CN113742113A - 一种嵌入式系统健康管理方法、设备及储存介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种嵌入式系统健康管理方法、设备及储存介质，该方法包括：通过至少一个预设健康管理模块监测嵌入式系统中对应的健康状态；其中，预设健康管理模块包括中断管理模块和/或数据打印模块；若嵌入式系统处理外部中断，通过中断管理模块获取中断处理信息，并发送至数据处理模块；通过数据处理模块存储中断处理信息，并控制输出设备展示中断处理信息；若数据打印模块被调用打印预设数据，通过数据打印模块将预设数据记录到内存中；通过数据处理模块获取预设数据并进行格式化解析得到打印解析数据，存储打印解析数据，并控制输出设备展示打印解析数据。实现诊断嵌入式系统的健康状态，保障系统稳定运行。
Description
技术领域
本发明实施例涉及计算机技术，尤其涉及一种嵌入式系统健康管理方法、设备及储存介质。
背景技术
随着光刻机精度的提升，系统越来越复杂，对软硬件的要求越来越高。
但是，光刻机底层软件的现有架构缺乏对软硬件系统异常的诊断措施，以致系统可靠性、健壮性较差。同时，面对越来越复杂的系统，对问题的排查越来越困难，严重影响了项目进度。
发明内容
本发明实施例提供一种嵌入式系统健康管理方法、设备及储存介质，以实现诊断嵌入式系统的健康状态，保障系统稳定运行。
第一方面，本发明实施例提供了一种嵌入式系统健康管理方法，包括：
通过至少一个预设健康管理模块监测所述嵌入式系统中对应的健康状态；其中，所述预设健康管理模块包括中断管理模块和/或数据打印模块；
若所述嵌入式系统处理外部中断，通过所述中断管理模块获取中断处理信息，并发送至所述数据处理模块；其中，所述中断处理信息包括中断处理时间和/或中断处理状态信息；
通过所述数据处理模块存储所述中断处理信息，并控制输出设备展示所述中断处理信息；
若所述数据打印模块被调用打印预设数据，通过所述数据打印模块将所述预设数据记录到内存中；
通过所述数据处理模块获取所述预设数据并进行格式化解析得到打印解析数据，存储所述打印解析数据，并控制所述输出设备展示所述打印解析数据。
第二方面，本发明实施例还提供了一种设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例所提供的嵌入式系统健康管理方法。
第三方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本发明任意实施例所提供的嵌入式系统健康管理方法。
本发明实施例通过中断管理模块监测嵌入式系统的中断处理信息和通过数据打印模块执行数据打印，解决现有架构缺乏对软硬件系统异常的诊断的问题，实现诊断嵌入式系统的健康状态，保障系统稳定运行的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种嵌入式系统健康管理方法的流程图；
图2A是本发明实施例二中的一种嵌入式系统健康管理方法的流程图；
图2B是本发明实施例二中的嵌入式系统健康管理方法中断管理的数据流程图；
图3A是本发明实施例三中的一种嵌入式系统健康管理方法的流程图；
图3B是本发明实施例三中的一种嵌入式系统健康管理装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四中的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种嵌入式系统健康管理方法的流程图，本实施例可适用于对嵌入式系统的设备进行健康诊断的情况，该方法可以由嵌入式系统健康管理系统来执行，该系统可以由硬件和软件来实现，该方法具体包括：
S110、通过至少一个预设健康管理模块监测嵌入式系统中对应的健康状态；
