CN105045180A - 一种电子设备健康状态采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子设备检测与健康管理设计领域，具体涉及一种电子设备健康状态采集系统，其具体应用于电子设备自身状况检测、器件使用情况统计、为电子设备提供健康状况提供数据支撑。其包括：处理器、总线探测接口、传感器集、存储器、交互接口；从处理器的视角出发，与传感器集之间的通信包括传感器设置输出、传感器指令发送输出与数据读取输入，与总线探测接口之间的通信包括探测指令发送输出与状态读取输入，与存储器之间的通信包括数据存储输出与数据读取输入，与交互接口之间的通信包括状态发送输出与指令接收输入；本发明技术方案成功地为电子设备的健康状态检测与监控、设备健康程度、元器件的工作状态，以及元器件的更换决策提供数据支持。
Description
技术领域
本发明属于电子设备检测与健康管理设计领域，具体涉及一种电子设备健康状态采集系统，其具体应用于电子设备自身状况检测、器件使用情况统计、为电子设备提供健康状况提供数据支撑。
背景技术
随着集成电路特征尺寸按比例缩小，其可靠性问题越来越突出。为了避免电子设备的核心部件失效而发生灾难性后果，有必要对核心器件进行故障预测与健康管理，以提高产品的自我适应与故障规避能力，提升产品的质量观念，其基本思想是通过给装备或系统增加器件状态监测单元或传感器，实时监测系统和个元器件的状态，通过对累积状态的数据分析和推理，为产品剩余寿命和维修决策提供数据支持。由此，设计一种健康状态监测与采集系统是有必要的，可做为电子产品的基本组成之一。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种电子设备核心器件健康状态采集系统，用于电子设备的健康状态监测、采集与记录，要求其包括健康状态采集系统的系统逻辑组成，并具备相应系统工作流程，以满足电子设备对自身系统和元器件的健康状态的监控与分析。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种电子设备健康状态采集系统，其包括：处理器、总线探测接口、传感器集、存储器、交互接口；其中，处理器由单片机、DSP、FPGA或者三者组合构成，传感器集包括温度传感器、湿度传感器、震动传感器、电压传感器、电流传感器，存储器为Flash，交互接口为通用外部总线接口；
其中，以处理器为中心，其余各部件与其进行双向通信；
从处理器的视角出发，与传感器集之间的通信包括传感器设置输出、传感器指令发送输出与数据读取输入，与总线探测接口之间的通信包括探测指令发送输出与状态读取输入，与存储器之间的通信包括数据存储输出与数据读取输入，与交互接口之间的通信包括状态发送输出与指令接收输入；
电子设备健康状态采集系统在具体工作中，作为电子设备的子组成部分，总线探测接口直接连接到电子设备的地址总线上；传感器集基于电子设备的实际需求，按需布置；交互接口一方面连接到电子设备的处理器，一方面做成独立接口，用于与电子设备的维护设备或上位机连接；
在系统工作过程中，于电子设备上电后，进行初始化过程，包括：处理器初始化、读取设备和器件的已用时长，配置目标电子设备的属性，读取电子设备的地址分配；
然后进行工序循环，对各工序进行顺序执行，工序共有5种：
信息反馈工序，其是处理器通过与交互接口之间的指令接收输入通信接收外部输入指令，并根据外部输入指令通过与交互接口之间的状态发送输出通信将需要信息发送给需求方；
属性更改工序，其是处理器通过与交互接口之间的指令接收输入通信接收外部输入指令，并根据外部输入指令进行状态采集系统的属性设置，包括定时器设置、指令循环序列设置、传感器设置；其中，传感器设置是处理器通过与传感器集之间的传感器设置输出通信来完成；
器件使用时长统计工序，其是处理器累加定时器运行时间并通过与存储器之间的数据存储输出通信进行存储；
状态监测工序，其是处理器通过与传感器集之间的传感器指令发送输出通信控制启动传感器，并通过数据读取输入通信获得传感器测量信息并存储至存储器；
状态统计工序，处理器通过与总线探测接口之间的探测指令发送输出通信来启动状态探测，并通过状态读取输入通信获得状态数据，若电子设备的状态数据中当前地址线译码变化，处理器记录当前地址对应的器件的使用时长，记录当前数据总线的状态数值，并存储至存储器。
