CN108983114B - 带故障诊断功能的身份证解码服务器及其故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带故障诊断功能的身份证解码服务器及其故障诊断方法，其解决了现有身份证解码服务器不具备故障实时诊断及修复的技术问题；设有主控主板、电源控制板和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板；其特征是，所述主控主板与SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板连接，所述电源控制板分别与所述主控主板、SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板连接；所述电源控制板设有电源板主控MCU、电源模块和电源故障检测电路，所述电源模块与所述电源故障检测电路连接，所述电源故障诊断电路与电源板主控MCU连接。本发明可广泛应用于身份证解码技术领域。

Description

带故障诊断功能的身份证解码服务器及其故障诊断方法

技术领域

本发明涉及一种身份证解码服务器，特别是涉及一种带故障诊断功能的身份证解码服务器及其故障诊断方法。

背景技术

身份证解码服务器是由主控主板、电源控制板、SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板组成，身份证解码服务器是以多台并行在整个远程身份证阅读系统的网络中的。每一台身份证解码服务器的稳定运行是保证整个远程身份证阅读系统的关键因素。

身份证解码服务器故障点存在以下几部分：1、电源供电故障；2、散热风扇故障；3、主控主板系统故障；4、SAM_V模块USB扩展板故障及单体SAM_V模块板故障。而SAM_V模块USB扩展板以及单体SAM_V模块板是身份证解码服务器的核心组成部分，确保设备中这部分软硬件的稳定可靠运行是重中之重。

但是，现有的身份证解码服务器是以主板扩展USB HUB连接身份证验证模块，不具备身份证解码服务器整体的故障诊断功能，不能对故障进行实时诊断及修复。

发明内容

本发明针对现有身份证解码服务器不具备故障实时诊断及修复的技术问题，提供一种故障实时诊断及修复的带故障诊断功能的身份证解码服务器及其故障诊断方法。

为此，本发明的技术方案是，一种身份证解码服务器的故障诊断方法，设有主控主板、电源控制板和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板；主控主板与SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板连接，电源控制板分别与主控主板、SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板连接；电源控制板设有电源板主控MCU、电源模块和电源故障检测电路，电源模块与电源故障检测电路连接，电源故障诊断电路与电源板主控MCU连接；电源控制板还设有散热风扇、温度传感器检测电路；散热风扇与温度传感器检测电路连接，温度传感器检测电路与电源板主控MCU连接；SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板设有单体SAM_V模块板，单体SAM_V模块板310采用金手指连接器的方式与SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板301进行连接；单体SAM_V模块板设有主控MCU、SAM_V模块、电源指示灯和工作指示灯；主控MCU通过SPI接口与SAM_V模块连接，主控MCU通过GPIO接口与电源指示灯、工作指示灯连接；电源模块设有第一电源供电模块、第二电源供电模块，电源故障检测电路设有第一电源故障检测电路、第二电源故障检测电路；第一电源供电模块、第二电源供电模块分别与第一电源故障检测电路、第二电源故障检测电路连接；散热风扇设有第一风扇、第二风扇；还包括电源故障诊断、散热风扇故障诊断和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板故障诊断，电源故障诊断的步骤是：

(1)第一电源供电模块或第二电源供电模块输出的电压通过一路电源供电模块分压后，由电源板主控MCU进行电压的数字采集；

(2)电源板主控MCU采用电压线性分布值的方法计算得出当前双路电源模块输出的电压值；

计算公式为V/D＝5/2/1024，其中，D是电源板主控MCU获取到的数字电压值，D对应于1024，V是第一电源供电模块或第二电源供电模块输出的电压经分压电阻分压后的电压值，V对应于5/2；

(3)电源板主控MCU每1ms采集一次数字电压值D，计算得出的电压值V出现小于正常的电压值时，则认定该电源供电模块故障；

(4)电源板主控MCU将故障电源供电模块关掉，启用另一路电源供电模块，并通过电源指示灯指示出故障电源供电模块。

优选地，散热风扇的故障诊断的步骤是：

(1)第一风扇或第二风扇的温度经温度传感器检测电路采集后转换成电压值，由电源板主控MCU转换成数字电压值并采集起来；

(2)当电源板主控MCU采集的数字电压值变化范围超出了设定范围，或检测到温度高于设定范围温度，说明该风扇已经故障或外部环境温度过高导致一个风扇无法维持温度的降低，则立刻启用另一个风扇，同时上报温度故障到上级服务器。

优选地，SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板故障诊断的步骤是：

(1)主控主板对SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板进行诊断，根据配置对相应数量的单体SAM_V模块板和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板进行循环检测；

