CN117907806A - 故障分析处理设备及双向信号线路的故障方向判断装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种故障分析处理设备及双向信号线路的故障方向判断装置，应用于故障处理技术领域，包括：在进行故障复现时，第一设备与第二设备间串联的第一电阻被移除，且替换为双向信号线路的故障方向判断装置，双向信号线路的故障方向判断装置包括：用于增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟的延迟电路，用于增大第一连接端与第二连接端之间的电压差的放大电路，以及比较电路，比较电路用于：当第一设备向第二设备发送信号之后双向信号线路挂死时，比较电路输出第一信号，当第二设备向第一设备发送信号之后双向信号线路挂死时，比较电路输出第二信号。应用本申请的方案，对于双向信号线路，可以有效地实现故障方向判断。

Description

故障分析处理设备及双向信号线路的故障方向判断装置

技术领域

本发明涉及故障处理技术领域，特别是涉及一种故障分析处理设备及双向信号线路的故障方向判断装置。

背景技术

目前，大量的芯片应用于电子线路设计中，不同芯片通过引脚间的连线进行连接，例如，电源引脚可以用来给芯片供电，复位引脚用于芯片的外部控制复位，时钟引脚可以连接晶体时钟，从而给芯片提供时钟信号，配置引脚可以用来设置芯片的启动模式、工作状态等。

I2C(Inter-Integrated Circuit，两线式串行总线)，USB(Universal SerialBus，通用串行总线)等是具有特定功能的引脚，可参阅图1，为多颗芯片的通讯引脚之间的简化连接示意图，图1中，不同芯片之间通过引脚连接，并且通过引脚上的信号电平的high(高)/low(低)状态来实现信息的交互。图1多颗芯片的引脚是通过“线与”的方式连接在一起，即，任意1颗芯片将该信号拉low时，其他芯片只能读到low。图1的上拉电阻则是为了信号线处于静默状态时，能保持为常high的状态，也是为了增强驱动能力。图1中设置的串阻则可以优化信号质量，一般阻值从0欧姆到几十欧姆不等。

当芯片间的引脚通讯出现异常时，尤其是底层驱动引起的线路挂死(即信号被拉low，无法恢复)，以图1为例，在“线与”的连接方式下，只要有1颗芯片将该信号拉low，整个线路上的所有引脚读到的状态均为low，整个总线无法通讯，此时需要硬件工程师通过依次断开串阻的方式，定位low信号的源端，例如图1中，假设是芯片2将总线拉low，当带电拆除串阻2之后，总线恢复为high。但是该方法只能确认是芯片2挂死，芯片2挂死只是结果而不是原因，即此时，该方法无法确定总线最后一次high变low是由图1中的芯片2引起的还是芯片0引起的。

综上所述，对于双向信号线路，如何有效地实现故障方向判断，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种故障分析处理设备及双向信号线路的故障方向判断装置，以有效地实现双向信号线路的故障方向判断。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种双向信号线路的故障方向判断装置，在正常状态下，第一设备通过第一电阻与第二设备串联连接，且使用的连接线路为双向信号线路，所述第一电阻与所述第一设备的连接端记作第一连接端，所述第一电阻与所述第二设备的连接端记作第二连接端；在进行故障复现时，所述第一设备通过所述双向信号线路的故障方向判断装置与所述第二设备串联连接，所述双向信号线路的故障方向判断装置包括：延迟电路，放大电路，以及比较电路；

所述延迟电路的第一端与所述第一连接端连接，所述延迟电路的第二端与所述第二连接端连接，所述延迟电路用于增大所述第一连接端与所述第二连接端之间的信号变化的延迟；

所述放大电路的第一输入端与所述第一连接端连接，所述放大电路的第第二输入端与所述第二连接端连接，所述放大电路用于增大所述第一连接端与所述第二连接端之间的电压差；

所述比较电路与所述放大电路的输出端连接，所述比较电路用于：当所述第一设备向所述第二设备发送信号之后所述双向信号线路挂死时，所述比较电路输出第一信号，当所述第二设备向所述第一设备发送信号之后所述双向信号线路挂死时，所述比较电路输出第二信号。

在一种实施方式中，所述延迟电路包括：第二电阻和第一电容；

所述第二电阻的第一端作为所述延迟电路的第一端，所述第二电阻的第二端作为所述延迟电路的第二端，所述第二电阻的电阻值高于所述第一电阻的电阻值；

所述第一电容的第一端与所述双向信号线路中的上拉电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端接地；

