CN105807848B - 一种触控工控机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控工控机，包括：主机、与所述主机的通信接口连接的触摸屏；所述主机中包括BIOS芯片和主控制器；所述BIOS芯片用于在所述主机启动后进行系统启动验证，若验证成功则启动所述主机的操作系统；所述触摸屏用于在所述操作系统启动后接收用户输入的指令，将所述指令通过所述通信接口传输至所述主控制器；所述主控制器用于根据所述指令控制所述操作系统，或者从所述操作系统中获取对应的数据并通过所述通信接口返回给所述触摸屏进行显示。本发明的工控机能实现人机互动，方便用户查阅和配置工控机的系统信息。

Description

一种触控工控机

技术领域

本发明涉及工控机技术领域，特别是涉及一种触控工控机。

背景技术

目前工控机的使用大多受工业现场的限制，一般没有外接显示设备，给用户的使用带来很多不便之处，而且在日常维护、维修及售后服务都用去了很大的资源开销。

此外,工控机运行状态的实时检测一直以来也是用户最为关心的问题，在正常使用情况下，因为大多受使用场合的限制，工控机一般都无法外接显示设备，因此不方便通过传统意义上的VGA显示器查看当前系统的运行状态，也无法通过鼠标和键盘进行系统信息的查阅和配置。

发明内容

基于此，本发明提供一种触控工控机，该工控机能实现人机互动，方便用户控制工控机、查阅或配置工控机的系统信息。

一种触控工控机，包括：主机、与所述主机的通信接口连接的触摸屏；所述主机中包括BIOS芯片和主控制器；

所述BIOS芯片用于在所述主机启动后进行系统启动验证，若验证成功则启动所述主机的操作系统；

所述触摸屏用于在所述操作系统启动后接收用户输入的指令，将所述指令通过所述通信接口传输至所述主控制器；

所述主控制器用于根据所述指令控制所述操作系统，或者从所述操作系统中获取对应的数据并通过所述通信接口返回给所述触摸屏进行显示。

上述触控工控机，用户可通过触模屏输入指令控制主机，例如进行系统信息配置等操作，能对系统状态进行有效监控；也能通过触模屏输入指令，从操作系统中获取对应的数据在触摸屏上显示，从而可直观明了地查阅工控机内部的数据；本发明实现了工控机的人机互动功能，触摸屏显示具有友好性，且操作简单、占用体积小，并且便于维护和管理。

附图说明

图1为本发明触控工控机在第一实施方式中的结构示意图。

图2为本发明触控工控机在另一实施例中的结构示意图。

图3为本发明触控工控机在另一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，是本发明一种触控工控机在第一实施方式中的结构示意图，包括：主机20、与所述主机20的通信接口连接的触摸屏10；所述主机20中包括BIOS芯片201(BasicInput Output System，基本输入输出系统)和主控制器202；

所述BIOS芯片201用于在所述主机20启动后进行系统启动验证，若验证成功则启动所述主机20的操作系统；

所述触摸屏10用于在所述操作系统启动后接收用户输入的指令，将所述指令通过所述通信接口传输至所述主控制器202；

所述主控制器202用于根据所述指令控制所述操作系统，或者从所述操作系统中获取对应的数据并通过所述通信接口返回给所述触摸屏10进行显示。

本实施例的触控工控机，包括主机20和触摸屏10，主机20和触摸屏10通过通信接口连接，所述触摸屏10可为LCM屏，LCM屏即为LCD显示模组、液晶模块，是指将液晶显示器、连接件、控制与驱动等外围电路、PCB电路板、背光源、结构件等装配在一起的组件；其中，触摸屏与主机之间的连接可以采用多种接口，优选的，可以采用串口连接，串口协议干扰小、通信线路简单，适用于工控机的数据传输。

主机20中包括BIOS芯片201和主控制器202；所述BIOS芯片201用于在所述主机20启动后进行系统启动验证，若验证成功则启动所述操作系统；BIOS芯片201保存着工控机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序，本实施例中在主机20通电启动后在BIOS芯片中进行启动验证，能保证工控机的安全性能。

所述操作系统运行在所述主控制器202中，可为windows系统或者Linux系统；在操作系统启动后，即可通过触摸屏10实现系统信息的控制、显示或配置；具体的，触摸屏10在所述操作系统启动后接收用户输入的指令，将所述指令通过所述通信接口传输至所述主控制器202，所述主控制器202还用于根据所述指令控制所述操作系统，或者从所述操作系统中获取对应的数据并通过所述通信接口返回给所述触摸屏10进行显示；其中，所述指令可为查阅系统信息、查阅状态信息或配置系统信息等，实现对工控机系统状态的监控，实现工控机的人机互动功能。