其中，预设健康管理模块包括中断管理模块和/或数据打印模块。例如对于嵌入式系统的分系统伺服中断频率为10K，固件伺服中断程序需要在100us时间内处理完成复杂的业务数据。如果超时(固件伺服中断程序在100us内没有正常退出)，将会对系统造成软件系统卡死、业务动作失败等后果。如果出现了类似现象，集成调试人员并不能马上找到问题根源。因为固件系统卡死后，就断开了访问该系统的通道；主控设备执行业务动作失败，系统只能看到控制命令动作超时的错误码，命令动作失败有多种原因，但由于并不能得出中断超时时间，不能确定是否是中断超时导致的。对此，固件控制系统需要一种监测、诊断中断超时问题的手段。在伺服中断场景下，为了便于开发调试，需要一种打印信息的API(Application Programming Interface，应用程序接口)，要求既要具备类似printf输出函数的可变参数灵活性，又要耗时短，不影响伺服中断业务程序的执行时间。对此，固件控制系统需要一种高性能打印记录信息的手段。
S120、若嵌入式系统处理外部中断，通过中断管理模块获取中断处理信息，并发送至数据处理模块；其中，所述中断处理信息包括中断处理时间和/或中断处理状态信息；
其中，通过嵌入式系统的中央处理器(central processing unit，CPU)处理外部中断，中断管理模块获取外部中断的中断处理时间，以及外部中断当前的中断处理状态，中断处理状态包括中断处理中和中断处理完毕。将中断处理时间与预设中断超时阈值进行比较，在中断处理时间超过预设中断超时阈值时，如果中断处理状态仍处于中断处理中，则确定该外部中断处理异常，集成调试人员通过中断处理信息可以确定外部中断在其处理时长达到预设中断超时阈值前是否执行完毕，以及最终执行完毕该外部中断所用的处理时长。
S130、通过数据处理模块存储中断处理信息，并控制输出设备展示中断处理信息；
其中，在中断管理模块获取到了外部中断的处理情况，由数据处理模块存储该中断处理信息，并发送至输出设备，以便输出设备进行展示，方便集成调试人员发现因中断超时导致的系统卡死原因。同时，设计人员在设计时间要求高的中断处理业务场景相关方案时，可以通过此功能统计出耗时信息，设计合理的中断处理业务及中断周期，避免运行过程中出现超时的异常，以此保证产品高效可靠。
S140、若数据打印模块被调用打印预设数据，通过数据打印模块将预设数据记录到内存中；
其中，数据打印模块设置有用于打印数据的API，预设数据是嵌入式系统中的应用程序需要打印的数据，在应用程序需要打印数据时，就会调用该API进行预设数据的打印，内存中会预先分配用于存储待打印的预设数据的存储空间，数据打印模块将预设数据记录到内存中对应的存储空间里，且存储在内存中的预设数据只是应用程序中参数的原始记录，没有进行格式化。
S150、通过数据处理模块获取预设数据并进行格式化解析得到打印解析数据，存储打印解析数据，并控制输出设备展示打印解析数据。
其中，数据处理模块从内存的存储空间中获取预设数据，并对预设数据进行格式化解析，得到对应的打印解析数据，将打印解析数据进行存储，并发送至输出设备，以便输出设备展示打印解析数据，实现高性能打印输出。
本实施例的技术方案，通过中断管理模块监测嵌入式系统的中断处理信息和通过数据打印模块执行数据打印，解决现有架构缺乏对软硬件系统异常的诊断的问题，实现诊断嵌入式系统的健康状态，保障系统稳定运行的效果。
实施例二
图2A为本发明实施例二提供的一种嵌入式系统健康管理方法的流程图，本实施例在上述技术方案的基础上，对外部中断管理进一步细化，该方法包括：
S210、当通过中央处理器CPU开始处理外部中断，通过预设计时器进行计时；
其中，通过CPU处理外部中断，对于多核CPU是由CPU中的一个内核处理外部中断。在CPU开始处理外部中断时使能预设计时器开始进行计时。可选的，预设计时器为CPU内核计时器或CPU片外计时器。由于业务系统需求和硬件差异，CPU或SoC(System on Chip，片上系统)可能存在不具备合适的timer硬件计时/计数器的情况。如多核系统架构，为了保证中断监控功能的高可靠性，需要为每一个核分配一个计时/计数器，就可能存在计时/计数器资源不够的情况。为此，示例性的，可以通过片外扩展FPGA实现计时/计数器的硬件逻辑，CPU或SoC通过GPIO模块与具有计时/计数功能的FPGA进行通信，用以完成中断监控工作。
S220、若中断处理时间达到中断超时阈值，且中断处理状态为中断处理中，通过中断管理模块绑定至CPU的超时中断处理函数清理外部中断，并通过中断管理模块确定中断处理异常。
S230、若中断处理状态为中断处理完毕，且中断处理时间未达到中断超时阈值，通过中断管理模块确定中断处理完毕；
