 RC電路。優(yōu)選方案中，第二 RC電路包括第二電容C2和第八電阻R8，看門狗芯片Ul的電壓監(jiān)控輸入端PFI分別通過第二電容C2和第八電阻R8接地，第八電阻R8通過第三電阻R3接電源(12V)。
看門狗芯片Ul的喂狗信號輸出端WDO與外部CPU的喂狗輸出管腳連接，并通過第五電阻R5接電源，看門狗芯片Ul的喂狗信號輸入端WDI與外部CPU的喂狗輸入管腳連接，并通過第六電阻R6接電源(3.3V)。
看門狗芯片Ul的電壓監(jiān)控輸出端PFO與外部CPU的DYING GASP管腳連接，并通過第七電阻R7接電源，看門狗芯片Ul的復(fù)位輸出端RESET與外部CPU的外部中斷管腳連接，并與第三RC電路連接。第三RC電路包括第三電容C3和第四電阻R4，看門狗芯片Ul的復(fù)位輸出端RESET通過第三電容C3接地，并通過第四電阻R4接電源(3. 3V)。
本發(fā)明結(jié)合了嵌入式設(shè)備的軟硬件設(shè)計技術(shù)，對傳統(tǒng)的開門狗設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn)， 結(jié)合軟件處理，做到多場景下的防僵死功能；同時在設(shè)備異常后，依然保證運(yùn)營商管理通道正常，并保持設(shè)備的可調(diào)試，以便售后技術(shù)人員方便的定位問題。
由圖2所示，本發(fā)明根據(jù)硬件設(shè)計將中斷注冊在系統(tǒng)中，由于在系統(tǒng)中觸發(fā)中斷的方式有很多，為了避免看門狗中斷被其它中斷屏蔽(如發(fā)生中斷風(fēng)暴)，必須將該中斷注冊成為最高優(yōu)先級的中斷向量，并在內(nèi)核中實現(xiàn)相應(yīng)的中斷處理函數(shù)。
設(shè)置監(jiān)控進(jìn)程負(fù)責(zé)定時“喂狗”。監(jiān)控進(jìn)程通過心跳機(jī)制查詢各個業(yè)務(wù)進(jìn)程，如果各業(yè)務(wù)進(jìn)程均能正常響應(yīng)，則定時輸出給看門狗電路。如果監(jiān)控進(jìn)程發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)進(jìn)程異常，則首先試圖恢復(fù)該業(yè)務(wù)服務(wù)(通過ST0P-START機(jī)制進(jìn)行恢復(fù))，如果該業(yè)務(wù)服務(wù)無法被正?；謴?fù)，則停止輸出信號給看門狗電路。如果系統(tǒng)異常導(dǎo)致監(jiān)控進(jìn)程無法正常運(yùn)行，也會停止輸出信號給看門狗電路。
如果看門狗在一段時間內(nèi)沒有得到信號輸入，則會拉低(或拉高)CPU_INT管腳，引發(fā)高優(yōu)先級的硬件中斷。
由于看門狗輸出的中斷優(yōu)選級很高，CPU會優(yōu)先調(diào)用該中斷處理程序，中斷處理程序按照圖標(biāo)3流程處理。
中斷處理程序會檢查硬件中斷并在內(nèi)核里查詢各進(jìn)程狀態(tài)，如果中斷關(guān)閉后系統(tǒng)恢復(fù)正常，則上報異常并啟動定時器，在定時器超時期間內(nèi)讓出CPU，診斷程序可以恢復(fù)運(yùn)行，以方便定位問題，同時響應(yīng)局端的管理報文，并作出相應(yīng)的操作(如關(guān)斷光模塊電源，避免非法發(fā)光)。定時器超時后打開中斷，此時恢復(fù)到設(shè)備異常前的場景。
如果此時是正常業(yè)務(wù)引發(fā)的設(shè)備異常(數(shù)據(jù)流量過大)，此時業(yè)務(wù)可以得到恢復(fù)， 由于關(guān)閉中斷的時間很短，不會過分影響用戶體驗。
如果系統(tǒng)無法恢復(fù)，所有進(jìn)程均無響應(yīng)，則記錄錯誤LOG并重啟設(shè)備。
本發(fā)明結(jié)合了嵌入式設(shè)備的軟硬件設(shè)計技術(shù)，對傳統(tǒng)的開門狗設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn)， 結(jié)合軟件處理，做到多場景下的防僵死功能；同時在設(shè)備異常后，依然保證運(yùn)營商管理通道正常，并保持設(shè)備的可調(diào)試，以便售后技術(shù)人員方便的定位問題。
以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，包括ー看門狗電路，所述看門狗電路包括看門狗芯片(U1)，其特征在于 所述看門狗芯片(Ul)的手動復(fù)位端(MR)連接ー開關(guān)電路和第一 RC電路，并通過第一電阻與所述看門狗芯片(Ul)的喂狗信號輸出端(WDO)連接； 所述看門狗芯片(Ul)的電壓監(jiān)控輸入端(PFI)連接第二 RC電路； 所述看門狗芯片(Ul)的喂狗信號輸出端(WDO)與外部CPU的喂狗輸出管腳連接，并通過第五電阻(R5)接電源，所述看門狗芯片(Ul)的喂狗信號輸入端(WDI)與外部CPU的喂狗輸入管腳連接，并通過第六電阻(R6 )接電源； 所述看門狗芯片(Ul)的電壓監(jiān)控輸出端(PFO)與外部CPU的DHNG GASP管腳連接，并通過第七電阻(R7)接電源； 所述看門狗芯片(Ul)的復(fù)位輸出端(RESET)與外部CPU的外部中斷管腳連接，并與第三RC電路連接。
