CN113917385A - 一种面向电能表的自检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向电能表的自检测方法及系统，所使用的MCU具有闪存ECC纠/检错功能，RAM具有实时的字节奇偶校验，内部振荡器、时钟停振检测，关键寄存器的写保护等功能；软件具有独立运行的可靠性检查模块，且该软件模块可与MCU硬件提供的自检手段结合，以实现故障的发现、预警、恢复，尽可能及早排除电能表故障，避免发生不可恢复的损坏；本发明的方法能够使电能表在整体设计、生产制造、性能检测等阶段尽早发现潜在故障，自动处理解决故障或及时发出故障预警，大大降低电能表的故障率，提升电能表的运行可靠性，为电网公司节约了大量的运维成本以及电能表检修和更换成本，提升电网公司服务水平以及用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及智能用电技术领域，并且更具体地，涉及一种面向电能表的自检测方法及系统。
背景技术
智能电能表作为电网营销业务、用电信息和能源分配的末端和用电信息采集系统的基础设备以及关键的电能计量器具，其高可靠性对整个系统来说至关重要。由于电能表运行环境可能存在高温、高湿、低温、盐雾等恶劣条件，且电能表功能日趋复杂，电能表可能发生各种随机故障。通常认为电能表生命周期内可能发生的随机故障应包含但不限于：CPU寄存器和程序指针故障、中断响应故障；时钟故障，包括时钟停振、时钟频率异常；存储器故障，包括非易失性存储器单bit或多bit错误、易失性存储器DC故障；模拟电路故障；芯片IO与外部板级信号连接故障等。
目前电能表运行时的可靠性设计主要集中在从软件角度进行数据的备份存储、参数、变量等进行冗余纠错校验(CRC)等角度的冗余设计，以减少系统错误对电能表运行的干扰。缺点在于：上述提到的冗余设计虽然可以解决电能表运行的部分问题，但是其处理不够全面，尤其对于芯片和硬件性的问题缺少闭环检测。
发明内容
本发明提出一种面向电能表的自检测方法及系统，以解决如何实现电能表的自检测的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种面向电能表的自检测方法，所述方法包括：
启动电能表主控制器MCU后，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检；
当自检通过后，在程序运行过程中，进行RAM和代码区的实时监测；
在软件运行过程中，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测。
优选地，其中所述进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检，包括：
检测MCU内核相关寄存器的写-读-比较是否正确；
检测MCU的RAM是否工作正常，是否存在异常比特；
检测MCU的程序区是否完整；
设置MCU外设，检测查写-读-比较是否一致；
通过MCU电源电压检测功能检测电源电压是否在合理范围内；
检测ADC组件测量的准确性，以确定ADC组件是否正常；
检测相关联的时钟源是否起振且频率合理；
检测相关联的外部存储工作是否正常；以及
当上述每项检测的检测结果均指示正常时，确定自检结果为正常；当上述任一项检测的检测结果指示异常时，确定自检结果为异常，并根据异常项发出告警。
优选地，其中所述进行RAM和代码区的实时监测，包括：
实时监测RAM中数据的读写，读取时自动与写入时生成的校验码进行比对；
实时检测闪存数据的ECC合法性；以及
当比对一致且ECC合法时，确定实时监测结果为正常；当比对不一致或不DCC不合法时，产生中断或复位，应用根据错误指示进行报警和恢复操作。
优选地，其中所述按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测，包括：
检测内核相关的外设寄存器的状态是否满足合法性要求；
对于关键的RAM区进行读写测试；
定时进行代码区的CRC校验；
将当前寄存器值与设计目标值进行比对，以对外设寄存器进行监测；
检查电能表运行中使用的参数的合法性，并通过CRC算法鉴定使用的参数是否合格；
在程序运行中，对于运行变量等进行合法合规性检查；其中，所述运行变量包括：关键性变量、循环和指针。
优选地，其中所述方法包括：
通过与硬件电路进行结合，实时对电源进行稳定性监测，包括：
检测相关电源的负载是否合理范围内；
