CN101349726A - 一种通用输入输出接口的故障检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通用输入输出接口的故障检测方法和装置，其中，该方法获取PCB板上具有相邻焊盘或过孔的所有通用输入输出接口GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态后，进而在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间发生短路。本发明的方法和装置具有非常高的自动化程度，实现简单，同时能快速、准确的同时检测出GPIO接口的短路和断路故障。
Description
技术领域
本发明涉及电路检测技术，特别是一种通用输入输出接口的故障检测方法及装置，实现快速批量的通用输入输出接口的故障检测。
背景技术
当前电子产品提供给客户的应用接口日趋复杂和丰富。除了传统的音频和JTAG之类的专用接口外，生产厂商一般还会提供大量的GPIO(General PurposeInput Output，通用输入输出)接口给客户，供其进行自定义使用，以方便客户的使用或者二次开发。这些GPIO接口在出厂前必须经过完整的测试，以保证接口性能的可靠。
同时，随着产品日趋小型化，生产过程中短路和断路的可能性也在上升。当产品进入批量生产阶段时，如何提供一种快速可靠的方法对这些GPIO接口的短路和断路故障进行鉴别成为一个值得研究的问题。
目前对这些GPIO接口的引脚电气特性的检测方法可分为3类：通过指示灯来进行检测、通过外部处理器扫描来进行检测和通过本地GPIO回环进行检测。
通过指示灯来进行检测比较直观，将每个GPIO引脚连接到一个指示灯，配置GPIO作为输出来驱动对应的指示灯，通过观察指示灯的明灭与GPIO的当前配置是否一致来判断对应的GPIO是否存在故障。
如图1所示，配置GPIO N输出高电平时，对应的发光二极管N应该点亮，而GPIO N输出低电平时，对应的发光管N应该熄灭。如果发光管N的明灭与配置不一致，则可判断GPIO N存在故障。
通过外部处理器扫描来进行检测的方法是通过一个外部处理器的GPIO与待测的GPIO进行对接，配置其进行通信，比较发送和接收的数据是否一致，从而得知其该GPIO是否存在故障。
如图2所示，配置产品的内部处理器GPIO为输出，外部处理器的GPIO为输入，当内部处理器输出高电平时，外部处理器应该检测到输入为高电平，反之亦然。如果外部处理器检测到的电平与内部处理器输出的电平不一致，则可判断GPIO N存在故障。
通过本地GPIO回环进行检测的方法是在通过外部处理器扫描来进行检测的方法的基础上演化而来，通过本地GPIO回环，可以将通过外部处理器扫描来进行检测的方法中外部处理器和内部处理器的角色统一到内部处理器来完成。
回环连接GPIO 1和GPIO 2，并配置GPIO 1为输出，GPIO 2为输入，当GPIO 1输出高电平时，GPIO 2应该检测到输入为高电平，反之亦然。如果GPIO 2检测到的电平与GPIO 1输出的电平不一致，则可判断GPIO 1和GPIO2之一存在故障。
上述的方法中，都存在一些缺点，如下所述。
通过指示灯来进行检测虽然比较直观，但必须依靠人眼参与观察判决，无法实现自动检测，检测速度很慢，可靠性差，在GPIO数量较多时，效率非常低，无法适应大规模生产的需要。
通过外部处理器扫描来进行检测的方法需要外部处理器的协助，检测电路复杂，成本较高，可扩展性差，控制台需要同时和内部处理器和外部处理器通信协调，软件复杂度高。
通过本地GPIO回环进行检测的方法只能检测断路，无法检测短路故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种通用输入输出接口的故障检测方法及装置，在较高的自动化程度的基础上，实现快速、批量的GPIO接口短路和断路的检测。
为了实现上述目的，本发明提供了一种通用输入输出接口的故障检测方法，其获取PCB板上具有相邻焊盘或过孔的所有通用输入输出接口GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，并在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间发生短路。
上述的方法，其中，回环连接待测GPIO，并判断待测GPIO的断路状况。
上述的方法，具体包括：
步骤A1，获取所有在PCB板上具有相邻焊盘或过孔的GPIO对后，判断得到的GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间存在短路；
