CN103853680A - 总线信号监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种总线信号监测装置，包括一信号采集模块、一数据缓存器、一处理单元、一精简介质无关接口及一以太网接口，所述信号采集模块用于从一总线上采集实时信号并将采集到的实时信号解码为可存取数据，并将所述可存取数据存储于所述数据缓存器中，所述处理单元用于从所述数据缓存器读取所述可存取数据，并将所述可存取数据发送给所述精简介质无关接口，所述精简介质无关接口用于将所述可存取数据转换为以太网数据包，并将所述以太网数据包通过所述以太网接口发送给一总控端。本发明还揭示了一种总线信号监测方法。

Description

总线信号监测装置及方法
技术领域
本发明涉及数据通信领域，特别是涉及一种用于对总线上传输的信号进行监测的装置及方法。
背景技术
I2C（Inter-Integrated Circuit）总线和SPI（Serial Peripheral interface）总线凭借其接口线少、控制方式简单、器件封装形式小、通信速率较高等优点，在微电子、通信控制、服务器管理领域被广泛应用。它主要用于连接微控制器及其周边设备，使主控装置能及时的去控制和读取周边设备的状态，例如管理员可对各个元件进行查询，以管理系统的配置或掌握元件的功能状态。在传统的调试方法中，工程师或测试人员必须使用示波器或逻辑分析仪去获取总线上的信号，通过复杂的协定分析，然后才能了解通信的具体数据和数据传输的正确性。这一过程增加了开发的人力成本和设备成本，并且示波器或逻辑分析仪仅能显示当前获取的信号状态，单次获取的数据量非常有限，不利于对目标装置的调试，尤其不利于对压力测试中的目标装置进行调试。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种更为高效和简便的用于对总线上传输的信号进行监测的装置及方法。
一种总线信号监测装置，所述总线信号监测装置包括一信号采集模块、一数据缓存器、一处理单元、一精简介质无关接口及一以太网接口，所述信号采集模块用于从一总线上采集实时信号并将采集到的实时信号解码为可存取数据，并将所述可存取数据存储于所述数据缓存器中，所述处理单元用于从所述数据缓存器读取所述可存取数据，并将所述可存取数据发送给所述精简介质无关接口，所述精简介质无关接口用于将所述可存取数据转换为以太网数据包，并将所述以太网数据包通过所述以太网接口发送给一总控端。
优选地，所述总线信号监测装置还包括一数据读写控制器，用于获取所述数据缓存器的存储状态，并将获取的存储状态发送给所述信号采集模块和所述处理单元。
优选地，当所述信号采集模块从所述数据读写控制器获知所述数据缓存器处于已写满状态时，所述信号采集模块暂停从所述总线采集实时信号。
优选地，当所述处理单元从所述数据读写控制器获知所述数据缓存器处于已读空状态时，所述处理单元暂停从所述数据缓存器读取所述可存取数据。
优选地，所述数据缓存器为先进先出数据缓存器，所述处理单元总是从所述数据缓存器中的数据队列的头部读取所述可存取数据，所述信号采集模块总是向所述数据缓存器中的数据队列的尾部写入所述可存取数据。
一种总线信号监测方法，所述总线信号监测方法包括：
信号读取步骤，从一总线上读取实时信号，并将采集到的实时信号解码为可存取数据；
数据存储步骤，将所述可存取数据存储于一数据缓存器；
数据读取步骤，从所述数据缓存器读取所述可存取数据，并将所述可存取数据发送给一精简介质无关接口；及
数据发送步骤，所述精简介质无关接口将所述可存取数据转换为以太网数据包，并将所述以太网数据包通过一以太网接口发送给一总控端。
优选地，所述数据存储步骤总是将所述可存取数据写入到所述数据缓存器中的数据队列的尾部，所述数据读过步骤总是从所述数据缓存器中的数据队列的头部读取所述可存取数据。
优选地，所述数据存储步骤与所述数据读取步骤并行执行。
优选地，所述总线信号监测方法还包括：