对于MCU侧电源采用比较器或模拟-数字转换器(ADC)检测系统电源的幅度、纹波和最大负载；
顺序开启外部设备的供电回路，判断是否存在电源异常过载，在发现电源异常过载时，进行过载报警并切断该部分外部电路的电源。
优选地，其中所述方法还包括：
采用匹配的电阻或电容手段，以使得计量模块在未校准时能够在预设容忍范围内，以使得在计量芯片发生异常时，实现可靠计量；
在对时钟精度要求低于预设要求时，选择使用芯片内的时钟振荡源，以减少MCU运行时钟对外部组件的依赖；
MCU与外部组件进行数据交互，当进行通讯过程中的可变数据传输时，采用先“镜像”再传输的方式；或采用多次读取的方式。
根据本发明的另一个方面，提供了一种面向电能表的自检测系统，所述系统包括：
自检单元，用于启动电能表主控制器MCU后，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检；
实时监测单元，用于当自检通过后，在程序运行过程中，进行RAM和代码区的实时监测；
检测单元，用于在软件运行过程中，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测。
优选地，其中所述自检单元，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检，包括：
检测MCU内核相关寄存器的写-读-比较是否正确；
检测MCU的RAM是否工作正常，是否存在异常比特；
检测MCU的程序区是否完整；
设置MCU外设，检测查写-读-比较是否一致；
通过MCU电源电压检测功能检测电源电压是否在合理范围内；
检测ADC组件测量的准确性，以确定ADC组件是否正常；
检测相关联的时钟源是否起振且频率合理；
检测相关联的外部存储工作是否正常；以及
当上述每项检测的检测结果均指示正常时，确定自检结果为正常；当上述任一项检测的检测结果指示异常时，确定自检结果为异常，并根据异常项发出告警。
优选地，其中所述实时监测单元，进行RAM和代码区的实时监测，包括：
实时监测RAM中数据的读写，读取时自动与写入时生成的校验码进行比对；
实时检测闪存数据的ECC合法性；以及
当比对一致且ECC合法时，确定实时监测结果为正常；当比对不一致或不DCC不合法时，产生中断或复位，应用根据错误指示进行报警和恢复操作。
优选地，其中所述检测单元，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测，包括：
检测内核相关的外设寄存器的状态是否满足合法性要求；
对于关键的RAM区进行读写测试；
定时进行代码区的CRC校验；
将当前寄存器值与设计目标值进行比对，以对外设寄存器进行监测；
检查电能表运行中使用的参数的合法性，并通过CRC算法鉴定使用的参数是否合格；
在程序运行中，对于运行变量等进行合法合规性检查；其中，所述运行变量包括：关键性变量、循环和指针。
优选地，其中所述系统包括：
稳定性检测单元，用于通过与硬件电路进行结合，实时对电源进行稳定性监测，包括：
检测相关电源的负载是否合理范围内；
对于MCU侧电源采用比较器或模拟-数字转换器(ADC)检测系统电源的幅度、纹波和最大负载；
顺序开启外部设备的供电回路，判断是否存在电源异常过载，在发现电源异常过载时，进行过载报警并切断该部分外部电路的电源。
优选地，其中所述系统还包括：
采用匹配的电阻或电容手段，以使得计量模块在未校准时能够在预设容忍范围内，以使得在计量芯片发生异常时，实现可靠计量；
在对时钟精度要求低于预设要求时，选择使用芯片内的时钟振荡源，以减少MCU运行时钟对外部组件的依赖；
MCU与外部组件进行数据交互，当进行通讯过程中的可变数据传输时，采用先“镜像”再传输的方式；或采用多次读取的方式。
本发明提供了一种面向电能表的自检测方法及系统，所使用的MCU具有闪存ECC纠/检错功能，RAM具有实时的字节奇偶校验，内部振荡器、时钟停振检测，关键寄存器的写保护等功能；软件具有独立运行的可靠性检查模块，且该软件模块可与MCU硬件提供的自检手段结合，以实现故障的发现、预警、恢复，尽可能及早排除电能表故障，避免发生不可恢复的损坏；本发明的方法能够使电能表在整体设计、生产制造、性能检测甚至挂网运行等各个阶段中尽早发现潜在故障，自动处理解决故障或及时发出故障预警，大大降低电能表的故障率，减轻电能表运维人员的工作负担，同时也为电网公司节约了大量的运维成本以及电能表检修、更换的成本，提升电能表的运行可靠性，提升电网公司服务水平以及用户体验。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的面向电能表的自检测方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的启动自检的流程图；