步骤A2，获取PCB板上待测GPIO所可能形成的所有GPIO对后，判断得到的GPIO对在回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
上述的方法，具体包括：
步骤A1，获取所有在PCB板上具有相邻焊盘或过孔的GPIO对后，判断得到的GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间存在短路；
步骤A2’，获取PCB板上待测GPIO所可能形成的所有GPIO对，并从得到的GPIO对中选择包括所有待测GPIO的最少GPIO对，并判断得到的最少GPIO对在回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
上述的方法，具体包括：
步骤B1，将待测GPIO分为多个GPIO组，GPIO组内的GPIO在PCB板上彼此之间不存在相邻焊盘或过孔；
步骤B2，对GPIO组内的GPIO进行回环连接；
步骤B3，判断PCB板上待测GPIO可能形成的所有GPIO对的协同状态；
步骤B4，根据GPIO对的协同状态和分组情况判断故障。
上述的方法，其中，所述步骤B4具体根据以下原则判断故障：
处于同组的GPIO对的协同状态为不协同变化时，组成该GPIO对的GPIO存在断路，处于不同组的GPIO对的协同状态为协同变化时，组成该GPIO对的GPIO之间存在短路。
上述的方法，其中，
所述待测GPIO数目为偶数时，每个GPIO组中GPIO的数量为2个；
所述待测GPIO数目为奇数时，其中一个GPIO组中的GPIO的数量为3个，其他GPIO组中的GPIO的数量为2个。
上述的方法，其中，回环连接GPIO时，在回环链路中串联限流电阻。
上述的方法，其中，获取GPIO对的协同状态具体通过以下操作实现：
配置组成GPIO对的第一GPIO为输出，另外的第二GPIO为输入；
配置第一GPIO输出高电平，检查第二GPIO的第一读入值；
配置第一GPIO输出低电平，检查第二GPIO的第二读入值；
在第一读入值为1，且第二读入值为0时，判断该GPIO对的协同状态为协同变化，否则为不协同变化。
为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种通用输入输出接口的故障检测装置，其中，包括：
故障检测模块，用于获取PCB板上具有相邻焊盘或过孔的所有GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，并在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间发生短路。
上述的装置，其中，所述故障检测模块还用于获取PCB板上待测GPIO所可能形成的所有GPIO对后，判断得到的GPIO对在回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
上述的装置，其中，所述故障检测模块还用于获取PCB板上待测GPIO所可能形成的所有GPIO对，并从得到的GPIO对中选择包括所有待测GPIO的最少GPIO对，并判断得到的最少GPIO对在回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
上述的装置，其中，所述故障检测模块具体包括：
分组单元，用于将待测GPIO分为多个GPIO组，GPIO组内的GPIO在PCB板上彼此之间不存在焊盘或过孔相邻的情况；
连接单元，用于对GPIO组内的GPIO进行回环连接；
协同状态获取单元，用于获取PCB板上待测GPIO可能形成的所有GPIO对的协同状态；
故障判断单元，用于根据GPIO对的协同状态和分组情况判断短路及断路故障。
上述的装置，其中，所述故障判断单元具体根据以下原则判断故障：
处于同组的GPIO对的协同状态为不协同变化时，组成该GPIO对的GPIO存在断路，处于不同组的GPIO对的协同状态为协同变化时，组成该GPIO对的GPIO之间存在短路。
本发明的方法和装置，在获取PCB板上具有相邻焊盘或过孔的所有通用输入输出接口GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态后，利用协同状态判断GPIO之间的短路故障，同时对断路故障也利用回环连接情况下的协同状态进行判断，具有以下有益效果：
利用协同状态判断，无需人工干预，具有非常高的自动化程度；
能实现快速、批量的GPIO接口短路和断路的检测，测试17个GPIO接口故障花费时间少于1秒；
可同时判断出断路和短路故障，且具有较高的可靠性；
实现简单。
附图说明
图1为通过指示灯来进行检测的示意图；
图2为通过外部处理器扫描来进行检测的示意图；
图3为本发明方法的第二具体实施例的流程示意图；
图4为本发明方法的第二具体实施例的具体流程示意图。