如图2所示，是本发明触控工控机的另一种结构示意图，以下是本发明触控工控机的第二实施方式，结合图2进一步阐述本发明的触控工控机；本实施方式与第一实施方式的区别在于，所述BIOS芯片进一步集成了启动验证功能，所述BIOS芯片还用于检测所述主机中COMS寄存器内预设的密码存储空间中存储的数据，若检测到的数据中没有包含预设的验证标记，若判断所述COMS寄存器出现掉电情况，并启动所述操作系统；若检测到的数据中包含所述预设的验证标记，则判断所述COMS寄存器运行正常，将用户输入的登录密码与预设的开机密码进行验证，若验证通过，则启动所述操作系统。

本实施例中，BIOS芯片的硬件配置或参数保存在COMS寄存器中，COMS寄存器是指主板上的可读写RAM芯片；BIOS芯片通过读写COMS寄存器中的保存的用户账户或开机密码实现开机启动验证，在实际应用情况中，若COMS寄存器出现掉电情况，则COMS寄存器中存储的数据会出现乱码，当主机通电进行启动验证时，由于COMS寄存器中当前存储的正确的开机密码已丢失，变成错误的乱码数据，用户即使输入正确的密码也无法启动操作系统。

因此，本实施例中在COMS寄存器中设置一密码存储空间，设置后可同时记录密码存储空间的地址，该密码存储空间用于存储预设的验证标记，在启动验证时，根据密码存储空间的地址，在COMS寄存器中可迅速定位，若COMS寄存器掉电，则密码存储空间中存储的数据为乱码，无法检测到该验证标记，此时即使用户输入正确的开机密码，仍然会因为预设的开机密码变为乱码后无法实现正确验证；为防止操作系统无法启动而影响正常工作，此时则直接启动主机的操作系统，从而保证在主机在掉电等异常情况下系统仍能开启，提高了工控机的性能；其中，本实施例的验证标记，可为数字或二进制字符等组成的标记，具体可根据实际需要而设置，本实施例对此不进行限定。

本实施例中，在启动验证时，根据密码存储空间的地址，在COMS寄存器中可迅速定位，若COMS寄存器正常运行，则可读到该验证标记，则将用户输入的登录密码与预设的开机密码进行验证，若验证通过，则启动所述操作系统。

在一较佳实施例中，所述预设的开机密码存储所述COMS寄存器内预设的密码存储空间中；

和/或

所述预设的开机密码存储在所述触摸屏的存储器中；

本实施例的开机密码可具有两种存储方式，可存储在COMS寄存器内预设的密码存储空间中，也可存储在触摸屏的存储器中；

当存储在COMS寄存器内预设的密码存储空间时，BIOS芯片从所述密码存储空间中检测得到该开机密码，将其与用户输入的登录密码进行验证；开机密码与验证标记都存储在同一存储区域中，则BIOS芯片在启动验证时能从COMS寄存器中快速地获取到数据，开机启动时验证速度较快；

当存储在触摸屏的存储器时，BIOS芯片通过通信接口从触摸屏中获取到该开机密码，将其与用户输入的登录密码进行验证；存储在触摸屏的存储器，可使密码安全性能更高，不会因COMS寄存器掉电而丢失，也可减少因操作系统崩溃或硬件损坏造成的数据丢失。

本实施例的开机密码，既可单独存储在COMS寄存器内预设的密码存储空间，也可单独存储在触摸屏的存储器，还可同时存储在上述的密码存储空间及触摸屏的存储器，进一步提升工控机在系统启动验证时的便捷性、可靠性和安全性。

如图2所示，在一较佳实施例中，所述BIOS芯片还可集成时间同步功能，所述BIOS芯片还可用于获取并对比所述主机中主板的时钟及所述触摸屏的时钟，若两者时钟不一致，则根据所述主板的时钟更新所述触摸屏的时钟；

本实施例中，若主机的主板与触摸屏的主控板两者的时钟不一致，可能导致工控机的数据传输异常，因此在主机通电后，需进行时钟统一；具体的，BIOS芯片通过获取并对比所述主机中主板的时钟及所述触摸屏的时钟，若两者时钟不一致，则根据所述主板的时钟更新所述触摸屏的时钟；

本实施例的BIOS芯片，可通过编写PCI Option ROM的方式实现，PCI Option ROM也为PCI Expansion ROM，用于设备初始化和系统BOOT阶段的代码；PCI Option ROM可以存放在板卡上，也可以通过工具保存在BIOS的binary里面，只要是有效的PCI Option ROM，BIOS即会执行。