图3为根据本发明实施方式的软件运行中定时监测的流程图；
图4为根据本发明实施方式的面向电能表的自检测系统400的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的面向电能表的自检测方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的面向电能表的自检测方法，包括：
步骤101，启动电能表主控制器MCU后，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检。
优选地，其中所述进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检，包括：
检测MCU内核相关寄存器的写-读-比较是否正确；
检测MCU的RAM是否工作正常，是否存在异常比特；
检测MCU的程序区是否完整；
设置MCU外设，检测查写-读-比较是否一致；
通过MCU电源电压检测功能检测电源电压是否在合理范围内；
检测ADC组件测量的准确性，以确定ADC组件是否正常；
检测相关联的时钟源是否起振且频率合理；
检测相关联的外部存储工作是否正常；以及
当上述每项检测的检测结果均指示正常时，确定自检结果为正常；当上述任一项检测的检测结果指示异常时，确定自检结果为异常，并根据异常项发出告警。
结合图2所示，在本发明中，在MCU启动后，运行应用程序前，先进行MCU运行环境和外设自检。具体地，包括：
a)检测MCU内核相关寄存器的写-读-比较是否正确；实现方法：将特定数值写入MCU的内核寄存器中，然后比对该值与写入值是否一致。
b)检查MCU的RAM是否工作正常，是否有“坏点”；实现方法：先读出某地址RAM的当前值备份，然后写入特定值到该地址RAM中，然后再读出该值，比对写入值与读出值是否一致，不一致则RAM异常，如果读出一致，则RAM正常。恢复之前该地址的值，该地址RAM测试完成。
c)检查MCU的程序区是否完整；实现方法：通过对MCU的程序进行CRC计算或HASH计算，以发现程序空间是否被意外改变。
d)设置MCU外设，检查写-读-比较是否一致；实现方法：开启相关外设的写入开关，然后写入特定值到寄存器中，然后读出比较是否一致。
e)启动MCU电源电压检测功能，判断电源电压是否在合理范围内；并根据电源电压判断是否达到相关外设工作电压。例如：设计目标电源电压5V，检测其电压范围是否超过±5％的容忍范围；电源电压是否达到ADC组件工作电压范围。
f)ADC组件测量准确性检查；实现方法：首先检测ADC组件的工作电源和时钟是否符合工作条件，如果符合则启动ADC测量基准参考电压，转换基准电压的测量值是否符合设计预期，如果符合说明ADC组件工作正常，否则ADC组件异常。
g)检测相关时钟源是否起振且频率合理。实现方法：使用MCU内部振荡器作为计数源捕捉外部时钟源的频率，外部时钟频率不应超过合理误差范围。
h)MCU相关输入/输出状态正确；实现方法：对于输出IO，通过输出高低电平并通过反馈电路查询输出结果是否正确，同时进行相邻IO的输入信号进行检测，判断是否出现短路、黏连等情况。如果出现错误，则进行错误报警。
i)检测相关的外部存储工作是否正常。实现方法：外部存储器中预留测试存储空间，MCU对测试空间进行读-擦-读-写-读等流程检验存储器工作是否正常，如果不正常则进行存储器错误报警。
步骤102，当自检通过后，在程序运行过程中，进行RAM和代码区的实时监测。
优选地，其中所述进行RAM和代码区的实时监测，包括：
实时监测RAM中数据的读写，读取时自动与写入时生成的校验码进行比对；
实时检测闪存数据的ECC合法性；以及
当比对一致且ECC合法时，确定实时监测结果为正常；当比对不一致或不DCC不合法时，产生中断或复位，应用根据错误指示进行报警和恢复操作。
在本发明中，在程序运行中，充分利用MCU的自检特性进行RAM和代码区的实时监测。
1.RAM检测；MCU具有RAM奇偶校验模块，实时监测RAM中数据的读写。RAM写入时会生成校验码保存，读取时会自动比对校验码，不一致则产生中断或复位，应用根据错误指示进行报警和恢复操作；
