CN112214380A - 一种嵌入式计算机的工作寿命监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种嵌入式计算机的工作寿命监控方法，采用该方法可以对嵌入式计算机的通电时间、通电次数等关键寿命信息进行监控；该监控方法的监控对象为包括处理器、存储器等基本要素资源的嵌入式计算机，具体对嵌入式计算机关键寿命信息进行监控，并具备随时向外部设备提供所监控嵌入式计算机寿命信息的功能。本发明实施例解决了现状下使用时间累加器等进行嵌入式计算机工作寿命监控存在的数据自动获取困难和需使用专用器件等问题，具有成本低、实现简单的优点。

Description

一种嵌入式计算机的工作寿命监控方法
技术领域
本发明涉及但不限于嵌入式计算机技术领域，重点涉及机载、弹载和车载等嵌入式计算机可靠性的技术领域，尤指一种嵌入式计算机的工作寿命监控方法。
背景技术
嵌入式计算机工作寿命是嵌入式计算机维护、检修和可靠性评估等工作的重要数据来源。
目前对嵌入式计算机的工作寿命监控方法主要有人工记录和自动记录两种方法。人工记录即由人工对嵌入式计算机的通电时间、通电次数等信息进行记录，存在数据准确度差和人力成本高的问题；自动记录主要由时间累加器和脉冲计数器等对嵌入式计算机的通电时间、通电次数等寿命信息进行记录，精度高、无需人为参与，存在需专用部件、数据需通过人工读取获得等问题，当嵌入式计算机安装在导弹或其他设备封闭的舱段内时寿命数据获取困难。
发明内容
本发明的目的为：本发明实施例提供一种嵌入式计算机的工作寿命监控方法，以解决目前嵌入式计算机寿命监控方法存在的数据获取困难和需使用专用器件等问题。
本发明的技术方案为：本发明实施例一种嵌入式计算机的工作寿命监控方法，采用配置于嵌入式计算机内部的工作寿命监控电路执行所述嵌入式计算机的工作寿命监控，所述工作寿命监控方法，包括：
步骤1，上电时开启计算本次工作寿命数据；
步骤2，读取上次工作寿命数据；
步骤3，掉电时根据步骤1中计数得到的本次工作寿命数据和步骤2中读取的上次工作寿命数据，计算出总工作寿命数据；
步骤4，存储步骤3中计算出的总工作寿命数据。
可选地，如上所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法中，还包括：
步骤5，向外部设备提供各种类型的寿命数据，包括：本次工作寿命数据、上次工作寿命数据和总工作寿命数据中的一项或多项。
可选地，如上所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法中，所述配置于嵌入式计算机内部的工作寿命监控电路，包括：供电监控电路、电源转换电路，储能电路、处理器电路和存储器电路；
其中，供电监控电路和电源转换电路的输入端连接到外部供电，电源转换电路的输出端连接到处理器的输入端，供电监控电路的控制端连接到处理器电路，处理器电路和存储器电路相连接，储能电路连接到电源转换电路的输入端或输出端。
可选地，如上所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法中，
所述电源转换电路，用于将外部电源转换为处理器电路和存储器电路的工作电源；
所述供电监控电路，用于在供电不满足工作要求时向处理器电路发出指示信号，以向处理器电路指示掉电状态；
所述储能电路，用于在供电不满足工作要求时向处理器电路和存储器电路提供用于工作寿命计算和存储的工作电源；
所述处理器电路，用于在接收到所述指示信号后，通过储能电路提供的工作电源，以及与存储器电路的数据交互，执行对嵌入式计算机的工作寿命数据的计算和存储操作。
可选地，如上所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法中，
所述供电监控电路的监控方式为：对嵌入式计算机的供电进行监控，当供电电压低于预设工作供电范围下限时，向处理器电路发出掉电指示信号；
所述储能电路使用储能电容实现，还用于根据处理器电路、存储器电路所在电路功耗和寿命数据计算和存储所需运行时间，确定储能电容的大小，从而通过储能电容向处理器电路和存储器电路提供工作电源；
所述处理器电路在接收到掉电指示信号，具体执行以下操作：本次工作寿命数据的计算、上次工作寿命数据的读取、总工作寿命数据的计算。
可选地，如上所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法中，
所述处理器电路，还用于向外部设备提供各种类型的寿命数据。