其中，所述上拉电阻的第一端与第一电源正极连接，以使得所述双向信号线路的默认状态为高电平状态，所述上拉电阻的第二端与所述第一连接端连接或者与所述第二连接端连接。

在一种实施方式中，所述延迟电路还包括：第二端接地的第二电容；

当所述第一电容的第一端与所述第一连接端连接时，所述第二电容的第一端与所述第二连接端连接；

当所述第一电容的第一端与所述第二连接端连接时，所述第二电容的第一端与所述第一连接端连接。

在一种实施方式中，所述放大电路包括：第三电阻，第四电阻，第五电阻，第六电阻以及第一运算放大器；

所述第三电阻的第一端作为所述放大电路的第一端，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端以及所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的第二端接地；

所述第五电阻的第一端作为所述放大电路的第二端，所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端以及所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第六电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接且连接端作为所述放大电路的输出端。

在一种实施方式中，所述双向信号线路所在的引脚，为特定功能引脚，或者为使用通用输入输出引脚所模拟出的功能引脚。

在一种实施方式中，还包括：

显示装置，用于在进行故障复现的过程中，显示所述比较电路的输出波形。

在一种实施方式中，所述显示装置还用于：

在进行故障复现的过程中，在所述双向信号线路挂死时，读取并显示故障日志。

在一种实施方式中，所述比较电路具体为：具有双电压阈值以实现迟滞的比较电路。

在一种实施方式中，所述比较电路为具有第一电压阈值和第二电压阈值的施密特触发器以实现迟滞，所述施密特触发器具体包括第二运算放大器，第七电阻以及第八电阻；

所述第二运算放大器的反相输入端作为所述比较电路的输入端，并与所述放大电路的输出端连接，所述第二运算放大器的同相输入端分别与所述第七电阻的第二端以及所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端接地，所述第二运算放大器的输出端与所述第七电阻的第一端连接且连接端作为所述比较电路的输出端；

相应的，所述施密特触发器具体用于：

当所述第一设备向所述第二设备发送信号之后，所述施密特触发器输出高电平信号，如果所述双向信号线路挂死，则所述施密特触发器的输出维持为高电平信号，如果所述双向信号线路正常释放，则所述施密特触发器的输出切换为低电平信号；

当所述第二设备向所述第一设备发送信号之后，所述施密特触发器输出低电平信号，如果所述双向信号线路挂死，则所述施密特触发器的输出维持为低电平信号，如果所述双向信号线路正常释放，则所述施密特触发器的输出切换为高电平信号。

一种故障分析处理设备，包括如上述所述的双向信号线路的故障方向判断装置

应用本发明实施例所提供的技术方案，在正常状态下，第一设备通过第一电阻R1与第二设备串联连接，且使用的连接线路为双向信号线路，出现了故障并且定位出故障为该双向信号线路时，便可以进行故障复现时，而在进行故障复现时，需要移除原有的第一电阻R1，进而将第一设备通过双向信号线路的故障方向判断装置与第二设备串联连接，也即使用本申请的双向信号线路的故障方向判断装置替换原有的第一电阻R1。第一电阻R1与第一设备的连接端记作第一连接端，第一电阻R1与第二设备的连接端记作第二连接端。

由于在双向信号线路中进行信号传输时，第一连接端和第二连接端位置处的波形是近乎重合的，为了能够区分出第一连接端和第二连接端在波形上的差异，将第一电阻R1移除之后，本申请设置了延迟电路10，延迟电路10的第一端与第一连接端连接，延迟电路10的第二端与第二连接端连接，延迟电路10可以增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟，也即使得第一连接端的波形和第二连接端的波形出现偏移。还需要使用放大电路20对信号差值进行处理，具体的，放大电路20的第一输入端与第一连接端连接，放大电路20的第二输入端与第二连接端连接，放大电路20用于增大第一连接端与第二连接端之间的电压差，这样才能让第一连接端的波形和第二连接端的波形差异被比较电路30检测到。比较电路30则可以在第一设备向第二设备发送信号之后，且双向信号线路挂死时，输出第一信号，而如果是第二设备向第一设备发送信号之后双向信号线路挂死，比较电路30输出的是第二信号，也就是说，比较电路30可以检测出双向信号线路挂死之前，最后一次发送信号时的发送方向，也即实现了故障方向的判断。

综上所述，对于双向信号线路，本申请的方案可以有效地实现故障方向判断。

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，下面描述中的附图仅仅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为多颗芯片的通讯引脚之间的简化连接示意图；

图2为本发明中一种双向信号线路的故障方向判断装置的结构示意图；

图3为本发明一种具体实施方式中的双向信号线路的故障方向判断装置的结构示意图；

图4为本发明一种具体实施方式中的信号变化示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种双向信号线路的故障方向判断装置，对于双向信号线路，本申请的方案可以有效地实现故障方向判断。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图2，图2为本发明中一种双向信号线路的故障方向判断装置的结构示意图。