2.代码区检测；MCU具有闪存ECC模块，实时检测闪存数据的ECC合法性，如果出现不一致则产生中断等，应用进行报警和恢复操作。
步骤103，在软件运行过程中，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测。
优选地，其中所述按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测，包括：
检测内核相关的外设寄存器的状态是否满足合法性要求；
对于关键的RAM区进行读写测试；
定时进行代码区的CRC校验；
将当前寄存器值与设计目标值进行比对，以对外设寄存器进行监测；
检查电能表运行中使用的参数的合法性，并通过CRC算法鉴定使用的参数是否合格；
在程序运行中，对于运行变量等进行合法合规性检查；其中，所述运行变量包括：关键性变量、循环和指针。
结合图3所示，在本发明中，在软件运行中，定时进行MCU内核、运行参数、运行变量、程序区代码等进行合法性、正确性判别。具体地，包括：
(1)内核检测：内核相关外设寄存器的状态合法性检查。
(2)RAM检测:对于关键的RAM区进行读写测试。
(3)定时进行代码区的CRC校验。
(4)外设寄存器检测；读取当前寄存器值与设计目标值比对，如果相同则合格，否则更改为设计值；对于关键功能进行运行监视，例如，重要的节拍/周期定时器使用至少两个独立时钟源的定时器A和定时器B进行，定时器B运行在高优先级中断服务中监视定时A是否在合理的时间范围内产生周期。
(5)运行参数：检查电能表运行中使用的参数的合法性，通过CRC等算法鉴定其是否合格，并与参数存储器中的数据进行比对，防止参数运行中发生异常变位。
(6)运行变量：程序运行中，对于关键性变量、循环、指针等进行合法、合规性检查，防止程序非法执行。
优选地，其中所述方法包括：
通过与硬件电路进行结合，实时对电源进行稳定性监测，包括：
检测相关电源的负载是否合理范围内；
对于MCU侧电源采用比较器或模拟-数字转换器(ADC)检测系统电源的幅度、纹波和最大负载；
顺序开启外部设备的供电回路，判断是否存在电源异常过载，在发现电源异常过载时，进行过载报警并切断该部分外部电路的电源。
优选地，其中所述方法还包括：
采用匹配的电阻或电容手段，以使得计量模块在未校准时能够在预设容忍范围内，以使得在计量芯片发生异常时，实现可靠计量；
在对时钟精度要求低于预设要求时，选择使用芯片内的时钟振荡源，以减少MCU运行时钟对外部组件的依赖；
MCU与外部组件进行数据交互，当进行通讯过程中的可变数据传输时，采用先“镜像”再传输的方式；或采用多次读取的方式。
本发明还能够基于MCU与外部硬件配合进行自检。包括：
(1)软件与硬件电路配合，实时对系统电源等进行稳定性检测：
a)检测相关电源的负载是否合理范围内；实现方法：使用负载传感器(电阻)串入电源主回路，使用ADC检测电阻两端的电压，计算电源负载电流。
b)对于MCU侧电源采用比较器或模拟-数字转换器(ADC)检测系统电源的幅度、纹波、最大负载等；
c)顺序开启外部设备的供电回路，如果发现电源异常过载，将进行过载报警并切断该部分外部电路的电源。对于系统中造成负载突变的外部器件具有追踪能力(确定哪个设备状态变化时引起负载变化)；对于涉及产品安全的器件具有电源控制能力，一旦发生危机安全的问题，可以切断其供电。
(2)对于MCU不同电源域的电源，增加检测电路并进行提供检测反馈回路。当其他电源域发生掉电、电压下降等严重情况时，禁止该电源域下的设备操作，其反馈的关键信息应做谨慎、容错处理。
(3)计量模块等精确测量的模块，采用匹配的电阻、电容等硬件手段，确保计量模块在未校准时仍能够在可容忍范围内，以保证在计量芯片发生复位等异常时，仍能够可靠计量，而不至于电量飞走。
(4)对于系统运行中，极为重要的晶振应具有停振检测的功能：
a)MCU运行时钟应尽量减少对外部组件的依赖，在对时钟精度要求不高的情况下，选择使用芯片内的时钟振荡源。如果使用外部晶体，则在晶振停振时能够自动切换到备用的振荡器以保证软件或相关组件继续运行。
b)计量芯片对时钟精度要求较高，一般采用外部晶体，但在外部晶体停振时应能够使用内部振荡器，以便继续工作和异常报警。
(5)MCU与外部组件之间数据交互时，通讯过程中的可变数据传输时，应采用先“镜像”再传输的方式，防止因数据访问期间发生进位造成数据同步错误；或采用多次读取的方式解决同步问题。例如：1)通过通讯方式读取电能表累积的电量数据时，程序应当在关闭中断的情况下保存当前的电量数据的备份，然后将备份的电量数据作为应答数据，防止在数据应答时被中断等变更；2)MCU读取日历的时间信息时，可能读取过程中发生时间进位，造成读取的日历时间错误，程序处理中应通过短时间内多次读取比对相同。