(2)采用USB HID设备枚举的方法对所有单体SAM_V模块板的主控MCU接入的HID设备进行列举，检测是否有HID设备，每个单体SAM_V模块板的主控MCU在主控主板的系统中产生的HID设备均不同，判断系统中是否存在相应的HID设备，若存在，执行步骤(3)；否则，执行步骤(5)；

(3)单体SAM_V模块板的主控MCU通过SPI接口对SAM_V模块的状态是否正常进行查询，若正常，执行步骤(4)，否则，执行步骤(5)；

(4)继续计数，如果计数等于循环次数，则说明无故障，重复执行步骤(1)到步骤(4)；如果计数小于循环次数，则进入步骤(5)；

(5)故障单体SAM_V模块板上的工作指示灯提示故障，同时，主控主板将故障信息上报到上级服务器，由上级服务器产生报警信息，提醒维护人员进行及时维修。

本发明的有益效果是：

1、用双路电源故障检测电路，通过MCU的ADC检测电源模块的电压值，高速扫描能够在电源故障0.001秒内检测出来；

2、SAM_V模块板增加MCU的控制，一方面通过MCU的USB接口在主控主板中产生HID设备，通过HID接口进行通讯，另一方面MCU可以通过SPI接口与SAM_V模块进行实时通讯，一旦SAM_V模块异常或主控主板中HID设备异常立即就可以诊断出来；

3、单体SAM_V模块板与SAM_V模块USB扩展板采用金手指连接器接口连接，利用HID接口即插即用、热插拔的属性，实现了免断电、免停用的维护方式。

本发明对故障的诊断覆盖了所有身份证解码服务器可能存在的故障点，具有诊断故障的全面性、快速性，能够让运维人员高效快捷的实现对身份证解码服务器的维护。

附图说明

图1是本发明的连接示意图；

图2是SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板的连接示意图；

图3是单体SAM_V模块板与SAM_V模块USB扩展板接口示意图；

图4是SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板故障诊断流程图。

图中符号说明

10.电源控制板；20.主控主板；30.SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板；40.第一电源供电模块；50.第二电源供电模块；60.第一风扇；70.第二风扇；80.电源板主控MCU；90.第一电源故障检测电路；100.第二电源故障检测电路；110.温度传感器检测电路；301.SAM_V模块USB扩展板；302.USB HUB；303.USB接口；304.电源供电接口；310.单体SAM_V模块板；311.主控MCU；312.SAM_V模块；313.HID接口；314.电源指示灯；315.工作指示灯；120.金手指连接器接口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

如图1、2所示，身份证解码服务器是由主控主板20、电源控制板10、SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30组成。主控主板20采用Ubuntu linux操作系统，通过USB扩展接口连接控制SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30，电源控制板10分别与主控主板20、SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30连接并供电。

电源控制板10设有双路电源模块、双路散热风扇，且内置有电源板主控MCU 80、电源故障检测电路和温度传感器检测电路110。电源故障检测电路由分压电阻构成。双路电源模块包括第一电源供电模块40、第二电源供电模块50，第一电源供电模块40、第二电源供电模块50分别与电源控制板10上的第一电源故障检测电路90、第二电源故障检测电路100连接。双路散热风扇包括第一风扇60、第二风扇70，并与电源控制板10上的温度传感器检测电路110连接。电源板主控MCU80采用STM32F103CB单片机，此单片机具有8路ADC GPIO，同时支持多路的模数转换功能，配合第一电源故障检测电路90、第二电源故障检测电路100和温度传感器检测电路110对第一电源供电模块40和第二电源供电模块50、第一风扇60和第二风扇70的故障进行检测。

双路电源模块将220V电压转换后，输出给主控主板20和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30。本实施例中转换后的电压分别为5V、12V。

SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30包含USB HUB302、对外连接主控主板20的USB接口303、电源供电接口304、单体SAM_V模块板310，本实施例中单体SAM_V模块板310数量根据用户需要设置。单体SAM_V模块板310包含主控MCU 311、SAM_V模块312、连接USB HUB302的HID接口313、以及电源指示灯314和工作指示灯315。

SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30是身份证解码服务器的核心部件，SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板301对外通过USB接口303与主控主板20连接，每一个单体SAM_V模块板310均设有一个独立的主控MCU311，主控MCU311与SAM_V模块312通过SPI接口连接并通讯，主控MCU311通过GPIO接口与电源指示灯314、工作指示灯315连接。

远程的身份证信息通过主控MCU311透传给SAM_V模块312，进行身份证信息的解密，解密后的数据再由主控MCU311回传给前端客户端，实现身份证信息的远程读取。

身份证解码服务器的电源故障诊断方法：

(1)第一电源供电模块40或第二电源供电模块50输出的电压通过第一电源故障检测电路90或第二电源故障检测电路100分压后，由电源板主控MCU80进行电压的数字采集；