当所述数据缓存器处于已写满状态时，暂停从所述总线采集实时信号及向所述数据缓存器写入所述可存取数据；及
当所述数据缓存器处于已读空状态时，暂停从所述数据缓存器读取所述可存取数据。
优选地，所述数据读取步骤包括：当从所述数据缓存器读取所述可存取数据时，控制一指示灯闪烁。
与现有技术相比，上述总线信号监测装置和方法，藉由将采集到的实时信号经过解码变成可存取数据，并将所述可存取数据存储于数据缓存器中，再从所述数据缓存器中读取所述可存取数据，通过以太网接口发送给总控端，使采集的实时信号可以持续地被送往总控端，以供工程师或测试人员监测或调试使用，使得工程师或测试人员无需一直地保持对系统的关注，当需要的时候可以方便的从总控端中获取某一时间点或时间段的信号状态，也为解决某些低概率事件提供了极大的便利。
附图说明
图1为本发明一种实施方式中的总线信号监测装置应用于一总线架构中的示意图。
图2为本发明一种实施方式中的总线信号监测装置的功能框图。
图3为本发明一种实施方式中的总控端的功能框图。
图4为本发明一种实施方式中的总线信号监测方法的流程图。
主要元件符号说明
主控装置 10
从属装置 20
总线信号监测装置 30
信号采集模块 301
数据缓存器 304
数据读写控制器 306
处理单元 307
精简介质无关接口 308
以太网接口 309
指示灯 310
总控端 40
通讯接口 401
处理器 402
存储器 403
探针 50
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，图中示意性的示出了根据本发明一种实施方式的总线信号监测装置30被应用于一总线架构中，所述总线架构包括一主控装置10及一从属装置20，所述主控装置10与所述从属装置20通过一总线连接，所述总线可以是I2C总线或SPI总线，本领域的技术人员应当理解，所述主控装置10与所述从属装置20也可以通过其他总线连接，并不限于I2C总线和SPI总线。
在图1所示的总线结构中，所述主控装置10处于主机（Master）地位，所述从属装置20处于从机（Slaver）地位，所述主控装置10用于启动数据传送并产生时钟信号，向所述从属装置20发送指令，所述从属装置20用于响应所述主控装置10发送的指令，向所述主控装置10返回数据，比如所述从属装置20的工作状态，包括功耗、发热、负载等参数。所述从属装置20可以是单个电子元件，也可以是整机，比如服务器。
所述总线信号监测装置30通过一探针50接入所述主控装置10与所述从属装置20之间的总线，所述探针50包括单向信号传输模块，仅允许从所述总线获取信号，而阻止信号从所述探针50传入所述总线，以避免对所述主控装置10与所述从属装置20之间的数据通信产生影响。本领域的技术人员应当理解，所述总线信号监测装置30也可以通过所述探针50以外的其他方式接入所述总线，比如通过桥接的方式接入所述总线。为方便对本实施方式的阐述，在后续的附图中省略所述探针50，但这不妨碍所述探针50所起的功能与效果。
所述总线信号监测装置30从所述主控装置10与所述从属装置20之间的总线获取的信号，经过处理后获得的数据，可以传送给一总控端40。所述总控端40可以内置有人机交互界面，将从所述总线信号监测装置30获得的数据呈现给系统管理员，或者在发现异常数据时时发出警报。所述总控端40也可以向所述总线信号监测装置30发送指令，以要求所述总线信号监测装置30完成相应的操作。
请参阅图2，图中示意性的示出了根据本发明一种实施方式的总线信号监测装置30的功能框图，所述总线信号监测装置30包括一信号采集模块301、一数据缓存器304、一数据读写控制器306、一处理单元307、一精简介质无关接口（RMII：Reduced Media Independent Interface）308、一以太网接口（Ethernet Interface）309及一指示灯310。