本发明的电能表的自检测技术，能够通过电能表MCU及外部电路等功能组件实现电能表的自我诊断。电能表整体的可靠性主要取决于芯片、外围器件的可靠性，以及整体PCB设计加工的可靠性，本专利提出的电能表自检测技术能够在器件出现问题时迅速诊断出故障所在，所涉及的关键方法所列如下：
(1)闪存纠检错码(ECC)
通过在Flash中使用ECC编码技术，能够极大的提高存储可靠性，当外部干扰或系统异常导致的随机1bit错误(噪声、单粒子、电源异常等)时，ECC码能够实现自纠错，防止CPU指令运行错误；当出现随机2bit错误时，ECC能够实现错误检测，通过异常中断CPU执行。当电能表使用了采用这种技术的MCU时，能够有效降低flash存储器故障导致程序异常执行、造成计量计费错误的概率，从而提升了电能表全生命周期的可靠性。
(2)RAM奇偶校验(Parity)
用于检测RAM或总线上动态数据的正确性，能够检测出单bit数据错误，但是无法纠正；硬件电路检测到parity错误后产生中断或者复位，软件可根据故障提示对RAM进行校验或数据恢复操作，避免对计量计费造成影响。校验位通常以字节为单位形成，在32位MCU中，通过将RAM总线扩展为36bit，实现每个字节RAM带有1bit校验位，芯片硬件负责在数据写入RAM时自动生成校验位，在读出数据时自动进行校验位检查。
(3)闪存CRC检查
电能表上电工作后，由软件配合对flash闪存内的程序代码和数据进行完整性检查，在确认代码和数据完整、无误后，才开始应用软件的启动引导。数据完整性检查使用芯片的CRC电路进行，运算完成后与闪存中保存的映像(image)比对。这个操作除了在上电后运行，也可以在电能表生命周期中定期运行，以实时确认闪存中的程序和数据没有错误。
(4)RAM上电自检和定期自检
为了防止MCU生命周期内出现RAM个别单元失效，比如由于老化导致个别数据位的stuck-at故障，应在电能表上电时及实时运行过程中定期进行单片机RAM自检。自检可以通过单片机硬件实现的March-C算法进行，由软件调用并查询结果。如果检测到RAM错误，应采取相应措施来保障电能表基本功能，并记录诊断信息。
本发明基于电能表主控MCU(微控制器)的自检技术，辅以相应的软件检测技术，提出了一种软硬件结合的电能表自检测技术，本发明所使用的MCU具有闪存ECC纠/检错功能，RAM具有实时的字节奇偶校验，内部振荡器、时钟停振检测，关键寄存器的写保护等功能；软件具有独立运行的可靠性检查模块，且该软件模块可与MCU硬件提供的自检手段结合，以实现故障的发现、预警、恢复，尽可能及早排除电能表故障，避免发生不可恢复的损坏。
通过本发明可以提供一套快速检测出电能表因外部环境或内部器件损坏等因素造成常见故障的方法，通过该套方法能够使电能表在整体设计、生产制造、性能检测甚至挂网运行等各个阶段中尽早发现潜在故障，自动处理解决故障或及时发出故障预警，大大降低电能表的故障率，减轻电能表运维人员的工作负担，同时也为电网公司节约了大量的运维成本以及电能表检修、更换的成本，提升电能表的运行可靠性，提升电网公司服务水平以及用户体验。
图4为根据本发明实施方式的面向电能表的自检测系统400的结构示意图。如图4所示，本发明实施方式提供的面向电能表的自检测系统400，包括：自检单元401、实时监测单元402和检测单元403。
优选地，所述自检单元401，用于启动电能表主控制器MCU后，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检。
优选地，其中所述自检单元401，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检，包括：
检测MCU内核相关寄存器的写-读-比较是否正确；
检测MCU的RAM是否工作正常，是否存在异常比特；
检测MCU的程序区是否完整；
设置MCU外设，检测查写-读-比较是否一致；
通过MCU电源电压检测功能检测电源电压是否在合理范围内；
检测ADC组件测量的准确性，以确定ADC组件是否正常；
检测相关联的时钟源是否起振且频率合理；
检测相关联的外部存储工作是否正常；以及
当上述每项检测的检测结果均指示正常时，确定自检结果为正常；当上述任一项检测的检测结果指示异常时，确定自检结果为异常，并根据异常项发出告警。