可选地，如上所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法中，所述存储器电路配置为非易失存储器，包括：FLASH存储器或NvRAM存储器。
可选地，如上所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法中，所述总工作寿命包括嵌入式计算机的通电总次数、通电总时间，以及嵌入式计算机内部有寿部件的工作信息。
可选地，如上所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法中，
所述存储器电路中设置2个存储位置，采用双存储位置交替存储方式，用于在相邻两次通电且掉电后存储到不同的物理存储位置，嵌入式计算机在掉电指示信号到来前对本次存储物理位置进行预处理工作，用于保护上次已存储数据的安全性。
本发明具有的优点是：本发明实施例的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，可以对嵌入式计算机的通电时间、通电次数等关键寿命信息进行监控；该监控方法的监控对象为包括处理器、存储器等基本要素资源的嵌入式计算机，具体对嵌入式计算机关键寿命信息进行监控，并具备随时向外部设备提供所监控嵌入式计算机寿命信息的功能。一方面、嵌入式计算机工作寿命的监控在硬件上基于处理器、存储器等嵌入式计算机的基本要素资源，仅需对逻辑互连关系进行调整即可实现，无需时间累加器、脉冲计数器等专用部件，方法简单、成本低廉；另一方面、解决了现有嵌入式计算机工作寿命监控存在的数据无法自动获取和监控寿命数据对象单一的问题。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例中嵌入式计算机执行工作寿命监控方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中配置于嵌入式计算机内部的工作寿命监控电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1为本发明实施例中嵌入式计算机执行工作寿命监控方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例中采用配置于嵌入式计算机内部的工作寿命监控电路执行嵌入式计算机的工作寿命监控，该工作寿命监控方法，包括：
步骤1，上电时开启计算本次工作寿命数据；
步骤2，读取上次工作寿命数据；
步骤3，掉电时根据步骤1中计数得到的本次工作寿命数据和步骤2中读取的上次工作寿命数据，计算出总工作寿命数据；
步骤4，存储步骤3中计算出的总工作寿命数据。
本发明实施例中的工作寿命监控方法，还可以包括：
步骤5，向外部设备提供各种类型的寿命数据，包括：本次工作寿命数据、上次工作寿命数据和总工作寿命数据中的一项或多项。
图2为本发明实施例中配置于嵌入式计算机内部的工作寿命监控电路的结构示意图。如图2所示，配置于嵌入式计算机内部的工作寿命监控电路，包括：供电监控电路、电源转换电路，储能电路、处理器电路和存储器电路；需要说明的是，储能电路可以设置于图2中的①或②的位置。
本发明实施例中，供电监控电路和电源转换电路的输入端连接到外部供电，电源转换电路的输出端连接到处理器的输入端，供电监控电路的控制端连接到处理器电路，处理器电路和存储器电路相连接，储能电路连接到电源转换电路的输入端或输出端。
本发明实施例中的电源转换电路，用于将外部电源转换为处理器电路和存储器电路的工作电源；
供电监控电路，用于在供电不满足工作要求时向处理器电路发出指示信号，以向处理器电路指示掉电状态；
储能电路，用于在供电不满足工作要求时向处理器电路和存储器电路提供用于工作寿命计算和存储的工作电源；
处理器电路，用于在接收到指示信号后，通过储能电路提供的工作电源，以及与存储器电路的数据交互，执行对嵌入式计算机的工作寿命数据的计算和存储操作。
本发明实施例中，供电监控电路的监控方式为：对嵌入式计算机的供电进行监控，当供电电压低于预设工作供电范围下限时，向处理器电路发出掉电指示信号；
本发明实施例中的储能电路使用储能电容实现，还用于根据处理器电路、存储器电路所在电路功耗和寿命数据计算和存储所需运行时间，确定储能电容的大小，从而通过储能电容向处理器电路和存储器电路提供工作电源；
本发明实施例中的处理器电路在接收到掉电指示信号，具体执行以下操作：本次工作寿命数据的计算、上次工作寿命数据的读取、总工作寿命数据的计算。