S240、通过中断管理模块统计中断处理时间。
可选的，在当通过中央处理器CPU开始处理外部中断，通过预设计时器进行计时之前，还包括：通过中断管理模块设置中断超时阈值。
在一种实现方式中，如图2B所示的中断超时监控的流程图，core_x为CPU内核，用于执行系统软件程序；timer为硬件计时模块，用于时间计数；中断管理模块为中断管理任务，用于对中断状态进行监控。
a)由中断管理模块设定timer的中断超时阈值，并为core_x绑定超时中断处理函数。当timer计数达到中断超时阈值时，触发core_x超时中断处理函数。
b)外部中断源(如：伺服中断)触发core_x进入中断；
c)core_x首先执行intEnt，使能timer，timer开始计数；
d)core_x执行外部中断服务程序(如：固件伺服中断程序)；
e)当timer计数累加到阈值时，如果core_x的外部中断服务程序还没有结束，则触发超时中断处理函数：
ⅰ.超时中断处理程序清除超时的外部中断，并通知中断管理任务异常发生；
ⅱ.中断管理任务对中断超时信息进行记录处理；
ⅲ.本次外部中断处理流程结束；
f)core_x执行intExit：
ⅰ.停止timer计数，并通知中断管理任务本次中断结束；
ⅱ.中断管理任务统计timer计数值，统计中断时间；
ⅲ.本次外部中断处理流程结束；
新的外部中断到来，如果出现中断超时异常的情况，执行步骤如b)→c)→d)→e)；如果中断处理正常，执行步骤如b)→c)→d)→f)。
在设计固件控制系统伺服中断方案时，可以通过本实施例提供的方法测试伺服中断程序运行时间，合理设计伺服周期和伺服中断程序，避免超时现象发生。
实施例三
图3A为本发明实施例三提供的一种嵌入式系统健康管理方法的流程图，本实施例在上述技术方案的基础上，对数据打印进一步细化，该方法包括：
S310、若打印管理模块的预设打印模块接口被应用程序调用，将应用程序待打印的预设数据记录至内存中的预设数据内存空间；
其中，调用打印管理模块的预设打印模块接口进行数据打印，需要初始化打印参数数据结构，预先在系统的内存中为每个CPU内核分配独立的数据空间作为预设数据内存空间。应用程序调用预设打印模块接口RtLog(该接口支持可变参数)，把参数数据原始记录至预设数据内存空间，且不做格式化解析。RtLog接口仅占用写内存的时间，不对可变参数做格式化解析，如此一来可以减少耗时。
S320、通过数据处理模块从预设数据内存空间中按照先后顺序获取预设数据；
S330、通过数据处理模块对预设数据进行格式化解析，得到打印解析数据。
其中，上述实现方式可以适用多核架构，支持在任务上下文和中断上下文中运行。为避免打印数据乱序，任务上下文使用时加入信号量保护，由于嵌入式系统可能同时有多个任务在执行，那么为了打印数据不乱序，需要加入信号量保护。另外中断嵌套调用，也可能出现不同的中断程序在执行时产生的参数数据在写入内存时出现打印数据乱序，所以中断上下文中应避免中断嵌套调用，也是为了打印数据不乱序。
S340、通过数据处理模块存储打印解析数据，并控制输出设备展示打印解析数据。
示例性的，该实现方式，采用预设打印模块接口RtLog与常见打印方式(printf，logMsg)对比如表1所示，其中，测试环境：硬件：T4240(PowerPC)。软件：vxWorks6.9。
表1
在上述技术方案的基础上，如图3B所示，嵌入式系统健康管理装置300包括数据处理模块301、中断管理模块302和数据打印模块303，可选的，预设健康管理模块，还包括硬件诊断模块304；
嵌入式系统健康管理方法，还包括：
通过硬件诊断模块获取预设硬件的预设运行数据，并发送至数据处理模块；
通过数据处理模块根据预设运行数据，确定预设硬件的健康状态，并控制输出设备展示健康状态信息。
为了解决嵌入式系统底层硬件异常导致的问题，需要对底层硬件进行监控。硬件诊断模块负责对底层硬件资源进行周期性检测，并把检测数据发送至数据处理模块，数据处理模块负责把诊断结果发送到输出设备，并根据异常类型和等级执行相应的处理措施。预设硬件包括板卡和CPU外设，预设运行数据包括板卡的在线状态、板卡的温度和CPU外设的工作状态信息。具体的，硬件诊断模块可以用于板卡在线状态诊断、板卡温度状态诊断和CPU外设资源诊断。