优选地，所述实时监测单元402，用于当自检通过后，在程序运行过程中，进行RAM和代码区的实时监测。
优选地，其中所述实时监测单元402，进行RAM和代码区的实时监测，包括：
实时监测RAM中数据的读写，读取时自动与写入时生成的校验码进行比对；
实时检测闪存数据的ECC合法性；以及
当比对一致且ECC合法时，确定实时监测结果为正常；当比对不一致或不DCC不合法时，产生中断或复位，应用根据错误指示进行报警和恢复操作。
优选地，所述检测单元403，用于在软件运行过程中，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测。
优选地，其中所述检测单元403，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测，包括：
检测内核相关的外设寄存器的状态是否满足合法性要求；
对于关键的RAM区进行读写测试；
定时进行代码区的CRC校验；
将当前寄存器值与设计目标值进行比对，以对外设寄存器进行监测；
检查电能表运行中使用的参数的合法性，并通过CRC算法鉴定使用的参数是否合格；
在程序运行中，对于运行变量等进行合法合规性检查；其中，所述运行变量包括：关键性变量、循环和指针。
优选地，其中所述系统包括：
稳定性检测单元，用于通过与硬件电路进行结合，实时对电源进行稳定性监测，包括：
检测相关电源的负载是否合理范围内；
对于MCU侧电源采用比较器或模拟-数字转换器(ADC)检测系统电源的幅度、纹波和最大负载；
顺序开启外部设备的供电回路，判断是否存在电源异常过载，在发现电源异常过载时，进行过载报警并切断该部分外部电路的电源。
优选地，其中所述系统还包括：
采用匹配的电阻或电容手段，以使得计量模块在未校准时能够在预设容忍范围内，以使得在计量芯片发生异常时，实现可靠计量；
在对时钟精度要求低于预设要求时，选择使用芯片内的时钟振荡源，以减少MCU运行时钟对外部组件的依赖；
MCU与外部组件进行数据交互，当进行通讯过程中的可变数据传输时，采用先“镜像”再传输的方式；或采用多次读取的方式。
本发明的实施例的面向电能表的自检测系统400与本发明的另一个实施例的面向电能表的自检测方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (12)
1.一种面向电能表的自检测方法，其特征在于，所述方法包括：
启动电能表主控制器MCU后，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检；
当自检通过后，在程序运行过程中，进行RAM和代码区的实时监测；
在软件运行过程中，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检，包括：
检测MCU内核相关寄存器的写-读-比较是否正确；
检测MCU的RAM是否工作正常，是否存在异常比特；
检测MCU的程序区是否完整；
设置MCU外设，检测查写-读-比较是否一致；
通过MCU电源电压检测功能检测电源电压是否在合理范围内；
检测ADC组件测量的准确性，以确定ADC组件是否正常；
检测相关联的时钟源是否起振且频率合理；
检测相关联的外部存储工作是否正常；以及
当上述每项检测的检测结果均指示正常时，确定自检结果为正常；当上述任一项检测的检测结果指示异常时，确定自检结果为异常，并根据异常项发出告警。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行RAM和代码区的实时监测，包括：
实时监测RAM中数据的读写，读取时自动与写入时生成的校验码进行比对；
实时检测闪存数据的ECC合法性；以及
当比对一致且ECC合法时，确定实时监测结果为正常；当比对不一致或不DCC不合法时，产生中断或复位，应用根据错误指示进行报警和恢复操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测，包括：
检测内核相关的外设寄存器的状态是否满足合法性要求；
对于关键的RAM区进行读写测试；
定时进行代码区的CRC校验；
将当前寄存器值与设计目标值进行比对，以对外设寄存器进行监测；
检查电能表运行中使用的参数的合法性，并通过CRC算法鉴定使用的参数是否合格；
在程序运行中，对于运行变量等进行合法合规性检查；其中，所述运行变量包括：关键性变量、循环和指针。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过与硬件电路进行结合，实时对电源进行稳定性监测，包括：