其中，在工序循环过程中，包括：基于定时器进行周期性指令执行、基于外部输入指令的立即执行、实时执行三种由处理器设定的执行方式；
其中，状态监测工序采用周期性指令执行方式，对传感器集进行定时采集与记录；
器件使用时长统计工序采用周期性指令执行方式，对定时器数值进行累加，存储到存储器中；
信息反馈工序和属性更改工序，采用基于外部输入指令的立即执行方式，为故障监测与健康管理、决策提供数据支持；
状态统计工序，采用实时执行方式，判断地址总线的地址编址，进行核心器件的使用时长统计；组包检测，通过采集数据分析确认工作模块。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明技术方案成功地为电子设备的健康状态检测与监控、设备健康程度、元器件的工作状态，以及元器件的更换决策提供数据支持。
附图说明
图1为电子设备健康状态采集系统的物理组成结构图。
图2为电子设备健康状态采集系统的功能流程框图。
图3为设备健康状态表的数据结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术问题，本发明提供了一种电子设备健康状态采集系统的系统组成架构，明确系统内部的物理连接关系和逻辑连接关系，其是一种可扩展的方案设计；此外，本发明还提供了基于所述电子设备健康状态采集系统的系统处理流程、数据结构。
如图1所示，一种电子设备健康状态采集系统，其包括：处理器、总线探测接口、传感器集、存储器、交互接口；其中，处理器由单片机、DSP、FPGA或者三者组合构成，传感器集包括温度传感器、湿度传感器、震动传感器、电压传感器、电流传感器等，存储器为Flash，交互接口为通用外部总线接口，传输速率由系统实现方根据需要自行设计；
如上所述，以独立的测试设备形式，或者以电子设备子部件的形式，将各个内部组件整合到一起，完成本发明的功能。其中，以处理器为中心，其余各部件与其进行双向通信；
从处理器的视角出发，与传感器集之间的通信包括传感器设置输出、传感器指令发送输出与数据读取输入，与总线探测接口之间的通信包括探测指令发送输出与状态读取输入，与存储器之间的通信包括数据存储输出与数据读取输入，与交互接口之间的通信包括状态发送输出与指令接收输入；
电子设备健康状态采集系统在具体工作中，作为电子设备的子组成部分，总线探测接口直接连接到电子设备的地址总线上；传感器集基于电子设备的实际需求，按需布置；交互接口一方面连接到电子设备的处理器，一方面做成独立接口，用于与电子设备的维护设备或上位机连接；
在系统工作过程中，如图2所示，于电子设备上电后，进行初始化过程，包括：处理器初始化(保证系统正常运行)、读取设备和器件的已用时长，配置目标电子设备的属性，读取电子设备的地址分配；
然后进行工序循环，对各工序进行顺序执行，工序共有5种：
信息反馈工序，其是处理器通过与交互接口之间的指令接收输入通信接收外部输入指令，并根据外部输入指令通过与交互接口之间的状态发送输出通信将需要信息发送给需求方，需要信息包括：电子设备运行时长、运行时刻、子设备地址、子设备时长统计、子设备的状态数值、环境参数，数据格式参见图3；
属性更改工序，其是处理器通过与交互接口之间的指令接收输入通信接收外部输入指令，并根据外部输入指令进行状态采集系统的属性设置，包括定时器设置、指令循环序列设置、传感器设置；其中，传感器设置是处理器通过与传感器集之间的传感器设置输出通信来完成；
器件使用时长统计工序，其是处理器累加定时器运行时间并通过与存储器之间的数据存储输出通信进行存储；
状态监测工序，其是处理器通过与传感器集之间的传感器指令发送输出通信控制启动传感器，并通过数据读取输入通信获得传感器测量信息并存储至存储器；
状态统计工序，处理器通过与总线探测接口之间的探测指令发送输出通信来启动状态探测，并通过状态读取输入通信获得状态数据，若电子设备的状态数据中当前地址线译码变化，处理器记录当前地址对应的器件的使用时长，记录当前数据总线的状态数值，结合温度、湿度、震动、电压、电流变化，基于标准知识库，故障模式数据库，根据正常的器件运行模型和失效模型，对各个器件的健康情况进行数据分析与统计，并存储至存储器；
