CN117129902A - 一种电源健康自诊断系统及嵌入式平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源健康自诊断系统及嵌入式平台，结构简单，软硬件自主可控，满足特殊领域要求；软硬件遵循VATA46标准和I PMI通用协议，系统通用性和可扩展性强；具备系统健康状态自诊断和系统自动保护控制功能；具备完善的故障记录和上报机制，问题定位可靠高效。值得大面积推广使用。

Description

一种电源健康自诊断系统及嵌入式平台

技术领域

本发明涉及电源健康状态诊断技术领域，特别是涉及一种国产嵌入式硬件平台的电源健康自诊断系统及嵌入式平台。

背景技术

嵌入式系统由硬件和软件组成.是能够独立进行运作的器件。其软件内容只包括软件运行环境及其操作系统。硬件内容包括信号处理器、存储器、通信模块等在内的多方面的内容。相比于一般的计算机处理系统而言，嵌入式系统存在较大的差异性，它不能实现大容量的存储功能，因为没有与之相匹配的大容量介质，大部分采用的存储介质有E-PROM、EEPROM等，软件部分以API编程接口作为开发平台的核心。

嵌入式系统电源设计是一个重要的领域，它涉及到复杂的电路设计、芯片选择和电源管理等环节。嵌入式系统的电源设计应考虑电源的管理，包括电源的节能、故障检测远程监控等，以保证系统的可靠性和节能性。

现有技术中嵌入式系统各电源健康状态诊断主要有两个步骤：

1.上电前，检查电源、地线是否短路，目视是否有虚焊、漏焊。

2.上电后，通过万用表等专用装置测试各关键部位电压，判断硬件供电及工作环境是否正常。

然而，现有技术中嵌入式系统的电源健康状态诊断方式存在诸多缺点，例如，需对硬件设计十分了解才能完成，人员专业水平要求高，操作复杂。

同时，系统中多个测试点，需逐一进行点对点排查，无法快速精准完成问题定位；手动操作，可能因造成操作失误导致更严重的器件损坏。

另外，由于现有技术中嵌入式系统的电源健康状态诊断方式无系统过压过温自动保护功能，故障影响面可能扩大，造成不可估量的损失。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供用于克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电源健康自诊断系统及嵌入式平台。

本发明提供了如下方案：

一种电源健康自诊断系统，包括：

控制器模块，所述控制器模块与嵌入式硬件平台的待监测电源相连；

所述控制器模块用于执行以下操作：

采集所述待监测电源的温度信息、电压信息以及电流信息；

依次判断所述温度信息、所述电压信息以及所述电流信息是否超过报警阈值和错误阈值；

确定超过报警阈值，点亮红色报警灯；

确定所述电压信息和/或所述电流信息多次采集值均超过错误阈值，控制CPU断电进行系统保护；

串口显示当前故障的通道号、采集值及错误类型；

将当前故障的通道号、当前采集值、错误类型记录到日志中，并存储在flash中；

将错误日志主动上传到上位模块；以便所述上位模块根据系统温度最高值控制风扇转速。

优选地：所述控制器模块采用国产MCU及其集成ADC实现，且通过外围时钟、复位、IO等信号控制系统状态。

优选地：所述控制器模块包括若干个，若干个所述控制器模块一一对应的与若干个所述待监测电源相连。

优选地：若干个所述控制器模块通过两条冗余管理总线互连，所述上位模块为若干个所述控制器模块中的一个。

优选地：若干所述控制器模块中接受到模式信号为低的所述控制器模块被配置为上位模块，用以形成主控模块。

优选地：所述冗余管理总线包括I2C总线。

优选地：确定所述电压信息和/或所述电流信息10次采集值均超过错误阈值，控制CPU断电进行系统保护。

优选地：所述上位模块根据系统温度最高值控制风扇转速包括：

查询各所述控制器模块获取到的温度信息；

计算系统当前最高温度；

根据最高温度，计算PWM占空比，通过定时器控制风扇转速。

一种嵌入式平台，包括上述的电源健康自诊断系统。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本申请实施例提供的一种电源健康自诊断系统及嵌入式平台，结构简单，软硬件自主可控，满足特殊领域要求；软硬件遵循VATA46标准和IPMI通用协议，系统通用性和可扩展性强；具备系统健康状态自诊断和系统自动保护控制功能；具备完善的故障记录和上报机制，问题定位可靠高效。值得大面积推广使用。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本发明实施例提供的一种电源健康自诊断系统的连接框图；

