CN114579361A - 一种基于cpld的系统监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于CPLD的系统监控装置，包括上电时序控制模块、传感器监控模块、系统运行监控模块和告警处理模块；上电时序控制模块，用于监控被测系统的所有电源芯片；传感器监控模块，用于对被测系统的工作电流和工作温度进行监控，当工作电流或工作温度出现异常时，则通知告警处理模块关闭系统电源；系统运行监控模块，用于对被测系统的运行状态进行监控，若出现异常，则通知告警处理模块对被测系统进行软复位操作或断电重启操作或关闭系统电源。本发明根据基于CPLD对被测系统进行监控，使被监控系统在出现软件故障时能自动恢复，出现硬件故障时能及时断电。

Description

一种基于CPLD的系统监控装置
技术领域
本发明涉及系统监控领域，更具体地，涉及一种基于CPLD的系统监控装置。
背景技术
目前处理器的应用越来越复杂，随之而来也带来了很多挑战，如何保障系统能在不同工作环境中稳定运行是一大难点，其中监控系统就扮演了越来越重要的角色，如图1所示，传统的系统监控方法一般是采用外部看门狗实现，通过处理器引出的GPIO(GeneralPurpose Input Output，通用输入/输出口)不停地向看门狗芯片WDI引脚发送喂狗信号，当设备出现故障后处理器停止喂狗，从而触发看门狗芯片重启系统，然而这种方式存在很多缺陷，有时由于设备在上电的过程中受到外部强电磁干扰引起上电时序混乱，从而导致处理器无法启动，这时外部看门狗还没有开始工作，无法对处理器进行复位操作，从而导致设备死机，另外如果设备出现硬件故障，这时无论外部看门狗怎么重启系统都无法使设备恢复正常，也没有相应的措施能够快速将设备断电，并将故障信息及时告知设备维护人员。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于CPLD的系统监控装置，包括上电时序控制模块、传感器监控模块、系统运行监控模块和告警处理模块；所述上电时序控制模块，用于监控被测系统的所有电源芯片，若其中有一路电源芯片出现问题，则通知告警处理模块关闭系统电源；若所有电源芯片均没有问题，则按照控制时序给所有电源芯片上电；所述传感器监控模块，用于对被测系统的工作电流和工作温度进行监控，当被测系统的工作电流或工作温度出现异常时，则通知所述告警处理模块关闭系统电源；所述系统运行监控模块，用于对被测系统的运行状态进行监控，若被测系统的运行状态出现异常，则通知所述告警处理模块对被测系统进行软复位操作或断电重启操作或关闭系统电源。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
可选的，所述上电时序控制模块，用于监控被测系统的所有电源芯片，若其中有一路电源芯片出现问题，则通知告警处理模块关闭系统电源；若所有电源芯片均没有问题，则按照控制时序给所有电源芯片上电，包括：在被测系统上电后，上电时序控制模块将被测系统的所有电源芯片的PG输出引脚进行与操作，如果与操作之后的值是低电平，则拉低上电异常中断引脚，通知所述告警处理模块关闭系统电源；如果与操作之后的值是高电平，则按照控制时序给所有电源芯片上电。
可选的，所述按照控制时序给所有电源芯片上电，包括：通过CPLD内部时钟计数模块，按照设定时序依次打开所有电源芯片的EN引脚，使得被测系统的各电源芯片的上电时序满足设定时序。
可选的，所述传感器监控模块包括一个电流传感器和一个温度传感器，所述电流传感器通过电流采样电路与所有电源芯片连接，所述温度传感器连接被测系统的微处理器，所述电流传感器和所述温度传感器通过I2C接口与所述传感器监控模块连接；所述电流传感器，用于通过所述电流采样电阻采集被测系统的工作电流，并判断采集的被测系统的工作电流是否超过预设电流值，若超过，则通过异常中断输出引脚向所述传感器监控模块发送电流异常信息；所述温度传感器，用于采集所述微处理器的工作温度，并判断采集的工作温度是否超过预设温度值，若超过，则通过异常中断输出引脚向所述传感器监控模块发送温度异常信息；相应的，所述传感器监控模块，用于根据电流异常信息和/或温度异常信息，通知所述告警处理模块关闭系统电源。
可选的，所述系统运行监控模块，用于对被测系统的运行状态进行监控，若被测系统的运行状态出现异常，则通知所述告警处理模块对被测系统进行软复位操作或断电重启操作或关闭系统电源，包括：所述系统运行监控模块通过读取微处理器输出的系统状态指示信号判断系统是否运行正常，若系统运行不正常，确定对系统进行复位操作，并且统计复位操作的次数。