检测相关电源的负载是否合理范围内；
对于MCU侧电源采用比较器或模拟-数字转换器(ADC)检测系统电源的幅度、纹波和最大负载；
顺序开启外部设备的供电回路，判断是否存在电源异常过载，在发现电源异常过载时，进行过载报警并切断该部分外部电路的电源。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用匹配的电阻或电容手段，以使得计量模块在未校准时能够在预设容忍范围内，以使得在计量芯片发生异常时，实现可靠计量；
在对时钟精度要求低于预设要求时，选择使用芯片内的时钟振荡源，以减少MCU运行时钟对外部组件的依赖；
MCU与外部组件进行数据交互，当进行通讯过程中的可变数据传输时，采用先“镜像”再传输的方式；或采用多次读取的方式。
7.一种面向电能表的自检测系统，其特征在于，所述系统包括：
自检单元，用于启动电能表主控制器MCU后，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检；
实时监测单元，用于当自检通过后，在程序运行过程中，进行RAM和代码区的实时监测；
检测单元，用于在软件运行过程中，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述自检单元，进行MCU运行环境和电能表内部元器件的自检，包括：
检测MCU内核相关寄存器的写-读-比较是否正确；
检测MCU的RAM是否工作正常，是否存在异常比特；
检测MCU的程序区是否完整；
设置MCU外设，检测查写-读-比较是否一致；
通过MCU电源电压检测功能检测电源电压是否在合理范围内；
检测ADC组件测量的准确性，以确定ADC组件是否正常；
检测相关联的时钟源是否起振且频率合理；
检测相关联的外部存储工作是否正常；以及
当上述每项检测的检测结果均指示正常时，确定自检结果为正常；当上述任一项检测的检测结果指示异常时，确定自检结果为异常，并根据异常项发出告警。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述实时监测单元，进行RAM和代码区的实时监测，包括：
实时监测RAM中数据的读写，读取时自动与写入时生成的校验码进行比对；
实时检测闪存数据的ECC合法性；以及
当比对一致且ECC合法时，确定实时监测结果为正常；当比对不一致或不DCC不合法时，产生中断或复位，应用根据错误指示进行报警和恢复操作。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述检测单元，按照预设的时间间隔对电能表进行不同维度的检测，包括：
检测内核相关的外设寄存器的状态是否满足合法性要求；
对于关键的RAM区进行读写测试；
定时进行代码区的CRC校验；
将当前寄存器值与设计目标值进行比对，以对外设寄存器进行监测；
检查电能表运行中使用的参数的合法性，并通过CRC算法鉴定使用的参数是否合格；
在程序运行中，对于运行变量等进行合法合规性检查；其中，所述运行变量包括：关键性变量、循环和指针。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统包括：
稳定性检测单元，用于通过与硬件电路进行结合，实时对电源进行稳定性监测，包括：
检测相关电源的负载是否合理范围内；
对于MCU侧电源采用比较器或模拟-数字转换器(ADC)检测系统电源的幅度、纹波和最大负载；
顺序开启外部设备的供电回路，判断是否存在电源异常过载，在发现电源异常过载时，进行过载报警并切断该部分外部电路的电源。
12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
采用匹配的电阻或电容手段，以使得计量模块在未校准时能够在预设容忍范围内，以使得在计量芯片发生异常时，实现可靠计量；
在对时钟精度要求低于预设要求时，选择使用芯片内的时钟振荡源，以减少MCU运行时钟对外部组件的依赖；
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- 2021-08-30 CN CN202111002904.4A patent/CN113917385A/zh active Pending
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