图2是本发明实施例提供的控制器模块的示意图；

图3是本发明实施例提供的系统初始化过程示意图；

图4是本发明实施例提供的主控模式下工作流程图；

图5是本发明实施例提供的终端控制器模式工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种电源健康自诊断系统，如图1所示，该系统可以包括：

控制器模块，所述控制器模块与嵌入式硬件平台的待监测电源相连；

所述控制器模块用于执行以下操作：

采集所述待监测电源的温度信息、电压信息以及电流信息；

依次判断所述温度信息、所述电压信息以及所述电流信息是否超过报警阈值和错误阈值；

确定超过报警阈值，点亮红色报警灯；

确定所述电压信息和/或所述电流信息多次采集值均超过错误阈值，控制CPU断电进行系统保护；具体的，确定所述电压信息和/或所述电流信息10次采集值均超过错误阈值，控制CPU断电进行系统保护。

串口显示当前故障的通道号、采集值及错误类型；

将当前故障的通道号、当前采集值、错误类型记录到日志中，并存储在flash中；

将错误日志主动上传到上位模块；以便所述上位模块根据系统温度最高值控制风扇转速。

本申请实施例提供的电源健康自诊断系统，在嵌入式硬件平台中加入控制器模块用于实现对待监测电源各个参数进行监控，监控诊断过程无需人员参与，可以实现自动诊断以及自动保护功能。

为了实现器件国产化做到自主可控，本申请实施例还可以提供所述控制器模块采用国产MCU及其集成ADC实现，且通过外围时钟、复位、IO等信号控制系统状态。

可以理解的是，本申请实施例提供的嵌入式硬件平台可以包含多个待监测电源，为了可以对所有电源进行诊断，本申请实施例可以提供所述控制器模块包括若干个，若干个所述控制器模块一一对应的与若干个所述待监测电源相连。每个控制器模块可以对一个待监测电源的健康状态进行监控。

为了实现各个控制器模块互连，本申请实施例可以提供若干个所述控制器模块通过两条冗余管理总线互连，所述上位模块为若干个所述控制器模块中的一个。具体的，所述冗余管理总线包括I2C总线。

可以理解的是，本申请实施例提供的上位模块可以是平台包含的上位机，也可以将控制器模块中的一个设置为主控模块作为上位模块使用，具体的，本申请实施例可以提供若干所述控制器模块中接受到模式信号为低的所述控制器模块被配置为上位模块，用以形成主控模块。其他的控制器模块形成终端控制器模块。

在实际应用中，可以选择其中一个控制器模块作为主控模块，该主控模块不仅可以对与其相连的电源进行健康状态监控，还可以对系统中各终端控制器模块健康状态进行监控，搜集监控数据。

为了更好的实现对风扇转速进行控制，本申请实施例可以提供所述上位模块根据系统温度最高值控制风扇转速包括：

查询各所述控制器模块获取到的温度信息；

计算系统当前最高温度；

根据最高温度，计算PWM占空比，通过定时器控制风扇转速。

本申请实施例提供的系统结构简单，器件国产率高，软硬件自主可控，满足特殊领域要求；相同的硬件可根据模式信号自动识别工作模式，实现主控模块和终端控制器两种模式切换；遵循VATA46标准，系统通用性和可扩展性强；可实现系统电源健康状态自诊断和系统自动保护控制功能；可视化人机交互操作和显示，可准确记录故障点数据和状态。自诊断内容可根据应用需求进行硬件接口及其他内容扩展。

下面以采用其中一个控制器模块作为主控模块，其他控制器模块作为终端控制器模块为例，对本申请实施例提供的系统进行详细说明。

本申请实施例可以提供国产嵌入式硬件平台的电源健康自诊断系统，如图1所示，包括一个主控模块和多个终端控制器模块，且由两条冗余管理总线(物理上选用I2C总线)互连组成。主控模块和终端控制器模块硬件设计完成相同，同时实现了主控模式和终端控制器两种模式。如图2所示，主控模块和终端控制器模块硬件采用国产MCU及其集成ADC实现，通过外围时钟、复位、IO等信号控制系统状态。

系统初始化过程如图3所示，当系统初上电时，主控模块和终端控制器模块上电工作，完成基本的小系统初始化，包括管理总线I2C初始化、与功能MCU通信的COM接口等。

然后软件将检查模式信号状态，若某个控制器模块接收到模式信号为低，则该控制器模块将进入主控模式，作为主控模块使用。其他控制器模块接收到信号为高，均工作在终端控制器模式。

