CN104062530A - 一种移动终端硬件故障检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动终端硬件故障检测装置及方法，用于对金融控制板进行故障检测，包括微处理器、电压检测模块、接口选择和切换模块以及对上位机接口检测模块；微处理器中集成由A/D转换器；本发明最大的特点在于易于实施，操作简便，电路简洁，因为所采取的措施均为简单而巧妙，包括(1)通过简单的分压电路和ADC以及指示灯的点亮数量配合实现电压检测；(2)通过拨码开关和跳线实现多路信号的检测，因而电路简洁，操作方便，直观性好。(3)采用简单的串口调试工具实现与上位机通信接口的检测。总之，本发明已最小的硬件资源能实现快速的故障检测和定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动终端硬件故障检测装置及方法。
背景技术
从2010年自今，移动终端及其衍生产品在金融行业国有五大银行及兴业、农信、地方商业银行等中小银行市场占有率超过60％以上，占据行业领先优势。同时，移动终端也在证券、保险等相关行业进行推广，部分客户已形成销售。移动终端已经获得大多数用户的认可，市场前景良好。随着移动终端大量的投入使用，随之而来的是设备的售后维护工作。现场维修人员因为技术专业性有限，所以很难从根本上查找出问题，导致售后普遍反应设备故障点排查困难，维修成本高，维修时间长等问题。根据以往的设计经验以及客服人员的反馈信息来看，机器故障可以分为如下儿个类型：
1)线缆故障：即线缆断裂或者其他原因(如阻抗过大，电感效应等)造成通讯不正常。
2)金融控制板故障：即单刀双/三掷开关，CPU，串口扩展芯片等由于电流过大，静电效应等造成的损坏或者由于芯片损坏等原因造成的源地短路等问题。
3)外设故障：即外接设备损坏。
4)上位机接口故障：即主板的外接接口通信异常。
因此，有必要设计一种移动终端硬件故障检测装置及方法。
名词解释
1)外设：连接在终端上的电子设备，如：密码键盘、打印机、磁条读写器、IC卡读写器、指纹仪、二代证等。
2)单刀双/三掷开关：它的作用，一是可以控制电源向两/三个不同的方向输出，也就是说可以用来控制两/三台设备，或者也可以控制同一台设备作转换运转方向使用。
3)上位机：指可以直接发出操控命令的计算机。
4)金融控制板：基于STM32的嵌入式开发板，集成并控制了金融外设(如：IC卡读写器、指纹仪、二代证等)。
5)静电效应：是带电体移近绝缘导体时，导体因感应而带电的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种移动终端硬件故障检测装置及方法，该移动终端硬件故障检测装置及方法易于实施，能快速锁定电路故障。
发明的技术解决方案如下：
一种移动终端硬件故障检测装置，用于对金融控制板进行故障检测，包括微处理器、电压检测模块、接口选择和切换模块以及对上位机接口检测模块；微处理器中集成由A/D转换器；所述的接口选择是指对串口和USB接口的选择，所述的串口具有4个，分别对应连接为二代证模块、接触式IC卡模块、指纹仪模块和打印机模块；
(1)所述的电压检测模块包括由电阻R1和R2组成的分压电路以及与微处理器相连的多个指示灯；分压电路的一端接待测电压，另一端接地；分压电路的分压点接所述的A/D转换器的输入端；微处理器依据A/D转换器输出电压值Vadc确定指示灯点亮的数量N；有N＝[Vadc*(R1+R2)/R2]，其中[.]表示取整；
(2)接口选择和切换模块包括4个拨码开关和2个跳线电路；
(2.1)4个拨码开关：