可选的，所述若系统运行不正常，确定对系统进行复位操作，并且统计复位操作的次数，包括：若系统运行不正常，则对微处理器进行软复位操作；若进行一次软复位操作无法使被测系统恢复正常，则通知所述告警处理模块进行一次断电重启操作；若断电重启操作依然无法使被测系统恢复正常，则通知所述告警处理模块关闭系统电源。
可选的，所述告警处理模块与外部通讯模块连接，将所有告警信息以及报警类型通过所述外部通讯模块发送给设备维护人员，所述告警信息包括电源芯片异常信息、电流异常信息、温度异常信息和系统运行状态异常信息。
可选的，所述外部通讯模块包括RS-485模块和4G串口服务器，所述告警处理模块通过RS-485模块连接4G串口服务器，所述告警处理模块通过UART接口与RS-485模块连接。
可选的，所述告警处理模块还通过SPI接口连接存储设备，用于存储系统设备相关信息。
本发明提供的一种基于CPLD的系统监控装置，根据基于CPLD对被测系统进行监控，使被监控系统在出现软件故障时能自动恢复，出现硬件故障时能及时断电。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于CPLD的系统监控装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
基于背景技术中的缺陷，本发明提供了一种基于CPLD的高效系统监控装置正好可以完美解决以上问题，该系统监控装置在系统上电时就会检测各电源芯片的工作状态，并根据实际情况选择关闭系统电源或者控制上电时序，并且该系统还监控板载传感器，在系统出现硬件故障时能及时关闭电源并发送告警信息给设备维护人员。另外本系统监控装置还具备外部看门狗的功能，能在系统设备出现故障时对系统进行热重启和冷重启，并在重启无效的情况下及时对设备进行断电处理，通过以上措施，确保设备在出现软件故障时能自动恢复，出现硬件故障时能及时关闭系统电源，并将设备故障信息发送给设备维护人员。
CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。
参见图1，本发明提供的基于CPLD的系统监控装置主要包括四个模块，上电时序控制模块、传感器监控模块、系统运行监控模块和告警处理模块。
其中，上电时序控制模块，用于监控被测系统的所有电源芯片，若其中有一路电源芯片出现问题，则通知告警处理模块关闭系统电源；若所有电源芯片均没有问题，则按照控制时序给所有电源芯片上电。
所述传感器监控模块，用于对被测系统的工作电流和工作温度进行监控，当被测系统的工作电流或工作温度出现异常时，则通知所述告警处理模块关闭系统电源。
所述系统运行监控模块，用于对被测系统的运行状态进行监控，若被测系统的运行状态出现异常，则通知所述告警处理模块对被测系统进行软复位操作或断电重启操作或关闭系统电源。
具体的，作为实施例，所述上电时序控制模块，用于监控被测系统的所有电源芯片，若其中有一路电源芯片出现问题，则通知告警处理模块关闭系统电源；若所有电源芯片均没有问题，则按照控制时序给所有电源芯片上电，包括：在被测系统上电后，上电时序控制模块将被测系统的所有电源芯片的PG输出引脚进行与操作，如果与操作之后的值是低电平，则拉低上电异常中断引脚，通知所述告警处理模块关闭系统电源；如果与操作之后的值是高电平，则按照控制时序给所有电源芯片上电。
其中，所述按照控制时序给所有电源芯片上电，包括：通过CPLD内部时钟计数模块，按照设定时序依次打开所有电源芯片的EN引脚，使得被测系统的各电源芯片的上电时序满足设定时序。
具体的，可参见图1，上电时序控制模块采用独立电源供电，上电优先级高于其他所有电源，这样可以保证其他电源有问题的情况下，CPLD也能独立运行，CPLD同时监控被测系统所有电源芯片的PG引脚，如果有哪一路电源芯片的PG输出有问题，上电时序控制模块立刻通知告警处理模块关闭系统电源；如果所有电源芯片的PG输出无问题，再通过CPLD内部时钟计数模块，按照被测系统中的微处理器要求的时序依次打开所有电源芯片的EN引脚，从而使系统各电源上电时序满足处理器要求。
其中，上电时序控制模块上具有电异常中断输出引脚，在系统上电之后，上电时序控制模块会将所有电源芯片的PG输出引脚电平进行与操作，如果与操作之后的值是高电平，则进行上电时序控制操作；如果与操作后的值是低电平，则将拉低上电异常中断引脚，通知告警处理模块上电失败，通知告警处理模块需要关闭系统电源。