具体实施方式
在对本发明的方法进行详细描述之前，在此先对本发明涉及到的一些概念进行说明，以便于更好的理解本发明。
假定存在回环连接的第一GPIO和第二GPIO，并设置第一GPIO为输出，而第二GPIO为输入。
当第一GPIO分别输出高电平和低电平时，通过第二GPIO读入的值分别为1和0，则判断第一GPIO和第二GPIO组成的GPIO对的协同状态为协同变化，否则判断第一GPIO和第二GPIO组成的GPIO对的协同状态为不协同变化。
众所周知，在PCB光板本身不存在短路问题的情况下，生产贴装过程中发生的短路故障总是发生在相邻焊盘、过孔之间，因此，不存在相邻焊盘、过孔的GPIO接口发生短路必然是由于存在相邻焊盘、过孔的GPIO发生短路造成的。
因此，本发明的通用输入输出接口的故障检测方法和装置，通过获取PCB板上具有相邻焊盘或过孔的所有GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，并在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间发生短路。
本发明的通用输入输出接口的故障检测方法的第一具体实施例包括：
第一分组步骤，从待测GPIO中获取所有在PCB板上具有相邻焊盘或过孔的GPIO对；
第一短路检测步骤，判断分组步骤中得到的所有GPIO对在不构成回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间存在短路；
判断理由如下：由于此时所有的组成GPIO对的GPIO之间都不构成回环链路，GPIO对不应当协同变化，此时，如果检测到GPIO对的协同状态为协同变化，则表明组成GPIO对的GPIO之间存在不应该的回环链路，即存在短路故障。
第一断路检测步骤，将待测GPIO所组成的所有GPIO对逐一进行回环连接后，判断得到的所有GPIO对的协同状态，GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
判断理由如下：由于此时所有的组成GPIO对的GPIO之间都建立了回环链路，GPIO对应当协同变化，此时，如果检测到GPIO对的协同状态为不协同变化，则表明回环链路存在断点，因此组成GPIO对的GPIO之中至少一个存在断路故障。
当然，上述的第一断路检测步骤中，可能存在冗余组合，因此该第一断路检测步骤可以进一步改进为：
从分组步骤中得到的所有GPIO对中选择包括所有待测GPIO的最少GPIO对后，对选择的GPIO对分别进行回环连接后，判断选择的GPIO对的协同状态，GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
对上述情况举例说明如下。
假设待测GPIO包括GPIO 1、GPIO 2、GPIO 3和GPIO 4，且：
GPIO 1与GPIO 2存在相邻焊盘或过孔；
GPIO 2与GPIO 3存在相邻焊盘或过孔；
GPIO 3与GPIO 4存在相邻焊盘或过孔；
GPIO 4与GPIO 1存在相邻焊盘或过孔；
因此分组步骤中得到的GPIO对包括：GPIO 1和GPIO 2、GPIO 2和GPIO3、GPIO 3和GPIO 4、GPIO 1和GPIO 4这4种情况。
在断路检测步骤中，只需要选择GPIO 1和GPIO 2、GPIO 3和GPIO 4这2个GPIO对进行断路检测即可。
当然，也可选择GPIO 1和GPIO 4、GPIO 2和GPIO 3这2个GPIO对进行断路检测。
在此，判断该GPIO对的协同状态通过以下步骤实现：
配置组成GPIO对的第一GPIO为输出，另外的第二GPIO为输入；
配置第一GPIO输出高电平，检查第二GPIO的第一读入值；
配置第一GPIO输出低电平，检查第二GPIO的第二读入值；
在第一读入值为1，且第二读入值为0时，判断该GPIO对的协同状态为协同变化，否则为不协同变化。
在进行断路检测时，为防止由于组成GPIO对的GPIO之间由于存在短路造成的电流过大，造成器件损坏的问题，在对GPIO对进行回环连接时，在回环链路中串联限流电阻。
本发明的通用输入输出接口的故障检测装置的第一具体实施例包括：
第一分组模块，用于从待测GPIO中获取所有在PCB板上具有相邻焊盘或过孔的GPIO对；
第一短路检测模块，用于判断分组步骤中得到的所有GPIO对的协同状态，在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间存在短路；
第一断路检测模块，用于将分组步骤中得到的所有GPIO对分别进行回环连接后，判断分组步骤中得到的所有GPIO对的协同状态，GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