第1个和第2个拨码开关的第一端分别与串口的TXD和RXD相连，第3个和第4个拨码开关的第一端分别与USB接口的USB-和USB+相连；第1个和第3个拨码开关的第二端均与输入的信号线一相连；第2个和第4个拨码开关的第二端均与输入的信号线二相连；信号线一是连接到待测金融模块的数据发送端(TXD/USB-)，信号线二是连接到待测金融模块的数据接收端(RXD/USB+)；
采用该4个拨码开关实现USB接口与串口的切换：
当第1个和第2个拨码开关导通，第3个和第4个拨码开关关断时，当前的模式为USB测试模式；
当第3个和第4个拨码开关导通，第1个和第2个拨码开关关断时，当前的模式为串口测试模式；
(2.2)2个跳线电路
2个跳线线路结构相同，每一个跳线电路中，三端口插座的1脚接3.3V电压端VDD33；第2脚为跳线信号输出端，第3脚接地；2个跳线电路的跳线信号分别为P1和P2；
跳线定义如下表所示：
| P1 | P2 | 测试模块 |
| 0 | 0 | 二代证模块 |
| 0 | 1 | 接触式IC卡模块 |
| 1 | 0 | 指纹仪模块 |
| 1 | 1 | 打印机模块 |
表中的0表示低电平，1表示高电平，测试模块是待检测的串口对应的测试模块；
(3)对上位机接口检测模块
在移动终端硬件故障检测装置上设有测试接口和串口调试模块，将金融控制板上待检测的信号线与该测试接口连接，采用串口调试模块中的串口调试工具检测通信是否正常，从而确定对上位机接口是否存在故障。
微处理器为STM32F系列ARM处理器。
所述的USB接口为4个，分别对应二代证模块、指纹仪模块、接触式IC卡模块和数字键盘；4个USB接口通过USB2.0HUB器件GL850A与移动终端硬件故障检测装置的第一USB插座相连(参见图2中的USB device)，该第一USB插座的另一端连上位机。
串口的TXD和RXD信号线通过USB转串口芯片CP2102与第二USB插座(参见图2中的USB device)相连(图2中的USB DEVICE指的是不同的2个USB4PIN插座)，USB插座的另一端连的是PC机上的USB口。
一种移动终端硬件故障检测方法，采用前述的移动终端硬件故障检测装置；检测步骤为：
步骤1：先通过电压检测模块检测3.3V电压和5V电压是否正常；
步骤2：通过接口选择和切换模块中的拨码开关和跳线选择对某一串口或某一USB接口相连进行测试；
步骤3：通过对上位机接口检测模块测试与上位机通信的接口是否存在故障。
微处理器为STM32F系列ARM处理器。
所述的USB接口为4个，分别对应二代证模块、指纹仪模块、接触式IC卡模块和数字键盘；4个USB接口通过USB2.0HUB器件GL850A与移动终端硬件故障检测装置的USB主接口相连。
步骤3中，检测与上位机通信的接口时，所述的借口为串口，将待检测串口的发送端(TXD)和接收端(RXD)对应的两个测试点短接，然后在上位机上运行串口调试工具，发送任意字节数据，使得数据从上位机上的硬件串口的“发送端”发送到同一个硬件串口的“接收端”，若能够接收到所发的数据，则与上位机通信的串口完好，若无法接收到发送数据，则与上位机通信的串口存在故障。
串口的TXD和RXD信号线通过USB转串口芯片CP2102与第二USB插座(参见图2中的USB device)相连(图2中的USB DEVICE指的是不同的2个USB4PIN插座)，USB插座的另一端连的是PC机上的USB口。
其中，通过接口选择和切换模块中的拨码开关和跳线(即接口选择和切换模块)选择对某一串口或某一USB接口相连进行测试，其过程是基于上位机对通过跳线或拨码开关选择的某一端口进行测试，具体的测试过程为现有成熟技术。
有益效果：