作为实施例，所述传感器监控模块包括一个电流传感器和一个温度传感器，所述电流传感器通过电流采样电路与所有电源芯片连接，所述温度传感器连接被测系统的微处理器，所述电流传感器和所述温度传感器通过I2C接口与所述传感器监控模块连接。
所述电流传感器，用于通过所述电流采样电阻采集被测系统的工作电流，并判断采集的被测系统的工作电流是否超过预设电流值，若超过，则通过异常中断输出引脚向所述传感器监控模块发送电流异常信息；所述温度传感器，用于采集所述微处理器的工作温度，并判断采集的工作温度是否超过预设温度值，若超过，则通过异常中断输出引脚向所述传感器监控模块发送温度异常信息；相应的，所述传感器监控模块，用于根据电流异常信息和/或温度异常信息，通知所述告警处理模块关闭系统电源。
可以理解的是，传感器监控模块主要包括一个电流传感器和一个温度传感器，CPLD通过引出I2C接口及2个中断信号对连以上两个传感器，在传感器出现异常中断告警时读取板载电流传感器、温度传感器的实时数据，并将数据发送给告警处理模块。
具体的，传感器监控模块包含一路温度传感器和一路电流传感器，两者都是采用I2C接口与CPLD相连，另外，每一个传感器具有一个异常中断输出引脚，一旦温度传感器或者电流传感器出现异常，传感器就会拉低中断引脚，通知告警处理模块去读取相关传感激的温度值或者电流值，温度过高或者设备短路，都需要关闭系统电源。
作为实施例，所述系统运行监控模块，用于对被测系统的运行状态进行监控，若被测系统的运行状态出现异常，则通知所述告警处理模块对被测系统进行软复位操作或断电重启操作或关闭系统电源，包括：所述系统运行监控模块通过读取微处理器输出的系统状态指示信号判断系统是否运行正常，若系统运行不正常，确定对系统进行复位操作，并且统计复位操作的次数。
其中，所述若系统运行不正常，确定对系统进行复位操作，并且统计复位操作的次数，包括：若系统运行不正常，则对微处理器进行软复位操作；若进行一次软复位操作无法使被测系统恢复正常，则通知所述告警处理模块进行一次断电重启操作；若断电重启操作依然无法使被测系统恢复正常，则通知所述告警处理模块关闭系统电源。
可以理解的是，系统运行监控模块如图1所示，该模块主要是通过监控系统运行状态来判断系统是否运行正常，功能类似于外部看门狗，通过读取微处理器引出的系统状态指示信号来判断系统是否正常，从而决定是否对系统进行复位操作，并且该系统运行状态监控模块还会统计复位次数。如果进行了1次系统复位操作还是无法使系统恢复正常，就会通知告警模块进行1次电源断电再上电操作，如果问题依旧存在就会通知告警处理模块关闭除CPLD、RS-485模块所需电源之外的其他电源，避免设备出现破坏性硬件故障。
具体的，系统运行监控模块包含一个看门狗模块和一个系统运行异常中断输出引脚，当看门狗模块被触发时会先进行一次软复位操作，如果系统复位成功，则保持系统运行异常中断引脚输出高电平，否则异常中断引脚会输出低电平，通知告警处理模块进行一次断电重启操作，如果重启后系统恢复正常，则将中断输出引脚拉回高电平，否则该引脚将输出1MHz的方波信号，通知告警处理模块需要关闭系统电源。
作为实施例，所述告警处理模块与外部通讯模块连接，将所有告警信息以及报警类型通过所述外部通讯模块发送给设备维护人员，所述告警信息包括电源芯片异常信息、电流异常信息、温度异常信息和系统运行状态异常信息。
其中，所述外部通讯模块包括RS-485模块和4G串口服务器，所述告警处理模块通过RS-485模块连接4G串口服务器，所述告警处理模块通过UART接口与RS-485模块连接。
另外，所述告警处理模块还通过SPI接口连接存储设备，用于存储系统设备相关信息。
可以理解的是，告警处理模块通过CPLD内部总线连接其他三个模块(包括外部通讯模块)，并引出一个与4G串口服务器通信的UART接口、一个与SPI NorFlash通信的SPI接口，通过分析告警信息判断是否需要对设备进行断电重启或者关闭电源，并将告警信息通过4G串口服务器发送给维护人员。
具体的，告警处理模块包含1路UART接口、1路SPI接口、1个电源输出控制引脚及若干告警输入引脚，1路UART通过外接RS-485模块与4G串口服务器通信，告之本机信息及告警类型。1路SPI接口挂载SPI NorFlash，用于存储设备相关信息，方便设备出现问题时，本告警处理模块可将告警类型信息及本设备信息通过4G串口服务器告知设备维护人员，这样维护人员就可以快速定位出问题的设备位置及问题点。