在本发明的第一具体实施例中，短路和断路检测分开进行，在本发明的第二具体实施例中同时进行短路和断路的检测。
如图3所示，本发明的通用输入输出接口的故障检测方法的第二具体实施例包括：
第二分组步骤31，将待测GPIO分为多个GPIO组，GPIO组内的GPIO在PCB板上彼此之间不存在焊盘或过孔相邻的情况；
连接步骤32，对GPIO组内的GPIO进行回环连接；
协同状态判断步骤33，判断待测GPIO中所有两两组合的GPIO对的协同状态；
故障判断步骤34，根据GPIO对的协同状态和分组情况判断短路及断路故障。
在故障判断步骤中，处于同组的GPIO对的协同状态为不协同变化时，组成该GPIO对的GPIO存在断路，处于不同组的GPIO对的协同状态为协同变化时，组成该GPIO对的GPIO之间存在短路。
在此，判断该GPIO对的协同状态通过以下步骤实现：
配置组成GPIO对的第一GPIO为输出，另外的第二GPIO为输入；
配置第一GPIO输出高电平，检查第二GPIO的第一读入值；
配置第一GPIO输出低电平，检查第二GPIO的第二读入值；
在第一读入值为1，且第二读入值为0时，判断该GPIO对的协同状态为协同变化，否则为不协同变化。
在进行断路检测时，为防止由于组成GPIO对的GPIO之间由于存在短路造成的电流过大，造成期间损坏的问题，在对GPIO对进行回环连接时，在回环链路中串联限流电阻。
为了提高对短路和断路检测的精度，每组GPIO的数量应该尽可能少，即每组2个GPIO，当GPIO总数为奇数时，采用星型连接设置3个GPIO的特别组。
下面以N个GPIO为例对本发明方法的第二实施例进行进一步详细的说明。
如图4所示，包括：
步骤401，将待测GPIO分为多个GPIO组，GPIO组内的GPIO在PCB板上彼此之间不存在焊盘或过孔相邻的情况；
步骤402，对GPIO组内的GPIO进行回环连接；
步骤403，设置所有GPIO为输入后，设置初始变量I＝1，J＝2；
步骤404，设置GPIO I输出高电平；
步骤405，判断GPIO J的读取值是否为1，如果是进入步骤406，否则进入步骤410；
步骤406，设置GPIO I输出低电平；
步骤407，判断GPIO J的读取值是否为0，如果是进入步骤408，否则进入步骤410；
步骤408，判断GPIO I和GPIO J是否同组，如果是，进入步骤412，否则进入步骤409；
步骤409，判断GPIO I和GPIO J存在短路，并进入步骤412；
步骤410，判断GPIO I和GPIO J是否同组，如果是，进入步骤411，否则进入步骤412；
步骤411，判断GPIO I和GPIO J存在断路，并进入步骤412；
步骤412，重新设置GPIO I为输入，进入步骤413；
步骤413，判断J是否等于N，如果是进入步骤414，否则进入步骤416；
步骤414，判断I是否等于N-1，如果否进入步骤415，否则进入步骤417；
步骤415，将I加1后赋值给I，然后将I加1赋值给J，并返回步骤404；
步骤416，将J加1后赋值给J，并返回步骤404；
步骤417，结束检测。
本发明的通用输入输出接口的故障检测装置的第二具体实施例包括：
第二分组模块，用于将待测GPIO分为多个GPIO组，GPIO组内的GPIO在PCB板上彼此之间不存在焊盘或过孔相邻的情况；
连接模块，用于对GPIO组内的GPIO进行回环连接；
协同状态获取模块，获取待测GPIO中所有两两组合的GPIO对的协同状态；
故障判断模块，用于根据GPIO对的协同状态和分组情况判断短路及断路故障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种通用输入输出接口的故障检测方法，其特征在于，获取PCB板上具有相邻焊盘或过孔的所有通用输入输出接口GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，并在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间发生短路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，回环连接待测GPIO，并判断待测GPIO的断路状况。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，具体包括：
步骤A1，获取所有在PCB板上具有相邻焊盘或过孔的GPIO对后，判断得到的GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间存在短路；