本发明的移动终端硬件故障检测装置，实际上是一种故障检测工装，从原理设计和操作度上根本解决了设备维修技术要求高，实施难度大，花费时间长，成本高的问题。当外接设备(如指纹仪、二代证、外接IC卡读写器等)出现故障时，帮助客服人员在不拆机器的情况下快速定位问题所在，提高解决问题的效率，降低运营维护难度。
本发明最大的特点在于易于实施，操作简便，电路简洁，因为所采取的措施均为简单而巧妙，包括(2)通过简单的分压电路和ADC以及指示灯的点亮数量配合实现电压检测；(2)通过拨码开关和跳线实现多路信号的检测，因而电路简洁，操作方便，直观性好。(3)采用简单的串口调试工具实现与上位机通信接口的检测。总之，本发明已最小的硬件资源能实现快速的故障检测和定位。
附图说明
图1为测试接口电路图；
图2是移动终端硬件故障检测装置的总体结构示意图；图3是分压电路示意图；
图4为拨码开关电路示意图。
图5为跳线电路原理图(图a和图b分别对应输出信号P1和P2的电路图)
图6为检测上位机接口的数据发送界面图。
图7为检测上位机接口的数据接收界面图。
图8为本发明的检测流程图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
实现思想：
对于外接模块和线缆，采取用检测工装跳过中间通信信道为上位机接口和模块之间创造最短通信信道，然后通过上层应用程序来检测模块是否完好。
对于金融控制板，检测电源网络电压输出是否正常。
对于上位机接口，通过金融控制板上的测试点对其收发线进行短路，看其是否能自发自收。
实现原理：
将金融控制板上待检测的信号线引到测试接口上，同时在检测工装上提供与上位机的通信接口，这样便使上位机和待测信号以最短路径相连，也就是说，检测工装相当于上位机和待检测设备之间的一个直连通信信道，测试接口如图1所示。
图1所示，这是金融控制板上30pin卧式插座(金融控制板上待检测的信号线)。通过30pin的线与检测工装相连。此测试接口信号线包含了所有需要检测的金融外设信号。
检测工装结构
检测工装分布如图2所示.
说明：1、GL850A为一拖四型USB2.0HUB
2、CP2102为USB转TTL串口接口芯片
串口切换：因为测试板中只有一个串口连接上级上位机，下级待测金融模块分布在不同的串口中，故需要串口切换来选定待测金融模块。在检测工装中我们会通过固件程序来对上位机的指令进行解析，从而在软件上实现串口切换的目的。
接口重复：因为同一个金融模块有USB和串口之分，而实际上只有一个物理接口，我们通过拨码的方式来决定当前物理接口是采用USB还是串口。(图中为了区分通讯方式故画出两个，实际上只有一个)
电压检测：
电压检测采用ADC方式和红绿指示灯的方式来实现，每一盏指示灯表示1V，根据检测到的不同输入电压值来亮表示相应电压值的灯数来确定输入电压是否正常，若3.3V电压正常，则亮三盏绿灯，若5V电压正常，则亮五盏红灯，设计原理图3所示：
ADC输出算法为Vadc＝Vin*R2/(R1+R2)。
外接设备检测：
通过金融控制板将外接设备的两根信号线引到测试接口上，通过拨码开关选择USB方式或者串口方式，如图4所示：
当1、2为ON，3、4为OFF时为串口模式，接到串口切换芯片上，通过跳线来选择测试哪一种设备，并通过上层(上位机)来测试该设备是否完好。当1、2为OFF，3、4为ON时为USB模式，接到USB2.0HUB上，通过测试软件来检测设备是否完好。
对上位机接口检测：
对上位机接口采用自发自收的方式来确定接口是否完好。将测试接口上的TTL1_TX/RX-TTL5_TX/RX添加测试点，放在检测工装的测试点区域，通过短接测试点创造串口自发自收回路，用串口调试工具(sscom32等)发送任意字节数据，若能够收到发送数据，则串口完好，若不能收到发送数据，则串口有故障。
使用方法