所述信号采集模块301用于从所述主控装置10与所述从属装置20之间的总线上采集实时信号，根据所述总线的协议，比如I2C总线协议或者SPI总线协议，将采集到的实时信号解码转换成可存取数据，将所述可存取数据发送存储到所述数据缓存器304中。
所述数据缓存器304用于存储所述信号采集模块301发送来的可存取数据。在本实施方式中，所述数据缓存器304为先进先出（FIFO，Fist input first output）数据缓存器，先存储进来的数据先被读取出去。所述信号采集模块301总是向所述数据缓存器304中的数据队列的尾部写入所述可存取数据。当所述数据缓存器304的存储状态发生变化时，向所述数据读写控制器306报告其当前存储状态。
当所述数据缓存器304的存储空间已经被写满时，所述数据缓存器304向所述数据读写控制器306发送存储空间已满信号，所述数据读写控制器306收到该存储空间已满信号后，分别向所述信号采集模块301和所述处理单元307报告所述数据缓存器304已经写满。
当所述信号采集模块301从所述数据读写控制器306接收到所述数据缓存器304已经写满的报告后，所述信号采集模块301暂停从所述总线采集信号及将所述可存取数据存储到所述数据缓存器304。直到所述数据缓存器304向所述数据读写控制器306报告其存储空间未写满时，所述信号采集模块301恢复从所述总线采集信号及将所述可存取数据存储到所述数据缓存器304。
所述处理单元307用于从所述数据缓存器304中读取数据，并将读取到的数据发送给所述精简介质无关接口308。在本实施方式中，所述处理单元307总是从所述数据缓存器304中的数据队列的头部读取所述可存取数据。
当所述处理单元307从所述数据读写控制器306接收到所述数据缓存器304已经读空的报告后，所述处理单元307暂停从所述数据缓存器304读取所述可存取数据。直到所述数据缓存器304向所述数据读写控制器306报告其存储空间未读空时，所述处理单元307恢复从所述数据缓存器304读取所述可存取数据。
当所述数据缓存器304既处于未读空又处于未写满状态时，所述处理单元307从所述数据缓存器304中的数据队列的头部读取数据的过程与所述信号采集模块向所述数据缓存器304中的数据队列的尾部写入数据的过程可以并行执行。
所述精简介质无关接口308用于将所述处理单元307发送来的数据转换为以太网数据包，并将以太网数据包发送给所述以太网接口309。
所述以太网接口309与所述总控端40建立以太网连接，并通过所述以太网连接将所述精简介质无关接口308发送来的数据传送给所述总控端40。
所述指示灯310用于指示所述总线信号监测装置30的工作状态，当所述处理单元307从所述数据缓存器304读取数据时，所述处理单元307控制所述指示灯闪烁。所述指示灯310可以为一LED灯。
请参阅图3，图中示意性的示出了根据本发明一种实施方式的总控端40的功能框图，所述总控端40包括一通讯接口401、一处理器402及一存储器403。本领域的技术人员应当理解，所述总控端40还可以为人机交互包括其他设备元件，比如显示器、鼠标、键盘等。
所述通讯接口401用于与所述总线信号监测装置30的所述以太网接口309建立以太网连接，接收从所述以太网接口309发来的以太网数据包，将所述以太网数据包转换为可存取数据，并将所述可存取数据发送给所述处理器402。所述处理器402用于将所述通讯接口401发送来的数据存储于所述存储器403中。所述存储器403为大容量的非易失性存储器，例如硬盘。这样，所述总控端40可以持续地存储所述总线信号监测装置30从所述总线上采集来的数据，以供系统管理员监测或调试。
请参阅图4，图中示意性的示出了根据本发明一种实施方式的总线信号监控方法的流程图，所述方法包括以下步骤：
步骤S401，所述信号采集模块301从一总线上采集实时信号，并将采集到的实时信号解码为可存取数据。
步骤S402，所述信号采集模块301向所述数据缓存器304中的数据队列的尾部写入所述可存取数据。