本发明实施例中的处理器电路，还用于向外部设备提供各种类型的寿命数据。
本发明实施例在具体实现中，存储器电路配置为非易失存储器，包括：FLASH存储器或NvRAM存储器。
本发明实施例中，总工作寿命包括嵌入式计算机的通电总次数、通电总时间，以及嵌入式计算机内部有寿部件的工作信息。
本发明实施例在实际应用中，存储器电路中设置2个存储位置，采用双存储位置交替存储方式，用于在相邻两次通电且掉电后存储到不同的物理存储位置，嵌入式计算机在掉电指示信号到来前对本次存储物理位置进行预处理工作，用于保护上次已存储数据的安全性。
本发明实施例的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，可以对嵌入式计算机的通电时间、通电次数等关键寿命信息进行监控；该监控方法的监控对象为包括处理器、存储器等基本要素资源的嵌入式计算机，具体对嵌入式计算机关键寿命信息进行监控，并具备随时向外部设备提供所监控嵌入式计算机寿命信息的功能。一方面、嵌入式计算机工作寿命的监控在硬件上基于处理器、存储器等嵌入式计算机的基本要素资源，仅需对逻辑互连关系进行调整即可实现，无需时间累加器、脉冲计数器等专用部件，方法简单、成本低廉；另一方面、解决了现有嵌入式计算机工作寿命监控存在的数据无法自动获取和监控寿命数据对象单一的问题。
本发明实施例提供的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，该技术方案的监控对象包括处理器、存储器等基本要素资源的嵌入式计算机，具体对嵌入式计算机关键寿命信息进行监控，并具备随时向外部设备提供所监控嵌入式计算机寿命信息的功能。
本发明实施例的技术方案包括嵌入式计算机工作寿命监控硬件电路设计和嵌入式计算机工作寿命监控软件设计两部分，且具有成本低、实现简单的优点。
一方面，嵌入式计算机中用于工作寿命监控的硬件电路包括：供电监控电路、储能电路、处理器电路和存储器电路。供电监控电路对嵌入式计算机的供电进行监控，当供电电压低于正常工作供电范围下限时，向处理器发出掉电指示信号；储能电路使用储能电容实现，根据处理器、存储器所在电路功耗和寿命数据运算、存储等所需时间，确定储能电容的大小；处理器电路负责本次工作寿命数据的计算、上次工作寿命数据的读取、总工作寿命数据的计算、并可根据需要向外部提供所需类型的寿命数据；存储器电路为非易失存储器，可以为FLASH存储器或NvRAM存储器等。另外，对于嵌入式计算机，硬件电路均可复用本发明实施例提供的用于工作寿命监控的硬件电路，即可复用复位电路、储能电路、处理器电路和存储器电路等。
另一方面，嵌入式计算机执行工作寿命监控的方法，包括：本次工作寿命数据计算、上次工作寿命读取、总工作寿命数据计算和总工作寿命数据存储。本次工作寿命数据计算中通电时间数据可依据处理器中的定时器电路或处理器外部具有计时功能的部件完成，通电次数每次增1，其他工作寿命数据根据具体情况确定；上次工作寿命数据由处理器从存储器中读取，总工作寿命数据由本次和已读取上次的寿命数据求和得到，需注意的是通电时间需将嵌入式计算机上电后到软件运行本次寿命数据计算机程序开始前和掉电指示信号产生到储能电容放电完毕的时间计算在内，该时间为固定时间，可通过测试获取；数据存储在非易失存储器中，为降低对储能电路的要求，采用双存储器位置交替的方法，同时在嵌入式计算机工作期间可保证已存储数据的安全。
以下通过一个具体实施例对本发明提供的嵌入式计算机的工作寿命监控方法进行详细说明。
该实施示例提供的嵌入式计算机的工作寿命监控方法具体实施方式如下：
1、硬件电路设计
硬件电路以Xilinx公司ZYNQ-7000系列芯片为处理器，其包括PS和PL两部分，上电后在PL部分完成通电时间的计时；供电监控电路对一次供电电压进行监控，当一次供电低于DCDC模块最低输入电压值16V时，输出掉电指示信号5V高电平的离散量到处理器电路，正常时掉电指示信号为低电平，作为中断源接入处理器；储能电路设计在DCDC前端，储能电容以整个嵌入式计算机掉电后持续工作5ms计算；存储电路采用Q-SPI FLASH存储器，存储器设置2个存储位置交替存储嵌入式计算机寿命数据。通过该设置方式，可以降低对储能电路中储能能量的要求，减少掉电后寿命存储数据所需的时间，通过备份避免寿命数据因异常情况丢失的情况。
2、软件流程设计
本实施示例中的工作寿命监控软件设计包括读取、计算、存储、上报嵌入式计算机工作寿命信息和掉电响应功能，其中掉电响应功能特点为监控软件在接收到供电监控电路发出的掉电指示信号后由嵌入式计算机工作程序转入工作寿命信息运算和存储功能。