首先，将检测工装插入金融控制板的测试接口，观察指示灯情况，若五盏红灯全亮，则5V电压正常，反之不正常。若三盏绿灯亮，则3.3V电压正常，反之不正常。
拨动拨码开关选择设备通信模式(USB/UART)，拨码开关定义如下表所示：
| 1 | 2 | 3 | 4 | 接口模式 |
| ON | ON | OFF | OFF | UART |
| OFF | OFF | ON | ON | USB |
当通信模式为USB设备时，直接用上层软件测试。
当通信模式为串口时，需要通过跳线来选择测试设备。串口选择设计如图5所示/。
其中4052A和4052B为串口切换控制字，控制字是完成相应的单片机特定功能的控制开关，当然这里所说的开关是0和1。当连接线路到控制字，便可以对单片机特定功能进行选择(在硬件上决定当前接口是串口还是USB)，否则为单片机默认电位时控制状态。
跳线定义如下表所示：
| P1 | P2 | 测试模块 |
| 0 | 0 | 二代证模块 |
| 0 | 1 | 接触式IC卡模块 |
| 1 | 0 | 指纹仪模块 |
| 1 | 1 | 打印机模块 |
选择好了检测设备之后，用上层测试软件或者串口调试工具(sscom32等)检测设备是否完好。
其中：0表示P1或者P2电路的2脚和3脚短接，1表示P1或者P2电路的1脚和2脚短接。(可以使用跳线帽或镊子对P1或者P2进行短接)。
跳线后，整个设备的金融模块的接口方式(串口还是USB)我们就确定了。
整个设备的连接方式：金融控制板上待检测的信号线引到测试接口上，同时在检测工装上提供与上位机的通信接口，检测工装相当于上位机和待检测设备之间的一个直连通信信道。因为我们知道每个金融模块具体的协议集，所以通过指令我们就可以判断当前模块通讯是否正常。我们也可以通过上层应用程序来检测当前金融模块的完好。(我们通过读取当前金融模块上厂商写入的固件版本号来判断模块的好坏)。
检测上位机接口时，将待检测接口的发送端(TXD)和接收端(RXD)两个测试点
短接，测试方法如下所示
在PC上(或笔记本电脑)运行串口调试工具(sscom32等)，发送任意字节数据，让硬件串口的“发送端(TXD)”将数据发送到同一个硬件串口的“接收端(RXD)”。【上位机端口就是电脑上的硬件物理串口，硬件物理串口上有数据“接收端(RXD)”和“数据发送端(TXD)”，在操作系统上运行SSCOM32发送数据时，其实是通过物理串口的“数据发送端(TXD)”出去。因为将发送和接收短接了，所以发送出去的数据又通过串口上的“数据接收端(RXD)”返回，显示在上位机软件上】如图6所示。若能够接收到所发的数据，如图7所示。则上位机串口完好，若无法接收到发送数据，则上位机串口有问题。
测试流程如图8所示。
Claims (9)
1.一种移动终端硬件故障检测装置，用于对金融控制板进行故障检测，其特征在于，包括微处理器、电压检测模块、接口选择和切换模块以及对上位机接口检测模块；微处理器中集成由A/D转换器；所述的接口选择是指对串口和USB接口的选择，所述的串口具有4个，分别对应连接为二代证模块、接触式IC卡模块、指纹仪模块和打印机模块；
(1)所述的电压检测模块包括由电阻R1和R2组成的分压电路以及与微处理器相连的多个指示灯；分压电路的一端接待测电压，另一端接地；分压电路的分压点接所述的A/D转换器的输入端；微处理器依据A/D转换器输出电压值Vadc确定指示灯点亮的数量N；有N＝[Vadc*(R1+R2)/R2]，其中[.]表示取整；
(2)接口选择和切换模块包括4个拨码开关和2个跳线电路；
(2.1)4个拨码开关：