本发明提供的一种基于CPLD的系统监控装置，在被测系统出现软件故障时可自动恢复，出现硬件故障时迅速断电，并自动将设备故障信息通过4G串口服务器发送给设备维护人员，大大节省了设备查错和问题定位的时间。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。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、嵌入式计算机或者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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于CPLD的系统监控装置，其特征在于，包括上电时序控制模块、传感器监控模块、系统运行监控模块和告警处理模块；
所述上电时序控制模块，用于监控被测系统的所有电源芯片，若其中有一路电源芯片出现问题，则通知告警处理模块关闭系统电源；若所有电源芯片均没有问题，则按照控制时序给所有电源芯片上电；
所述传感器监控模块，用于对被测系统的工作电流和工作温度进行监控，当被测系统的工作电流或工作温度出现异常时，则通知所述告警处理模块关闭系统电源；
所述系统运行监控模块，用于对被测系统的运行状态进行监控，若被测系统的运行状态出现异常，则通知所述告警处理模块对被测系统进行软复位操作或断电重启操作或关闭系统电源。
2.根据权利要求1所述的系统监控装置，其特征在于，上电时序控制模块，用于监控被测系统的所有电源芯片，若其中有一路电源芯片出现问题，则通知告警处理模块关闭系统电源；若所有电源芯片均没有问题，则按照控制时序给所有电源芯片上电，包括：
在被测系统上电后，上电时序控制模块将被测系统的所有电源芯片的PG输出引脚进行与操作，如果与操作之后的值是低电平，则拉低上电异常中断引脚，通知所述告警处理模块关闭系统电源；
如果与操作之后的值是高电平，则按照控制时序给所有电源芯片上电。
3.根据权利要求1或2所述的系统监控装置，其特征在于，所述按照控制时序给所有电源芯片上电，包括：
通过CPLD内部时钟计数模块，按照设定时序依次打开所有电源芯片的EN引脚，使得被测系统的各电源芯片的上电时序满足设定时序。
4.根据权利要求1所述的系统监控装置，其特征在于，所述传感器监控模块包括一个电流传感器和一个温度传感器，所述电流传感器通过电流采样电路与所有电源芯片连接，所述温度传感器连接被测系统的微处理器，所述电流传感器和所述温度传感器通过I2C接口与所述传感器监控模块连接；
所述电流传感器，用于通过所述电流采样电阻采集被测系统的工作电流，并判断采集的被测系统的工作电流是否超过预设电流值，若超过，则通过异常中断输出引脚向所述传感器监控模块发送电流异常信息；
所述温度传感器，用于采集所述微处理器的工作温度，并判断采集的工作温度是否超过预设温度值，若超过，则通过异常中断输出引脚向所述传感器监控模块发送温度异常信息；
相应的，所述传感器监控模块，用于根据电流异常信息和/或温度异常信息，通知所述告警处理模块关闭系统电源。
5.根据权利要求1所述的系统监控装置，其特征在于，所述系统运行监控模块，用于对被测系统的运行状态进行监控，若被测系统的运行状态出现异常，则通知所述告警处理模块对被测系统进行软复位操作或断电重启操作或关闭系统电源，包括：
所述系统运行监控模块通过读取微处理器输出的系统状态指示信号判断系统是否运行正常，若系统运行不正常，确定对系统进行复位操作，并且统计复位操作的次数。
6.根据权利要求5所述的系统监控装置，其特征在于，所述若系统运行不正常，确定对系统进行复位操作，并且统计复位操作的次数，包括：
若系统运行不正常，则对微处理器进行软复位操作；
若进行一次软复位操作无法使被测系统恢复正常，则通知所述告警处理模块进行一次断电重启操作；
若断电重启操作依然无法使被测系统恢复正常，则通知所述告警处理模块关闭系统电源。
7.根据权利要求1所述的系统监控装置，其特征在于，所述告警处理模块与外部通讯模块连接，将所有告警信息以及报警类型通过所述外部通讯模块发送给设备维护人员，所述告警信息包括电源芯片异常信息、电流异常信息、温度异常信息和系统运行状态异常信息。
8.根据权利要求7所述的系统监控装置，其特征在于，所述外部通讯模块包括RS-485模块和4G串口服务器，所述告警处理模块通过RS-485模块连接4G串口服务器，所述告警处理模块通过UART接口与RS-485模块连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的系统监控装置，其特征在于，所述告警处理模块还通过SPI接口连接存储设备，用于存储系统设备相关信息。
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