具体实现方式中，软件工作流程为：嵌入式计算机上电后，先对处理器等进行初始化，然后读取存储器中2个存储位置的工作寿命数据，取通电次数大位置的数据为上次记录的寿命收据，对通电次数小位置的存储空间进行擦除，作为记录本次工作寿命数据的存储空间，启动本次通电时间记录程序/逻辑，然后运行嵌入式计算机正常工作程序。当处理器接收到掉电中断信号后，进入中断服务程序，在中断服务程序中，从处理器PL部分读取本次通电时间，将其与上次记录的寿命数据和已测出的通电时间记录程序启动前、掉电中断到来后的时间相加，存储到Q-SPI FLASH存储器中本次工作寿命数据的存储空间。软件执行完毕。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，采用配置于嵌入式计算机内部的工作寿命监控电路执行所述嵌入式计算机的工作寿命监控，所述工作寿命监控方法，包括：
步骤1，上电时开启计算本次工作寿命数据；
步骤2，读取上次工作寿命数据；
步骤3，掉电时根据步骤1中计数得到的本次工作寿命数据和步骤2中读取的上次工作寿命数据，计算出总工作寿命数据；
步骤4，存储步骤3中计算出的总工作寿命数据。
2.根据权利要求1所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，还包括：
步骤5，向外部设备提供各种类型的寿命数据，包括：本次工作寿命数据、上次工作寿命数据和总工作寿命数据中的一项或多项。
3.根据权利要求2所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，所述配置于嵌入式计算机内部的工作寿命监控电路，包括：供电监控电路、电源转换电路，储能电路、处理器电路和存储器电路；
其中，供电监控电路和电源转换电路的输入端连接到外部供电，电源转换电路的输出端连接到处理器的输入端，供电监控电路的控制端连接到处理器电路，处理器电路和存储器电路相连接，储能电路连接到电源转换电路的输入端或输出端。
4.根据权利要求3所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，
所述电源转换电路，用于将外部电源转换为处理器电路和存储器电路的工作电源；
所述供电监控电路，用于在供电不满足工作要求时向处理器电路发出指示信号，以向处理器电路指示掉电状态；
所述储能电路，用于在供电不满足工作要求时向处理器电路和存储器电路提供用于工作寿命计算和存储的工作电源；
所述处理器电路，用于在接收到所述指示信号后，通过储能电路提供的工作电源，以及与存储器电路的数据交互，执行对嵌入式计算机的工作寿命数据的计算和存储操作。
5.根据权利要求4所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，
所述供电监控电路的监控方式为：对嵌入式计算机的供电进行监控，当供电电压低于预设工作供电范围下限时，向处理器电路发出掉电指示信号；
所述储能电路使用储能电容实现，还用于根据处理器电路、存储器电路所在电路功耗和寿命数据计算和存储所需运行时间，确定储能电容的大小，从而通过储能电容向处理器电路和存储器电路提供工作电源；
所述处理器电路在接收到掉电指示信号，具体执行以下操作：本次工作寿命数据的计算、上次工作寿命数据的读取、总工作寿命数据的计算。
6.根据权利要求5所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，
所述处理器电路，还用于向外部设备提供各种类型的寿命数据。
7.根据权利要求3所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，所述存储器电路配置为非易失存储器，包括：FLASH存储器或NvRAM存储器。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，所述总工作寿命包括嵌入式计算机的通电总次数、通电总时间，以及嵌入式计算机内部有寿部件的工作信息。
9.根据如权利要求3～7中任一项所述的嵌入式计算机的工作寿命监控方法，其特征在于，
所述存储器电路中设置2个存储位置，采用双存储位置交替存储方式，用于在相邻两次通电且掉电后存储到不同的物理存储位置，嵌入式计算机在掉电指示信号到来前对本次存储物理位置进行预处理工作，用于保护上次已存储数据的安全性。
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