第1个和第2个拨码开关的第一端分别与串口的TXD和RXD相连，第3个和第4个拨码开关的第一端分别与USB接口的USB-和USB+相连；第1个和第3个拨码开关的第二端均与输入的信号线一相连；第2个和第4个拨码开关的第二端均与输入的信号线二相连；信号线一是连接到待测金融模块的数据发送端(TXD/USB-)，信号线二是连接到待测金融模块的数据接收端(RXD/USB+)；
采用该4个拨码开关实现USB接口与串口的切换：
当第1个和第2个拨码开关导通，第3个和第4个拨码开关关断时，当前的模式为USB测试模式；
当第3个和第4个拨码开关导通，第1个和第2个拨码开关关断时，当前的模式为串口测试模式；
(2.2)2个跳线电路
2个跳线线路结构相同，每一个跳线电路中，三端口插座的1脚接3.3V电压端VDD33；第2脚为跳线信号输出端，第3脚接地；2个跳线电路的跳线信号分别为P1和P2；
跳线定义如下表所示：
表中的0表示低电平，1表示高电平，测试模块是待检测的串口对应的测试模块；
(3)对上位机接口检测模块
在移动终端硬件故障检测装置上设有测试接口和串口调试模块，将金融控制板上待检测的信号线与该测试接口连接，采用串口调试模块中的串口调试工具检测通信是否正常，从而确定对上位机接口是否存在故障。
2.根据权利要求1所述的移动终端硬件故障检测装置，其特征在于，微处理器为STM32F系列ARM处理器。
3.根据权利要求1所述的移动终端硬件故障检测装置，其特征在于，所述的USB接口为4个，分别对应二代证模块、指纹仪模块、接触式IC卡模块和数字键盘；4个USB接口通过USB2.0HUB器件GL850A与移动终端硬件故障检测装置的第一USB插座相连(参见图2中的USB device)，该第一USB插座的另一端连上位机。
4.根据权利要求1-3任一项所述的移动终端硬件故障检测装置，其特征在于，串口的TXD和RXD信号线通过USB转串口芯片CP2102与第二USB插座(参见图2中的USB device)相连(图2中的USB DEVICE指的是不同的2个USB4PIN插座)，USB插座的另一端连的是PC机上的USB口。
5.一种移动终端硬件故障检测方法，其特征在于，采用权利要求1所述的移动终端硬件故障检测装置；检测步骤为：
步骤1：先通过电压检测模块检测3.3V电压和5V电压是否正常；
步骤2：通过接口选择和切换模块中的拨码开关和跳线选择对某一串口或某一USB接口相连进行测试；
步骤3：通过对上位机接口检测模块测试与上位机通信的接口是否存在故障。
6.根据权利要求5所述的移动终端硬件故障检测方法，其特征在于，微处理器为STM32F系列ARM处理器。
7.根据权利要求5所述的移动终端硬件故障检测方法，其特征在于，所述的USB接口为4个，分别对应二代证模块、指纹仪模块、接触式IC卡模块和数字键盘；4个USB接口通过USB2.0HUB器件GL850A与移动终端硬件故障检测装置的USB主接口相连。
8.根据权利要求5所述的移动终端硬件故障检测方法，其特征在于，步骤3中，检测与上位机通信的接口时，所述的借口为串口，将待检测串口的发送端(TXD)和接收端(RXD)对应的两个测试点短接，然后在上位机上运行串口调试工具，发送任意字节数据，使得数据从上位机上的硬件串口的“发送端”发送到同一个硬件串口的“接收端”，若能够接收到所发的数据，则与上位机通信的串口完好，若无法接收到发送数据，则与上位机通信的串口存在故障。
9.根据权利要求5-8任一项所述的移动终端硬件故障检测方法，其特征在于，串口的TXD和RXD信号线通过USB转串口芯片CP2102与第二USB插座(参见图2中的USB device)相连(图2中的USB DEVICE指的是不同的2个USB4PIN插座)，USB插座的另一端连的是PC机上的USB口。
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