2.如權(quán)利要求1所述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，其特征在于，所述開關(guān)電路包括相互串接的按鍵開關(guān)(SW)和保護(hù)ニ極管(ESD)。
3.如權(quán)利要求1所述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，其特征在于，所述第一RC電路包括第一電容(Cl)和第二電阻(R2)，所述看門狗芯片(Ul)的手動復(fù)位端(MR)通過所述第一電容(Cl)接地并通過所述第二電阻(R2)接電源。
4.如權(quán)利要求1所述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，其特征在于，所述第二RC電路包括第二電容(C2)和第八電阻(R8)，所述看門狗芯片(Ul)的電壓監(jiān)控輸入端(PFI)分別通過所述第二電容(C2)和第八電阻(R8)接地，同時所述第八電阻(R8)通過第三電阻(R3)接電源。
5.如權(quán)利要求1所述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，其特征在于，所述第三RC電路包括第三電容(C3)和第四電阻(R4)，所述看門狗芯片(Ul)的復(fù)位輸出端(RESET)通過所述第三電容(C3)接地，并通過所述第四電阻(R4)接電源。
6.ー種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1至5中任意ー項所述的防止設(shè)備僵死的裝置，其特征在于，包括下列步驟 根據(jù)硬件設(shè)計將中斷注冊在系統(tǒng)中，將該中斷注冊成為最高優(yōu)先級的中斷向量，并在CPU內(nèi)核中實現(xiàn)相應(yīng)的中斷處理函數(shù)； 設(shè)置監(jiān)控進(jìn)程負(fù)責(zé)定時清零看門狗芯片； 如果看門狗芯片在一段時間內(nèi)沒有得到信號輸入，看門狗芯片拉低或拉高復(fù)位輸出端的電平，引發(fā)高優(yōu)先級的硬件中斷； CPU執(zhí)行中斷處理程序。
7.如權(quán)利要求6所述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的方法，其特征在于，所述監(jiān)控進(jìn)程通過心跳機(jī)制查詢各個業(yè)務(wù)進(jìn)程 如果各業(yè)務(wù)進(jìn)程均能正常響應(yīng)，則定時輸出給看門狗電路； 如果監(jiān)控進(jìn)程發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)進(jìn)程異常，則首先試圖恢復(fù)該業(yè)務(wù)服務(wù)，如果該業(yè)務(wù)服務(wù)無法被正常恢復(fù)，則停止輸出信號給看門狗電路；或者， 如果系統(tǒng)異常導(dǎo)致監(jiān)控進(jìn)程無法正常運(yùn)行，則停止輸出信號給看門狗電路。
8.如權(quán)利要求6所述家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的方法，其特征在于，所述中斷處理程序包括下列步驟 檢查硬件中斷并在CPU內(nèi)核里查詢各進(jìn)程狀態(tài)，如果中斷關(guān)閉后系統(tǒng)恢復(fù)正常，則上報異常并啟動定時器，在定時器超時期間內(nèi)讓出CPU，診斷程序恢復(fù)運(yùn)行，同時響應(yīng)局端的管理報文，并作出相應(yīng)的操作； 定時器超時后打開中斷，此時恢復(fù)到設(shè)備異常前的場景； 如果此時是正常業(yè)務(wù)引發(fā)的設(shè)備異常，此時業(yè)務(wù)得到恢復(fù)并記錄LOG，打開中斷； 如果系統(tǒng)無法恢復(fù)，所有進(jìn)程均無響應(yīng)，則記錄錯誤LOG并重啟設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備中防止設(shè)備僵死的裝置，包括一看門狗電路，看門狗電路包括看門狗芯片看門狗芯片的手動復(fù)位端連接一開關(guān)電路和第一RC電路，并通過第一電阻與看門狗芯片的喂狗信號輸出端連接；看門狗芯片的電壓監(jiān)控輸入端連接第二RC電路，喂狗信號輸出端與外部CPU的喂狗輸出管腳連接，看門狗芯片的喂狗信號輸入端與外部CPU的喂狗輸入管腳連接；看門狗芯片的電壓監(jiān)控輸出端與外部CPU的DYING GASP管腳連接，復(fù)位輸出端與外部CPU的外部中斷管腳連接。本發(fā)明結(jié)合了嵌入式設(shè)備的軟硬件設(shè)計技術(shù)，做到多場景下的防僵死功能；同時在設(shè)備異常后，依然保證運(yùn)營商管理通道正常，并保持設(shè)備的可調(diào)試。
文檔編號H04L12/66GK103036778SQ20121054959
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者蔡溯源, 張仁儒, 蘇楠曦 申請人:上海斐訊數(shù)據(jù)通信技術(shù)有限公司