CN115343998A - 基于risc-v的phm系统及phm系统应用方法 - Google Patents

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张晋辉
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Abstract

本发明公开基于RISC‑V的PHM系统及PHM系统应用方法，涉及系统优化改进技术领域；利用开源的RISC‑V处理器作为控制单元，通过挂载外设实现状态检测、故障检测诊断等信息，通过硬件算法或者将检测数据送给上位机进行数据解析，对被检测对象运行状态进行维护和管理，降低可能出现的风险概率，让被检测对象的设备安全可靠的运行。

Description

基于RISC-V的PHM系统及PHM系统应用方法
技术领域
本发明公开系统及系统应用方法，涉及系统优化改进技术领域，具体地说是基于RISC-V的PHM系统及PHM系统应用方法。
背景技术
PHM(Prognostic and Health Management)是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的一种故障预测与健康管理的系统。
PHM能够实现状态检测、故障检测诊断、预测、运维优化等多项技术功能。工程应用分析表明，PHM系统可以预测并管理系统未来可能出现的风险、降低维修保障费用、提高战备完好率和任务成功率，让机器设备更安全、可靠的运行。但目前还需要对PHM系统进行改进，以便适应更多场景应用。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提供基于RISC-V的PHM系统及PHM系统应用方法，具有通用性强、实施简便等特点，具有广阔的应用前景。
本发明提出的具体方案是：
本发明提供基于RISC-V的PHM系统，所述PHM系统包括RISC-V处理器模块、DMA模块、ISRAM模块、DRAM模块、LPC接口模块、USB接口模块、算法模块、TIM模块、WDT模块、PWM模块、SPI接口模块、I2C接口模块、UART接口模块、GPIO模块和ADC模块，
RISC-V处理器模块和DMA模块、ISRAM模块、DRAM模块、LPC接口模块、USB接口模块、算法模块通过AHB总线互联，
外设的TIM模块、WDT模块、PWM模块、SPI接口模块、I2C接口模块、UART接口模块、GPIO模块和ADC模块挂载在APB总线上，通过AHB转APB模块挂载AHB总线，
所述PHM系统利用RISC-V处理器模块控制挂载及外设于AHB总线上的模块进行被测对象的状态检测和故障检测，通过算法模块或者上位机进行数据解析，并对被测对象是运行状态进行维护和管理。
进一步，所述的基于RISC-V的PHM系统中所述PHM系统通过ISRAM模块存储可执行程序，通过DRAM存储变量参数。
进一步，所述的基于RISC-V的PHM系统中所述PHM系统通过LPC和USB接口与上位机进行数据交互，通过算法模块对被测对象的数据进行分析。
进一步，所述的基于RISC-V的PHM系统中所述PHM系统通过外设的TIM模块和WDT模块定时检测RISC-V处理器模块，通过PWM模块产生或者采样PWM信号。
进一步，所述的基于RISC-V的PHM系统中所述PHM系统通过SPI接口模块连接SPI协议的芯片，通过I2C接口模块连接满足I2C协议的芯片，通过UART接口模块进行串口通信，通过GPIO模块进行IO口输入输出，通过ADC模块进行模拟信号与数字信号转换。
进一步，所述的基于RISC-V的PHM系统中所述PHM系统通过I2C接口模块和ADC模块连接被测对象，采集被测对象的数据，
通过UART接口模块与被测对象串口互联，下发指令配置，
将I2C接口模块采集的被测对象的数据分配给算法模块进行数据分析，或者将ADC模块采集的被测对象的数据通过LPC接口发送给上位机，通过上位机对ADC模块采集的被测对象的数据进行数据分析，