(2)电源板主控MCU80采用电压线性分布值的方法计算得出当前双路电源模块输出的电压值；

计算公式为V/D＝5/2/1024，其中，D是电源板主控MCU80获取到的数字电压值，V是第一电源供电模块或第二电源供电模块输出的电压经分压电阻分压后的电压值；

(3)电源板主控MCU80每1ms采集一次数字电压值D，计算得出的电压值V出现小于正常的电压值时，则认定该电源供电模块故障；

(4)电源板主控MCU80立即将故障电源供电模块关掉，启用另一路电源供电模块，并通过电源指示灯指示出故障电源供电模块。

电源板主控MCU80设有两个ADC模数转换I/O口，用于对第一电源供电模块40、第二电源供电模块50的输出电压进行数字采集。

身份证解码服务器的散热风扇的故障诊断方法：

风扇(假定先启用第一风扇60)的温度经温度传感器检测电路110采集后转换成可判断的电压值，由电源板主控MCU80转换成数字电压值并采集起来。

当温度发生变化时，温度传感器检测电路110输出的电压值会发生非线性变化，电源板主控MCU80采集出来的数字电压值也会随之变化，由于是非线性的变化值，我们重点采用查表的计算方法得到温度值。如下表1，以0.1摄氏度为单位编制了20摄氏度到35摄氏度的温度与采样值的对应表。

表1

(3)当电源板主控MCU80采集的数字电压值变化范围超出了设定范围，或检测到温度高于设定范围温度，说明该风扇(第一个风扇60)已经故障或外部环境温度过高导致一个风扇无法维持温度的降低，则立刻启用另一个风扇(第二风扇70)，同时上报温度故障到上级服务器。

本实施例将标准温度范围设定在25-30摄氏度的范围。

如图3所示，单体SAM_V模块板310采用金手指连接器的方式与SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板301进行连接。其金手指连接器接口120集成2路USB接口和电源供电接口，分别连接两个单体SAM_V模块板310上的主控MCU311，实现单体SAM_V模块板310的带电即插即用。当身份证解码服务器有故障上报时，观察电源指示灯或工作指示灯就可以直接定位出是哪里故障，如果某一路单体SAM_V模块板310的工作状态指示灯315变成了红色，则可以直接将其拔下来，进行维修，修好后可以直接装上去，在不停止工作的情况下直接对故障设备进行修复，利用HID接口313即插即用、热插拔的属性，实现了免断电、免停用的维护方式。

如图4所示，SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30故障诊断工作步骤如下：

步骤1，身份证解码服务器的电源控制板10上电初始化；

步骤2，主控主板20启动后加载驱动程序；

步骤3，主控主板20对SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30进行诊断，为提高系统效率，根据配置对相应数量的单体SAM_V模块板310和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板301进行循环检测，本实施例进行24次循环为一周期；另采用USB HID设备枚举的方法对所有单体SAM_V模块板310的主控MCU311接入的HID设备进行列举，通过HID的PID和VID识别是否是我们要检测的设备，通过HID描述来确认是对应的第几块单体SAM_V模块板310；

步骤4，首先检测是否有HID设备，每个单体SAM_V模块板310的主控MCU 311在主控主板10的系统中产生的HID设备均不同，判断系统中是否存在相应的HID设备，若存在，执行步骤5；否则，执行步骤7；

步骤5，单体SAM_V模块板310的主控MCU 311通过SPI接口对SAM_V模块312的状态是否正常进行查询，若正常，执行步骤6，否则，执行步骤7；

步骤6，继续计数，如果计数等于循环次数，则说明无故障，重复执行步骤3到步骤6；如果计数小于循环次数，则进入步骤7；本实施例循环次数为24；

步骤7，故障单体SAM_V模块板310上的工作指示灯315变成红色，同时，主控主板10将故障信息上报到上级服务器，由上级服务器产生报警信息，提醒维护人员进行及时维修。

本发明针对身份证解码服务器的故障提出了一种诊断和修复的解决办法，能够在不影响正常使用的情况下，及时准确的让运维人员有针对性的对故障设备进行检查和维修。身份证解码服务器利用主控主板对所有外设的故障进行收集。其中包括对双路电源供电、双路扇热风扇和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板。

双路电源模块，其工作特点是任何一路电源出现故障，能够在不间断电源供电的情况下切换到另外一路上，保证其在任何一路故障时仍然能够保证系统正常运转。在主控主板上设计双路电源故障检测电路，能够在电源故障0.001秒内检测出来。