步骤A2，获取PCB板上待测GPIO所可能形成的所有GPIO对后，判断得到的GPIO对在回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，具体包括：
步骤A1，获取所有在PCB板上具有相邻焊盘或过孔的GPIO对后，判断得到的GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间存在短路；
步骤A2’，获取PCB板上待测GPIO所可能形成的所有GPIO对，并从得到的GPIO对中选择包括所有待测GPIO的最少GPIO对，并判断得到的最少GPIO对在回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，具体包括：
步骤B1，将待测GPIO分为多个GPIO组，GPIO组内的GPIO在PCB板上彼此之间不存在相邻焊盘或过孔；
步骤B2，对GPIO组内的GPIO进行回环连接；
步骤B3，判断PCB板上待测GPIO可能形成的所有GPIO对的协同状态；
步骤B4，根据GPIO对的协同状态和分组情况判断故障。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤B4具体根据以下原则判断故障：
处于同组的GPIO对的协同状态为不协同变化时，组成该GPIO对的GPIO存在断路，处于不同组的GPIO对的协同状态为协同变化时，组成该GPIO对的GPIO之间存在短路。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述待测GPIO数目为偶数时，每个GPIO组中GPIO的数量为2个；
所述待测GPIO数目为奇数时，其中一个GPIO组中的GPIO的数量为3个，其他GPIO组中的GPIO的数量为2个。
8.根据权利要求2到7中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，回环连接GPIO时，在回环链路中串联限流电阻。
9.根据权利要求2到7中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，获取GPIO对的协同状态具体通过以下操作实现：
配置组成GPIO对的第一GPIO为输出，另外的第二GPIO为输入；
配置第一GPIO输出高电平，检查第二GPIO的第一读入值；
配置第一GPIO输出低电平，检查第二GPIO的第二读入值；
在第一读入值为1，且第二读入值为0时，判断该GPIO对的协同状态为协同变化，否则为不协同变化。
10.一种通用输入输出接口的故障检测装置，其特征在于，包括：
故障检测模块，用于获取PCB板上具有相邻焊盘或过孔的所有GPIO对在没有回环连接情况下的协同状态，并在GPIO对的协同状态为协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO之间发生短路。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述故障检测模块还用于获取PCB板上待测GPIO所可能形成的所有GPIO对后，判断得到的GPIO对在回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述故障检测模块还用于获取PCB板上待测GPIO所可能形成的所有GPIO对，并从得到的GPIO对中选择包括所有待测GPIO的最少GPIO对，并判断得到的最少GPIO对在回环连接情况下的协同状态，在GPIO对的协同状态为不协同变化时，判断组成该GPIO对的GPIO存在断路。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述故障检测模块具体包括：
分组单元，用于将待测GPIO分为多个GPIO组，GPIO组内的GPIO在PCB板上彼此之间不存在焊盘或过孔相邻的情况；
连接单元，用于对GPIO组内的GPIO进行回环连接；
协同状态获取单元，用于获取PCB板上待测GPIO可能形成的所有GPIO对的协同状态；
故障判断单元，用于根据GPIO对的协同状态和分组情况判断短路及断路故障。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述故障判断单元具体根据以下原则判断故障：
处于同组的GPIO对的协同状态为不协同变化时，组成该GPIO对的GPIO存在断路，处于不同组的GPIO对的协同状态为协同变化时，组成该GPIO对的GPIO之间存在短路。
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Publications (2)
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