对所述PHM系统的工作环境上电测试，通过RISC-V处理器模块根据算法模块的数据分析结果和上位机的数据分析结果利用UART接口模块下发相应预测保护指令至被测对象。
进一步，所述的基于RISC-V的PHM系统中所述PHM系统中通过ISRAM模块预先存储工作环境上电测试的脚本，以及通过DRAM存储相应的变量参数。
本发明还提供基于RISC-V的PHM系统的应用方法，根据所述的基于RISC-V的PHM系统利用RISC-V处理器模块控制挂载及外设于AHB总线上的模块进行被测对象的状态检测和故障检测，通过算法模块或者上位机进行数据解析，并对被测对象是运行状态进行维护和管理。
本发明的有益之处是：
本发明提供基于RISC-V的PHM系统，利用开源的RISC-V处理器作为控制单元，通过挂载外设实现状态检测、故障检测诊断等信息，通过硬件算法或者将检测数据送给上位机进行数据解析，对被检测对象运行状态进行维护和管理，降低可能出现的风险概率，让被检测对象的设备安全可靠的运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明系统框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供基于RISC-V的PHM系统，所述PHM系统包括RISC-V处理器模块、DMA模块、ISRAM模块、DRAM模块、LPC接口模块、USB接口模块、算法模块、TIM模块、WDT模块、PWM模块、SPI接口模块、I2C接口模块、UART接口模块、GPIO模块和ADC模块，
RISC-V处理器模块和DMA模块、ISRAM模块、DRAM模块、LPC接口模块、USB接口模块、算法模块通过AHB总线互联，
外设的TIM模块、WDT模块、PWM模块、SPI接口模块、I2C接口模块、UART接口模块、GPIO模块和ADC模块挂载在APB总线上，通过AHB转APB模块挂载AHB总线，
所述PHM系统利用RISC-V处理器模块控制挂载及外设于AHB总线上的模块进行被测对象的状态检测和故障检测，通过算法模块或者上位机进行数据解析，并对被测对象是运行状态进行维护和管理。
本发明系统能够实现状态检测、故障检测诊断、预测、运维优化等多项功能，可以预测并管理系统未来可能出现的风险、降低维修保障费用、提高战备完好率和任务成功率，让机器设备更安全、可靠的运行。
具体应用中，本发明系统主要包括RISC-V处理器模块、DMA模块、ISRAM模块、DRAM模块、LPC接口模块、USB接口模块、算法模块、TIM模块、WDT模块、PWM模块、SPI接口模块、I2C接口模块、UART接口模块、GPIO模块和ADC模块，
其中RISC-V处理器和DMA模块、ISRAM模块、DRAM模块、LPC接口模块、USB接口模块、算法模块通过AHB总线互联；
外设和低速的TIM模块、WDT模块、PWM模块、SPI接口模块、I2C接口模块、UART接口模块、GPIO模块、ADC模块挂载在APB总线上，通过AHB转APB模块挂载到AHB总线上，
开源的RISC-V作为中央处理单元，ISRAM模块存储可执行程序，DRAM存储变量参数，LPC和USB接口用来和上位机进行数据交互，算法模块对检测数据进行分析，外设的TIM和WDT模块用于定时和检测RISC-V处理器模块，PWM模块用来产生或者采样PWM信号，SPI接口模块用来连接SPI协议的芯片，I2C模块用来连接满足I2C协议的芯片，UART接口模块是基本的串口通信接口，GPIO模块为普通的IO口，ADC模块是模拟信号转数字信号的模块。
本发明系统工作时，将I2C接口模块和ADC模块接到被测对象的对应接口的芯片上，I2C接口和ADC模块连接芯片采集检测的数据，UART接口模块和被测对象串口互联，串口是指令配置接口，
通过CDK工具编写软件脚本存储于ISRAM模块中，利用脚本执行程序将I2C接口模块采集的数据分配给算法模块进行数据分析，将ADC模块采集的数据通过LPC接口送给上位机，上位机对数据进行分析，