步骤S403，所述处理单元307从所述数据缓存器304中的数据队列的头部读取所述可存取数据，并将读取到的可存取数据发送给所述精简介质无关接口308。
步骤S404，所述精简介质无关接口308将接收到的所述可存取数据转换为以太网数据包。
步骤S405，所述精简介质无关接口308通过以太网接口309传送给所述总控端40。
相对于现有技术，上述总线信号监测装置和方法，藉由将采集到的实时信号经过解码变成可存取数据，并将所述可存取数据存储于数据缓存器中，再从所述数据缓存器中读取所述可存取数据，通过以太网接口发送给总控端，使采集的实时信号可以持续地被送往总控端，以供工程师或测试人员监测或调试使用，使得工程师或测试人员无需一直地保持对系统的关注，当需要的时候可以方便的从总控端中获取某一时间点或时间段的信号状态，也为解决某些低概率事件提供了极大的便利。
对本领域的技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生产的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种总线信号监测装置，其特征在于：所述总线信号监测装置包括一信号采集模块、一数据缓存器、一处理单元、一精简介质无关接口及一以太网接口，所述信号采集模块用于从一总线上采集实时信号并将采集到的实时信号解码为可存取数据，并将所述可存取数据存储于所述数据缓存器中，所述处理单元用于从所述数据缓存器读取所述可存取数据，并将所述可存取数据发送给所述精简介质无关接口，所述精简介质无关接口用于将所述可存取数据转换为以太网数据包，并将所述以太网数据包通过所述以太网接口发送给一总控端。
2.如权利要求1所述的总线信号监测装置，其特征在于：所述总线信号监测装置还包括一数据读写控制器，用于获取所述数据缓存器的存储状态，并将获取的存储状态发送给所述信号采集模块和所述处理单元。
3.如权利要求2所述的总线信号监测装置，其特征在于：当所述信号采集模块从所述数据读写控制器获知所述数据缓存器处于已写满状态时，所述信号采集模块暂停从所述总线采集实时信号。
4.如权利要求2所述的总线信号监测装置，其特征在于：当所述处理单元从所述数据读写控制器获知所述数据缓存器处于已读空状态时，所述处理单元暂停从所述数据缓存器读取所述可存取数据。
5.如权利要求1所述的总线信号监测装置，其特征在于：所述数据缓存器为先进先出数据缓存器，所述处理单元总是从所述数据缓存器中的数据队列的头部读取所述可存取数据，所述信号采集模块总是向所述数据缓存器中的数据队列的尾部写入所述可存取数据。
6.一种总线信号监测方法，其特征在于：所述总线信号监测方法包括：
信号读取步骤，从一总线上读取实时信号，并将采集到的实时信号解码为可存取数据；
数据存储步骤，将所述可存取数据存储于一数据缓存器；
数据读取步骤，从所述数据缓存器读取所述可存取数据，并将所述可存取数据发送给一精简介质无关接口；及
数据发送步骤，所述精简介质无关接口将所述可存取数据转换为以太网数据包，并将所述以太网数据包通过一以太网接口发送给一总控端。
7.如权利要求6所述的总线信号监测方法，其特征在于：所述数据存储步骤总是将所述可存取数据写入到所述数据缓存器中的数据队列的尾部，所述数据读过步骤总是从所述数据缓存器中的数据队列的头部读取所述可存取数据。
8.如权利要求7所述的总线信号监测方法，其特征在于：所述数据存储步骤与所述数据读取步骤并行执行。
9.如权利要求6所述的总线信号监测方法，其特征在于：所述总线信号监测方法还包括：
当所述数据缓存器处于已写满状态时，暂停从所述总线采集实时信号及向所述数据缓存器写入所述可存取数据；及
当所述数据缓存器处于已读空状态时，暂停从所述数据缓存器读取所述可存取数据。
10.如权利要求6所述的总线信号监测方法，其特征在于：所述数据读取步骤包括：当从所述数据缓存器读取所述可存取数据时，控制一指示灯闪烁。
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