以下表格示出了本实施例中BIOS芯片中的接口函数：

例如，对于符合SMBIOS(System Management BIOS，主板或系统制造者以标准格式显示产品管理信息所需遵循的统一规范)规范的工控机，可以通过访问SMBIOS的结构获得系统信息，通过调用系统函数获取数据，根据SMBIOS规范中设定的数据结构，可获得相应的数据。

如图3所示，是本发明触控工控机的另一种结构示意图，以下是本发明触控工控机的第三实施方式，结合图3进一步阐述本发明的触控工控机；本实施方式与第一实施方式的区别在于，本实施方式的触控工控机中还可集成系统信息功能及状态信息功能，用于获取、显示、查阅系统信息或状态信息，以及配置系统信息等，所述主控制器还：

用于调用所述操作系统中的系统函数，获取系统信息并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于调用所述操作系统中的系统函数，获取主机中各个器件的状态信息并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的系统配置指令，根据所述系统配置指令调用所述操作系统中的系统函数更新系统配置信息。

本实施例的主控制器，还可实现仅通过触摸屏查看系统名称、主板型号、CPU、内存、硬盘信息；在状态信息方面，用户可以查看CPU、内存、硬盘使用情况，和温度、风扇、电压等信息；在系统配置方面，用户可以设置系统时间、机器密码、网络信息，报警参数、触摸屏界面语言，同时也可管理用户进程，设置系统开机、关机、重启定时时间等功能；在日志方面，用户可以查看系统、主板日志，设备枚举信息，也可管理用户日志、报警日志，同时也可以导出日志等。

以下表格示出了本实施例中主控制器中的接口函数：

其中，系统信息模块，用于获取系统基本配置信息，包括工控机名称、主板名称、CPU型号、内存型号、内存容量、硬盘型号和/或硬盘容量等；

还可包括如下的一种或多种系统信息：

基板或模块单元信息(Type 2)：制造商、产品名、版本、序列号、资产标签、特征标志、基板在底架上的位置、底架句柄、基板类型、包含的对象句柄个数、包含的对象句柄。

系统外围或底架(Type 3)：制造商、类型、版本、序列号、资产标签号、启动状态、供电电源状态、热量状态、安全状态、OEM定义信息、高度、电源线个数、包含的单元个数、包含的单元记录长度、包含的各个单元、SKU号。

处理器信息(Type 4)：插座指示、处理器类型、处理器家族、制造商、ID、版本、电压伏特数、外部时钟频率(MHz)、最大速率(MHz)、当前速率、状态、处理器升级、L1级缓存信息结构的句柄、L2级缓存信息结构的句柄、L3级缓存信息结构的句柄、序列号、资产标签、部件号码、内核个数、激活的内核个数、线程个数、处理器特征、处理器家族。

物理存储器阵列(Type 16)：位置(系统板卡或附加板卡上)、存储功能、内存纠错、最大容量、存储错误信息句柄、存储设备数目、已扩展的最大容量。

存储设备(Type 17)：用于描述物理存储器阵列中的单个存储设备。在物理存储器阵列中的句柄、存储错误信息句柄、存储总宽度、数据宽度、存储容量、形体尺寸、设备集、设备定位器、记忆槽定位器、存储器类型、类型额外细节、速率、制造商、序列号、资产标签、部件号码、属性标志、已扩展的容量、已配置的存储时钟速率。

通过读取SMBIOS相应的Type信息，即可获得系统信息、主板名称，CPU型号，内存型号及容量，硬盘型号及容量等信息。网卡信息可以通过iphlpapi.lib获取。

本实施例的触控工控机，还可监控系统的健康状况，包括CPU占用率、内存占用率、网络名称、网络上/下行流量、MAC地址、剩余硬盘大小、CPU温度、系统温度、硬盘温度、系统风扇转数和/或系统核心电压等。

在工控机的主机中，操作系统的类型包括但不限于windows操作系统或Linux操作系统，而上述系统信息的获取，都可通过操作系统的类型，分析调用对应的系统函数结构体即可得到；例如，对于windows操作系统，CPU占用率获取，可利用SYSTEM_INFO函数即可；内存使用率，使用MEMORYSTATUS函数结构体即可；网络上/下行流量，MAC地址等相关信息，通过iphlpapi.lib获取；硬盘温度通过PDISK_INFO函数结构体得到；CPU温度，系统温度，系统核心电压通过SuperIO获取，或用户的IPMI实现。