将CDK编写的软件脚本下载到PHM系统的ISRAM模块中，然后对整个测试工作环境上电测试，测试中根据算法模块分析的数据结果通过串口对被检测对象下发对应的预测保护指令，以及测试中根据上位机接收到的ADC采样数据进行分析，下发操作指令通过串口配置被测对象，实施相应的预测保护指令。
本发明基于RISC-V的PHM系统，利用开源的RISC-V处理器作为控制单元，通过挂载外设实现状态检测、故障检测诊断等信息，通过硬件算法或者将检测数据送给上位机进行数据解析，对被检测对象运行状态进行维护和管理，降低可能出现的风险概率，让被检测对象的设备安全可靠的运行。
并且本发明还提供基于RISC-V的PHM系统的应用方法，根据所述的基于RISC-V的PHM系统利用RISC-V处理器模块控制挂载及外设于AHB总线上的模块进行被测对象的状态检测和故障检测，通过算法模块或者上位机进行数据解析，并对被测对象是运行状态进行维护和管理。
因与本发明系统的实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.基于RISC-V的PHM系统，其特征是所述PHM系统包括RISC-V处理器模块、DMA模块、ISRAM模块、DRAM模块、LPC接口模块、USB接口模块、算法模块、TIM模块、WDT模块、PWM模块、SPI接口模块、I2C接口模块、UART接口模块、GPIO模块和ADC模块，
RISC-V处理器模块和DMA模块、ISRAM模块、DRAM模块、LPC接口模块、USB接口模块、算法模块通过AHB总线互联，
外设的TIM模块、WDT模块、PWM模块、SPI接口模块、I2C接口模块、UART接口模块、GPIO模块和ADC模块挂载在APB总线上，通过AHB转APB模块挂载AHB总线，
所述PHM系统利用RISC-V处理器模块控制挂载及外设于AHB总线上的模块进行被测对象的状态检测和故障检测，通过算法模块或者上位机进行数据解析，并对被测对象是运行状态进行维护和管理。
2.根据权利要求1所述的基于RISC-V的PHM系统，其特征是所述PHM系统通过ISRAM模块存储可执行程序，通过DRAM存储变量参数。
3.根据权利要求1或2所述的基于RISC-V的PHM系统，其特征是所述PHM系统通过LPC和USB接口与上位机进行数据交互，通过算法模块对被测对象的数据进行分析。
4.根据权利要求1所述的基于RISC-V的PHM系统，其特征是所述PHM系统通过外设的TIM模块和WDT模块定时检测RISC-V处理器模块，通过PWM模块产生或者采样PWM信号。
5.根据权利要求1所述的基于RISC-V的PHM系统，其特征是所述PHM系统通过SPI接口模块连接SPI协议的芯片，通过I2C接口模块连接满足I2C协议的芯片，通过UART接口模块进行串口通信，通过GPIO模块进行IO口输入输出，通过ADC模块进行模拟信号与数字信号转换。
6.根据权利要求1所述的基于RISC-V的PHM系统，其特征是所述PHM系统通过I2C接口模块和ADC模块连接被测对象，采集被测对象的数据，
通过UART接口模块与被测对象串口互联，下发指令配置，
将I2C接口模块采集的被测对象的数据分配给算法模块进行数据分析，或者将ADC模块采集的被测对象的数据通过LPC接口发送给上位机，通过上位机对ADC模块采集的被测对象的数据进行数据分析，
对所述PHM系统的工作环境上电测试，通过RISC-V处理器模块根据算法模块的数据分析结果和上位机的数据分析结果利用UART接口模块下发相应预测保护指令至被测对象。
7.根据权利要求6所述的基于RISC-V的PHM系统，其特征是所述PHM系统中通过ISRAM模块预先存储工作环境上电测试的脚本，以及通过DRAM存储相应的变量参数。
8.基于RISC-V的PHM系统的应用方法，其特征是根据权利要求1-7任一项所述的基于RISC-V的PHM系统利用RISC-V处理器模块控制挂载及外设于AHB总线上的模块进行被测对象的状态检测和故障检测，通过算法模块或者上位机进行数据解析，并对被测对象是运行状态进行维护和管理。
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