板卡在线状态诊断，硬件诊断模块通过透明进程间通信(Transparent Inter-process Communication，TIPC)协议机制，对机箱内所有板卡的在线状态进行监控，如果在线状态发生变化(某板卡上线或下线)，则发送板卡在线信息到数据处理模块，数据处理模块把板卡在线信息发送到输出设备。
板卡温度状态诊断，硬件诊断模块通过板卡传感器对重要硬件资源，例如CPU、FPGA和双倍速率同步动态随机存储器(Double Data Rate Synchronous Dynamic RandomAccess Memory，DDR SDRAM)等的温度进行检测，并发送检测信息至数据处理模块，数据处理模块负责把温度信息发送到输出设备。同时，如果温度过高，为防止硬件烧毁，采取相应的措施：如设置CPU进入低功耗模式，调节机箱风扇转速等。
CPU外设资源诊断，硬件诊断模块通过对底层硬件资源进行诊断，底层硬件资源包括PCIE(peripheral component interconnect express，高速串行计算机扩展总线标准)设备、通信模块、FPGA和存储器等，获取底层硬件运行状态信息并发送到数据处理模块，数据处理模块负责把诊断结果发送到输出设备。
底层硬件出现问题后可以第一时间采取必要处理措施，保障系统软件运行的可靠性、健壮性。
可选的，预设健康管理模块，还包括通信功能诊断模块305；
嵌入式系统健康管理方法，还包括：
通过通信功能诊断模块监测通信功能，将通信状态信息发送至数据处理模块；
若通过数据处理模块根据通信状态信息确定通信功能异常，获取硬件诊断模块检测到的通信硬件诊断数据，根据通信硬件诊断数据诊断通信功能异常原因，控制输出设备展示对应的通信异常信息。
其中，通信功能诊断模块对数据通信功能进行检测，如光纤、VME(VersaModuleEurocard)和RapidIO等，并发送诊断结果到数据处理模块。如果通信异常，数据处理模块根据异常类型查找相应的底层通信硬件诊断数据例如光纤通信异常，数据处理模块通过查找硬件光模块诊断数据，可以获取该通道链路状态异常的信息，并把异常信息发送到输出设备。通过此机制，开发调试人员可以快速定位业务异常的原因。
固件控制系统上电后，开发集成人员可以实时监控板卡在线状态，通信、中断超时等异常发生后，可以快速定位硬件相关功能异常，有效降低排查解决问题的人力成本和时间成本。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图，如图4所示，该设备包括处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440；设备中处理器410的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器410为例；设备中的处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的嵌入式系统健康管理方法对应的程序指令/模块。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的嵌入式系统健康管理方法。
存储器420可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种嵌入式系统健康管理方法，包括：
通过至少一个预设健康管理模块监测所述嵌入式系统中对应的健康状态；其中，所述预设健康管理模块包括中断管理模块和/或数据打印模块；
若所述嵌入式系统处理外部中断，通过所述中断管理模块获取中断处理信息，并发送至所述数据处理模块；其中，所述中断处理信息包括中断处理时间和/或中断处理状态信息；
通过所述数据处理模块存储所述中断处理信息，并控制输出设备展示所述中断处理信息；
若所述数据打印模块被调用打印预设数据，通过所述数据打印模块将所述预设数据记录到内存中；
通过所述数据处理模块获取所述预设数据并进行格式化解析得到打印解析数据，存储所述打印解析数据，并控制所述输出设备展示所述打印解析数据。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的嵌入式系统健康管理方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种嵌入式系统健康管理方法，其特征在于，包括：