双路散热风扇，在任何一路故障时另外一路接替其工作，其在主控主板上设计双路温度传感器，通过温度传感器检测的温度变化值来诊断散热风扇是否正常工作。

SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板，每个单体SAM_V模块板具有独立的主控MCU，通过主控MCU的USB接口在主控主板系统中产生HID设备，单体SAM_V模块板310的主控MCU311对其所管理的SAM_V模块312进行检测，主控主板20通过USB接口303与每个单体SAM_V模块板310的主控MCU311进行通讯。实现对SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板30的故障检测。

本发明对故障的诊断覆盖了所有身份证解码服务器可能存在的故障点，具有诊断故障的全面性、快速性，能够让运维人员高效快捷的实现对身份证解码服务器的维护。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (3)

1.一种身份证解码服务器的故障诊断方法，设有主控主板、电源控制板和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板；其特征是，所述主控主板与所述SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板连接，所述电源控制板分别与所述主控主板、SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板连接；所述电源控制板设有电源板主控MCU、电源模块和电源故障检测电路，所述电源模块与所述电源故障检测电路连接，所述电源故障诊断电路与电源板主控MCU连接；所述电源控制板还设有散热风扇、温度传感器检测电路；所述散热风扇与温度传感器检测电路连接，所述温度传感器检测电路与电源板主控MCU连接；所述SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板设有单体SAM_V模块板，所述单体SAM_V模块板采用金手指连接器的方式与SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板进行连接；所述SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板设有单体SAM_V模块板，所述单体SAM_V模块板采用金手指连接器的方式与SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板进行连接；所述单体SAM_V模块板设有主控MCU、SAM_V模块、电源指示灯和工作指示灯；所述主控MCU通过SPI接口与所述SAM_V模块连接，所述主控MCU通过GPIO接口与所述电源指示灯、工作指示灯连接；所述电源模块设有第一电源供电模块、第二电源供电模块，所述电源故障检测电路设有第一电源故障检测电路、第二电源故障检测电路；所述第一电源供电模块、第二电源供电模块分别与所述第一电源故障检测电路、第二电源故障检测电路连接；所述散热风扇设有第一风扇、第二风扇；还包括电源故障诊断、散热风扇故障诊断和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板故障诊断，其特征是，所述电源故障诊断的步骤是：

(1)第一电源供电模块或第二电源供电模块输出的电压通过一路电源供电模块分压后，由电源板主控MCU进行电压的数字采集；

(2)电源板主控MCU采用电压线性分布值的方法计算得出当前双路电源模块输出的电压值；

计算公式为V/D＝5/2/1024，其中，D是电源板主控MCU获取到的数字电压值，对应于1024，V是第一电源供电模块或第二电源供电模块输出的电压经分压电阻分压后的电压值，对应于5/2；

(3)电源板主控MCU每1ms采集一次数字电压值D，计算得出的电压值V出现小于正常的电压值时，则认定该电源供电模块故障；

(4)电源板主控MCU将故障电源供电模块关掉，启用另一路电源供电模块，并通过电源指示灯指示出故障电源供电模块。

2.根据权利要求1所述身份证解码服务器的故障诊断方法，其特征在于，所述散热风扇的故障诊断的步骤是：

(1)第一风扇或第二风扇的温度经温度传感器检测电路采集后转换成电压值，由电源板主控MCU转换成数字电压值并采集起来；

(2)当电源板主控MCU采集的数字电压值变化范围超出了设定范围，或检测到温度高于设定范围温度，说明该风扇已经故障或外部环境温度过高导致一个风扇无法维持温度的降低，则立刻启用另一个风扇，同时上报温度故障到上级服务器。

3.根据权利要求2所述身份证解码服务器的故障诊断方法，其特征在于，所述SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板故障诊断的步骤是：

(1)主控主板对SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板进行诊断，根据配置对相应数量的单体SAM_V模块板和SAM_V模块USB扩展板及单体SAM_V模块板进行循环检测；

(2)采用USB HID设备枚举的方法对所有单体SAM_V模块板的主控MCU接入的HID设备进行列举，检测是否有HID设备，每个单体SAM_V模块板的主控MCU在主控主板的系统中产生的HID设备均不同，判断系统中是否存在相应的HID设备，若存在，执行步骤(3)；否则，执行步骤(5)；

(3)单体SAM_V模块板的主控MCU通过SPI接口对SAM_V模块的状态是否正常进行查询，若正常，执行步骤(4)，否则，执行步骤(5)；

(4)继续计数，如果计数等于循环次数，则说明无故障，重复执行步骤(1)到步骤(4)；如果计数小于循环次数，则进入步骤(5)；

(5)故障单体SAM_V模块板上的工作指示灯提示故障，同时，主控主板将故障信息上报到上级服务器，由上级服务器产生报警信息，提醒维护人员进行及时维修。

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