其中，在工序循环过程中，包括：基于定时器进行周期性指令执行、基于外部输入指令的立即执行、实时执行三种由处理器设定的执行方式；
其中，状态监测工序采用周期性指令执行方式，对传感器集(如温度、湿度、震动程度，电流、电压)进行定时采集与记录；
器件使用时长统计工序采用周期性指令执行方式，对定时器数值进行累加，存储到存储器中；
信息反馈工序和属性更改工序，采用基于外部输入指令的立即执行方式，为故障监测与健康管理、决策提供数据支持；
状态统计工序，采用实时执行方式，判断地址总线的地址编址，进行核心器件的使用时长统计；组包检测，通过采集数据分析确认工作模块。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种电子设备健康状态采集系统，其特征在于，其包括：处理器、总线探测接口、传感器集、存储器、交互接口；其中，处理器由单片机、DSP、FPGA或者三者组合构成，传感器集包括温度传感器、湿度传感器、震动传感器、电压传感器、电流传感器，存储器为Flash，交互接口为通用外部总线接口；
其中，以处理器为中心，其余各部件与其进行双向通信；
从处理器的视角出发，与传感器集之间的通信包括传感器设置输出、传感器指令发送输出与数据读取输入，与总线探测接口之间的通信包括探测指令发送输出与状态读取输入，与存储器之间的通信包括数据存储输出与数据读取输入，与交互接口之间的通信包括状态发送输出与指令接收输入；
电子设备健康状态采集系统在具体工作中，作为电子设备的子组成部分，总线探测接口直接连接到电子设备的地址总线上；传感器集基于电子设备的实际需求，按需布置；交互接口一方面连接到电子设备的处理器，一方面做成独立接口，用于与电子设备的维护设备或上位机连接；
在系统工作过程中，于电子设备上电后，进行初始化过程，包括：处理器初始化、读取设备和器件的已用时长，配置目标电子设备的属性，读取电子设备的地址分配；
然后进行工序循环，对各工序进行顺序执行，工序共有5种：
信息反馈工序，其是处理器通过与交互接口之间的指令接收输入通信接收外部输入指令，并根据外部输入指令通过与交互接口之间的状态发送输出通信将需要信息发送给需求方；
属性更改工序，其是处理器通过与交互接口之间的指令接收输入通信接收外部输入指令，并根据外部输入指令进行状态采集系统的属性设置，包括定时器设置、指令循环序列设置、传感器设置；其中，传感器设置是处理器通过与传感器集之间的传感器设置输出通信来完成；
器件使用时长统计工序，其是处理器累加定时器运行时间并通过与存储器之间的数据存储输出通信进行存储；
状态监测工序，其是处理器通过与传感器集之间的传感器指令发送输出通信控制启动传感器，并通过数据读取输入通信获得传感器测量信息并存储至存储器；
状态统计工序，处理器通过与总线探测接口之间的探测指令发送输出通信来启动状态探测，并通过状态读取输入通信获得状态数据，若电子设备的状态数据中当前地址线译码变化，处理器记录当前地址对应的器件的使用时长，记录当前数据总线的状态数值，并存储至存储器。
2.如权利要求1所述的电子设备健康状态采集系统，其特征在于，在工序循环过程中，包括：基于定时器进行周期性指令执行、基于外部输入指令的立即执行、实时执行三种由处理器设定的执行方式；
其中，状态监测工序采用周期性指令执行方式，对传感器集进行定时采集与记录；
器件使用时长统计工序采用周期性指令执行方式，对定时器数值进行累加，存储到存储器中；
信息反馈工序和属性更改工序，采用基于外部输入指令的立即执行方式，为故障监测与健康管理、决策提供数据支持；
状态统计工序，采用实时执行方式，判断地址总线的地址编址，进行核心器件的使用时长统计；组包检测，通过采集数据分析确认工作模块。
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- 2015-07-21 CN CN201510431410.6A patent/CN105045180A/zh active Pending
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Application publication date: 20151111 |