[发明专利]一种基于ROMFS的操作系统下APP加载与在轨重构方法

说明书

本发明提供了一种基于ROMFS的操作系统下APP加载与在轨重构方法，包括：将独立编译成ELF格式的APP封装成ROMFS镜像，并整体烧写固化在航天器操作系统存储器的三处；在内存中定义固定地址的ROMFS段；操作系统上电后通过引导软件将存储器中的ROMFS镜像三取二加载至ROMFS段中；操作系统利用ROMFS段建立ROMFS文件系统；通过ELF加载器将ROMFS中ELF格式的APP加载、链接到航天器操作系统空间中运行；APP在轨重构时地面将ROMFS镜像逐包上注至缓冲区中，再通过FLASH烧写指令将镜像烧写至存储器中的三区。本发明方法有效解决了航天器操作系统引导软件对文件系统内APP的读写问题，提高了APP在轨加载及重构的可靠性。

技术领域

本发明涉及APP加载技术领域，特别涉及一种基于ROMFS的操作系统下APP加载与在轨重构方法。

背景技术

操作系统与APP的的共存关系一般有两种：

方式一：APP作为操作系统的一部分与操作系统联合编译并链接进操作系统地址空间成为一体，共同固化；上电时同时引导加载，操作系统运行后通过API调用应用程序主函数启动APP。

方式二：APP独立编译成标准ELF文件并存储至操作系统的文件系统中，操作系统启动后挂载文件系统，再使用ELF加载器将ELF格式的APP从文件系统中加载链接至操作系统地址空间并运行。

航天器软件在轨重构与地面软件重构有很大不同，由于航天器过境地面测控站的时间比较短，因此留给地面软件上注的时间比较短，对于比较大的软件上注一般需要分多轨才能完成上注，操作十分复杂。传统的静态内存分配的航天用RTOS(Real TimeOperating System，实时操作系统)不支持动态加载，应用程序与操作系统编译链接在一起，在轨重构只能APP与RTOS一起重构，由于整个目标文件文件较大，软件重构时间较长。

传统的静态内存分配的航天用RTOS不支持动态加载，只能采用方式一，对于采用分离编译动态加载技术，将操作系统和APP分别编译，并存储在EEPROM/FLASH的不同区域的操作系统，在轨重构可以单独重构APP或RTOS，可有效解决以上问题，但在航天应用中存在以下几个问题：

(1)操作系统动态加载是从文件系统中加载ELF格式或其他可执行的应用程序目标文件，通常将应用程序目标文件存储在FLASH文件系统中，如Yaffs、Fat32、Tffs等；但FLASH文件系统通常较大，而航天器单机SRAM一般较小，难以支持FLASH文件系统；

(2)应用程序存储在EEPROM/FLASH中，而EEPROM/FLASH本身是可擦写的存储器，所以存在应用程序和操作系统在轨被异常改写从而导致系统无法启动的概率；因此航天器软件一般都要求在PROM中固化一个最小系统引导软件，以确保以上异常问题发生时能够通过最小系统软件对应用软件或操作系统进行上注修复，但由于最小系统软件不支持FLASH文件系统，因此无法访问FLASH文件系统中的ELF格式的应用程序，导致无法通过最小系统软件来重构ELF格式的应用程序；

(3)航天软件为保证可靠性，一般要求应用软件在EEPROM/FLASH中存储三份，引导加载时以三取二的方式加载至SRAM中运行，但操作系统标准的ELF加载器无法实现对文件系统中的三个ELF文件进行三取二动态加载，无法满足可靠性要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于ROMFS的操作系统下APP加载与在轨重构方法，有效提升了航天器APP在轨加载与重构的可靠性。

本发明的技术解决方案是：

一种基于ROMFS的操作系统下APP加载与在轨重构方法，包括以下步骤：

(1)地面阶段将独立编译成ELF格式的APP封装成ROMFS镜像，并将ROMFS镜像整体烧写固化在航天器操作系统ROM存储器的三处；