通过至少一个预设健康管理模块监测所述嵌入式系统中对应的健康状态；其中，所述预设健康管理模块包括中断管理模块和/或数据打印模块；
若所述嵌入式系统处理外部中断，通过所述中断管理模块获取中断处理信息，并发送至所述数据处理模块；其中，所述中断处理信息包括中断处理时间和/或中断处理状态信息；
通过所述数据处理模块存储所述中断处理信息，并控制输出设备展示所述中断处理信息；
若所述数据打印模块被调用打印预设数据，通过所述数据打印模块将所述预设数据记录到内存中；
通过所述数据处理模块获取所述预设数据并进行格式化解析得到打印解析数据，存储所述打印解析数据，并控制所述输出设备展示所述打印解析数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述嵌入式系统处理外部中断，通过所述中断管理模块获取中断处理信息，包括：
当通过中央处理器CPU开始处理外部中断，通过预设计时器进行计时；
若所述中断处理时间达到中断超时阈值，且所述中断处理状态为中断处理中，通过所述中断管理模块绑定至所述CPU的超时中断处理函数清理所述外部中断，并通过所述中断管理模块确定中断处理异常。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述当通过中央处理器CPU开始处理外部中断，通过预设计时器进行计时之后，还包括：
若所述中断处理状态为中断处理完毕，且所述中断处理时间未达到所述中断超时阈值，通过所述中断管理模块确定中断处理完毕；
通过所述中断管理模块统计所述中断处理时间。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述当通过中央处理器CPU开始处理外部中断，通过预设计时器进行计时之前，还包括：
通过所述中断管理模块设置所述中断超时阈值。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述预设计时器为所述CPU内核计时器或CPU片外计时器。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述数据打印模块被调用打印预设数据，通过所述数据打印模块将所述预设数据记录到内存中，包括：
若所述打印管理模块的预设打印模块接口被应用程序调用，将所述应用程序待打印的所述预设数据记录至所述内存中的预设数据内存空间；
所述通过所述数据处理模块获取所述预设数据并进行格式化解析得到打印解析数据，包括：
通过所述数据处理模块从所述预设数据内存空间中按照先后顺序获取所述预设数据；
通过所述数据处理模块对所述预设数据进行格式化解析，得到所述打印解析数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设健康管理模块，还包括硬件诊断模块；
所述嵌入式系统健康管理方法，还包括：
通过所述硬件诊断模块获取预设硬件的预设运行数据，并发送至所述数据处理模块；
通过所述数据处理模块根据所述预设运行数据，确定所述预设硬件的健康状态，并控制所述输出设备展示健康状态信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设健康管理模块，还包括通信功能诊断模块；
所述嵌入式系统健康管理方法，还包括：
通过所述通信功能诊断模块监测通信功能，将通信状态信息发送至所述数据处理模块；
若通过所述数据处理模块根据所述通信状态信息确定通信功能异常，获取所述硬件诊断模块检测到的通信硬件诊断数据，根据所述通信硬件诊断数据诊断通信功能异常原因，控制所述输出设备展示对应的通信异常信息。
9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的嵌入式系统健康管理方法。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-8中任一所述的嵌入式系统健康管理方法。
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