如图4所示，工作在主控模式下的主控模块，通过管理总线对系统中各终端控制器模块健康状态进行监控，搜集监控数据。

如图5所示，工作在终端控制器模式的各个控制器模块，持续监控本模块电压、温度等信息，开展健康自诊断；当电压、温度或其他工作状态自检不通过时，发出告警指示,模块通过控制LED亮红灯，串口打印当前采集数据及错误内容，并将错误信息进行记录和上报，当出现10次超过错误阈值，模块执行过压保护操作，控制CPU断电。

本申请实施例提供的电源健康自诊断系统的诊断流程包括：

S1.系统中终端控制器检测各监测点电压、电流、温度，进行阈值判断；

所述步骤S1包括：

S11.终端控制器模块采集本模块监测的温度、电压电流信息；

S12.依次判断对应信息是否超过报警阈值和错误阈值；

S2.终端控制器控制电源、指示灯、串口报警、日志记录、错误上报。

所述步骤S2包括：

S21.如超过报警阈值，点亮红色报警灯；支持过压保护，电压电流10次采集值均超过错误阈值，控制CPU断电进行系统保护。

S22.串口显示当前故障的通道号、采集值及错误类型；

S23.将当前故障的通道号、当前采集值、错误类型记录到日志中，并存储在flash中；

S24.将错误日志主动上传到主控模块；

S3.主控模块支持自动温控功能，根据系统温度最高值控制风扇转速。

所述步骤S3包括：

S31.主控模块查询各终端控制器模块温度信息；

S32.计算系统当前最高温度；

S33.根据最高温度，计算PWM占空比，通过定时器控制风扇转速。

总之，本申请提供的电源健康自诊断系统，结构简单，软硬件自主可控，满足特殊领域要求；软硬件遵循VATA46标准和IPMI通用协议，系统通用性和可扩展性强；具备系统健康状态自诊断和系统自动保护控制功能；具备完善的故障记录和上报机制，问题定位可靠高效。值得大面积推广使用。

本申请实施例还可以提供一种嵌入式平台，包括上述的电源健康自诊断系统。可以理解的是，该嵌入式平台还可以包括任何必要的构成嵌入式系统所需的部件。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加上必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请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存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、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)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电源健康自诊断系统，其特征在于，包括：

控制器模块，所述控制器模块与嵌入式硬件平台的待监测电源相连；

所述控制器模块用于执行以下操作：

采集所述待监测电源的温度信息、电压信息以及电流信息；

依次判断所述温度信息、所述电压信息以及所述电流信息是否超过报警阈值和错误阈值；

确定超过报警阈值，点亮红色报警灯；

确定所述电压信息和/或所述电流信息多次采集值均超过错误阈值，控制CPU断电进行系统保护；

串口显示当前故障的通道号、采集值及错误类型；

将当前故障的通道号、当前采集值、错误类型记录到日志中，并存储在flash中；

将错误日志主动上传到上位模块；以便所述上位模块根据系统温度最高值控制风扇转速。

2.根据权利要求1所述的电源健康自诊断系统，其特征在于，所述控制器模块采用国产MCU及其集成ADC实现，且通过外围时钟、复位、IO等信号控制系统状态。

3.根据权利要求1所述的电源健康自诊断系统，其特征在于，所述控制器模块包括若干个，若干个所述控制器模块一一对应的与若干个所述待监测电源相连。

4.根据权利要求3所述的电源健康自诊断系统，其特征在于，若干个所述控制器模块通过两条冗余管理总线互连，所述上位模块为若干个所述控制器模块中的一个。

5.根据权利要求4所述的电源健康自诊断系统，其特征在于，若干所述控制器模块中接受到模式信号为低的所述控制器模块被配置为所述上位模块，用以形成主控模块。

6.根据权利要求4所述的电源健康自诊断系统，其特征在于，所述冗余管理总线包括I2C总线。

7.根据权利要求1所述的电源健康自诊断系统，其特征在于，确定所述电压信息和/或所述电流信息10次采集值均超过错误阈值，控制CPU断电进行系统保护。

8.根据权利要求1所述的电源健康自诊断系统，其特征在于，所述上位模块根据系统温度最高值控制风扇转速包括：

查询各所述控制器模块获取到的温度信息；

计算系统当前最高温度；

根据最高温度，计算PWM占空比，通过定时器控制风扇转速。

9.一种嵌入式平台，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的电源健康自诊断系统。