以下是本发明触控工控机的第四实施方式，如图3所示，本实施方式与第一实施方式的区别在于，本实施方式的工控机中还集成系统配置功能，用于对系统信息进行配置，所述主控制器还：

用于通过所述触摸屏接收用户输入的系统时间设置指令，根据所述系统时间设置指令，调用所述操作系统中的系统时间函数设置系统时间；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的网络配置指令，根据所述网络配置指令，调用所述操作系统中的网络配置函数配置IP、网关、掩码或DNS；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的报警阈值，并对比所述报警阈值与所述系统信息或状态信息，根据对比结果将获得的报警提示通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的进程管理指令，根据所述进程管理指令，启动或停止所述操作系统中的进程或用户程序；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的操作系统关闭指令，根据所述操作系统关闭指令按预设的时间关闭所述操作系统；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的操作系统重启指令，根据所述操作系统重启指令按预设的时间重启所述操作系统。

本实施例的触控工控机，可实现用户对机器的配置，包括设置系统时间，设置开机密码，网络配置(包括设置IP、网关、掩码、DNS或者自动获取)，设置报警阈值(如高温报警，硬盘剩余容量过低等)，进程管理(启动/停止/重新启动某个进程或用户程序)，关机/重启功能(包括立即关机/重启，多少秒之后关机/重启，每天定时关机/重启)和定时开机，中英文切换。

例如，以windows操作系统为例，此功能下时间设置可通过调用SYSTEMTIME函数实现；进程管理，则可通过CreateProcess、OpenService等函数结构体实现，关机/重启功能可通过调用ExitWindowsEx函数结构体实现，定时开机利用CMOS下的RTC功能实现。

以下是本发明触控工控机的第五实施方式，如图3所示，本实施方式与第一实施方式的区别在于，本实施方式的工控机中还可集成日志管理功能，用于获取及查阅日志，所述主控制器还：

用于通过所述触摸屏接收用户输入的系统日志获取指令，根据所述系统日志获取指令，调用所述操作系统中的系统日志函数，获得系统日志并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的用户软件日志获取指令，根据所述用户软件日志获取指令，检测所述操作系统中的用户软件的运行状态生成用户软件日志，并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的报警获取指令，根据所述报警提示生成报警日志，并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的设备枚举指令，根据所述设备枚举指令，调用所述操作系统中的设备枚举函数，获得设备枚举结果并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示。

本实施例的触控工控机，可监控系统日志，用户软件日志，报警日志，设备枚举和主板日志和导出日志。

例如，以windows操作系统为例，系统日志可通过调用EventLog函数结构体获取，设备枚举可通过调用SetupDiGetClassDev、SetupDiEnumDeviceInfo、SetupDiGetDeviceRegistryProperty等函数实现；用户软件日志可通过检测用户软件的运行状态，并按照系统日志的格式而生成；报警日志，则是记录上述对比所述报警阈值与所述系统信息或状态信息，根据对比结果将获得的报警提示，报警日志可按照系统日志格式生成。主板日志可通过FMI(Firmware Management Interface，固件管理接口)获取，或读取用户的IPMI SEL(Intelligent Platform Management Interface，智能型平台管理接口；Sensor EventLog，传感器事件日志)。

本实施例的触控工控机能使用户通过外接触摸屏便可以实现实时监控系统状态，并设置系统的相应配置，该触控工控机提供用户通过触摸屏查看系统信息、状态信息、日志等，以及设置时间、网络信息、报警、开关机、密码等功能，能满足工业现场用户对工控机的基本功能，满足了基于触控屏的工业现场控制需求。

本实施例的触控工控机，触摸屏可直观明了的查看所需要的信息，触摸屏显示具有友好性，操作简单，普通用户即可对工控机进行维护和管理，不需要具有IT专业知识；采用低成本的触控屏替代显示器、鼠标和键盘，有效节省了成本；该触控工控机集成了用户对工控机所有常用操作，用户几乎可以通过触摸屏实现其所要的所有功能，包括显示信息和控制主机；安全开机，用户可通过触摸屏设置BIOS阶段的开机密码，禁止非授权用户使用工控机；该触控工控机的密码安全性更高，密码可存放在触摸屏的FLASH中，不会因CMOS电池掉电被破坏或丢失；用户通过触摸屏设置各项报警参数，方便用户根据自身应用需求设置报警阀值；可实现主板硬件健康日志的监控，如系统总在线时长，非法关机次等，可为失效分析提供有效参考数据；通过触摸屏用户可实现一键还原或备份系统。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种触控工控机，其特征在于，包括：主机、与所述主机的通信接口连接的触摸屏；所述主机中包括BIOS芯片和主控制器；所述BIOS芯片集成验证功能和时间同步功能；所述主控制器集成系统信息功能及状态信息功能、系统配置功能和日志管理功能；

所述BIOS芯片用于在所述主机启动后，检测所述主机中COMS寄存器内预设的密码存储空间中存储的数据，若检测到的数据中没有包含预设的验证标记，则判断所述COMS寄存器出现掉电情况，并启动所述主机的操作系统；若检测到的数据中包含所述预设的验证标记，则判断所述COMS寄存器运行正常，将用户输入的登录密码与预设的开机密码进行验证，若验证成功则启动所述主机的操作系统；

所述BIOS芯片还用于获取并对比所述主机中主板的时钟及所述触摸屏的时钟，若两者时钟不一致，则根据所述主板的时钟更新所述触摸屏的时钟；

所述触摸屏用于在所述操作系统启动后接收用户输入的指令，将所述指令通过所述通信接口传输至所述主控制器；

所述主控制器用于根据所述指令控制所述操作系统，或者从所述操作系统中获取对应的数据并通过所述通信接口返回给所述触摸屏进行显示。

2.根据权利要求1所述的触控工控机，其特征在于，所述BIOS芯片还用于检测所述主机中CMOS寄存器内预设的密码存储空间中存储的数据，若检测到的数据中没有包含预设的验证标记，则判断所述CMOS寄存器出现掉电情况，并启动所述操作系统；若检测到的数据中包含所述预设的验证标记，则判断所述CMOS寄存器运行正常，将用户输入的登录密码与预设的开机密码进行验证，若验证通过，则启动所述操作系统。

3.根据权利要求2所述的触控工控机，其特征在于，所述预设的开机密码存储在所述CMOS寄存器内预设的密码存储空间中；

和/或

所述预设的开机密码存储在所述触摸屏的存储器中。

4.根据权利要求1所述的触控工控机，其特征在于，所述BIOS芯片还用于获取并对比所述主机中主板的时钟及所述触摸屏的时钟，若两者时钟不一致，则根据所述主板的时钟更新所述触摸屏的时钟。

5.根据权利要求1所述的触控工控机，其特征在于，所述主控制器还：

用于调用所述操作系统中的系统函数，获取系统信息并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于调用所述操作系统中的系统函数，获取主机中各个器件的状态信息并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的系统配置指令，根据所述系统配置指令调用所述操作系统中的系统函数更新系统配置信息。

6.根据权利要求5所述的触控工控机，其特征在于，所述系统信息包括工控机名称、主板名称、CPU型号、内存型号、内存容量、硬盘型号和/或硬盘容量。

7.根据权利要求5所述的触控工控机，其特征在于，所述状态信息包括CPU占用率、内存占用率、网络名称、网络上/下行流量、MAC地址、剩余硬盘大小、CPU温度、系统温度、硬盘温度、系统风扇转数和/或系统核心电压。

8.根据权利要求6或7所述的触控工控机，其特征在于，所述主控制器还：

用于通过所述触摸屏接收用户输入的系统时间设置指令，根据所述系统时间设置指令，调用所述操作系统中的系统时间函数设置系统时间；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的网络配置指令，根据所述网络配置指令，调用所述操作系统中的网络配置函数配置IP、网关、掩码或DNS；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的报警阈值，并对比所述报警阈值与所述系统信息或状态信息，根据对比结果将获得的报警提示通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的进程管理指令，根据所述进程管理指令，启动或停止所述操作系统中的进程或用户程序；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的操作系统关闭指令，根据所述操作系统关闭指令按预设的时间关闭所述操作系统；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的操作系统重启指令，根据所述操作系统重启指令按预设的时间重启所述操作系统。

9.根据权利要求8所述的触控工控机，其特征在于，所述主控制器还：

用于通过所述触摸屏接收用户输入的系统日志获取指令，根据所述系统日志获取指令，调用所述操作系统中的系统日志函数，获得系统日志并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的用户软件日志获取指令，根据所述用户软件日志获取指令，检测所述操作系统中的用户软件的运行状态生成用户软件日志，并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的报警获取指令，根据所述报警提示生成报警日志，并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示；

和/或

用于通过所述触摸屏接收用户输入的设备枚举指令，根据所述设备枚举指令，调用所述操作系统中的设备枚举函数，获得设备枚举结果并通过所述通信接口发送给所述触摸屏进行显示。

10.根据权利要求1所述的触控工控机，其特征在于，所述通信接口为串行接口。

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