在正常状态下，第一设备通过第一电阻R1与第二设备串联连接，且使用的连接线路为双向信号线路，第一电阻R1与第一设备的连接端记作第一连接端，第一电阻R1与第二设备的连接端记作第二连接端；在进行故障复现时，原有的第一设备与第二设备之间串联的第一电阻R1被移除，此时，第一设备是通过双向信号线路的故障方向判断装置与第二设备串联连接，本申请的双向信号线路的故障方向判断装置包括：延迟电路10，放大电路20，以及比较电路30；

延迟电路10的第一端与第一连接端连接，延迟电路10的第二端与第二连接端连接，延迟电路10用于增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟；

放大电路20的第一输入端与第一连接端连接，放大电路20的第第二输入端与第二连接端连接，放大电路20用于增大第一连接端与第二连接端之间的电压差；

比较电路30与放大电路20的输出端连接，比较电路30用于：当第一设备向第二设备发送信号之后双向信号线路挂死时，比较电路30输出第一信号，当第二设备向第一设备发送信号之后双向信号线路挂死时，比较电路30输出第二信号。

具体的，本申请的双向信号线路所在的引脚，可以为特定功能引脚，例如是I2C的SDA引脚，又如可以是USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)，ADC(Analog toDigital Converter，模数转换器)，UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置)等接口中的特定功能引脚，例如在上文图1的例子中，各芯片之间的信号线路便可以是SDA线路。本申请的后文中，也以I2C总线为例进行说明，并且例如图2中的第一设备与第二设备串联连接时，使用的连接线路具体为SDA线，SDA线是双向信号线路。

在I2C总线中，SDA(Serial Data Line，串行数据线)引脚是双向通信引脚，信号既可以由主设备传向从设备，也可以由从设备传向主设备，SCL(Serial Clock Line，串行时钟线)引脚则是单向引脚，通讯协议要求是由主设备传向从设备。例如在图1的例子中，芯片0则是主设备，I2C总线允许1个主设备连接多个从设备，图1中的芯片1，芯片2以及芯片3则均为从设备。并且在上文图1的例子中，硬件工程师在带电状态下逐一断开总线上的串阻，用排除法定位出是加速是芯片2将总线拉low之后，便可以将串阻2移除，进而利用本申请的双向信号线路的故障方向判断装置来确定出故障方向。

也就是说，以上文图1的具体例子为例，本申请图2的第一设备便可以是图1中的芯片0，第二设备则是芯片2，第一电阻R1则是串阻2，因此需要将串阻2进行移除，并且替换为本申请的双向信号线路的故障方向判断装置，图2中用符号×来表示被移除的第一电阻R1，也即该例子中描述的串阻2。

此外还需要说明的是，双向信号线路所在的引脚，不仅可以为特定功能引脚，也可以为使用通用输入输出引脚所模拟出的功能引脚，即使用GPIO(General-purpose input/output，通用输入输出)引脚所模拟出的功能引脚。

GPIO引脚可以设置为输入、输出功能，当特定功能引脚的数量不满足设计需求时，便可以使用GPIO来模拟实现I2C、UART等功能，以提高使用上的灵活性。并且在实际应用中，使用GPIO来模拟实现I2C、UART等特定功能引脚时，由于此时底层的驱动程序需要开发者自行建立、封装，即模拟实现的功能与原有功能使用的并非同一套底层驱动，因此会缺少芯片厂商自行设计的一些保护机制、自恢复机制，也就使得GPIO模拟的特定功能引脚在使用过程中，会有更大的概率出现总线挂死的情况。

为了便于描述，将第一电阻R1与第一设备的连接端记作第一连接端，也即图2中的A端，第一电阻R1与第二设备的连接端记作第二连接端，也即图2中的B端。

将第一电阻R1移除之后，需要进行故障复现，例如设备是在执行第一程序时出现了总线挂死的情况，并且硬件工程师确定了是由于第一设备与第二设备之间的通信导致的总线挂死，则可以如图2所示，移除第一设备与第二设备之间的第一电阻R1并置入双向信号线路的故障方向判断装置，并且让设备重新执行第一程序来进行故障复现，在故障复现的过程中，包括第一设备与第二设备在内各个设备，便会在第一程序的执行过程中，复现相关操作，当再次出现总线挂死时，此时，便可以基于比较电路30的输出来确定出故障方向。

本申请考虑到，双向信号线路挂死之前，最后一次发送信号时如果是第一设备发送信号给第二设备，则是A端先拉低，B端再拉低，反之，如果双向信号线路挂死之前，最后一次发送信号时是第二设备发送信号给第一设备，则是B端先拉低，A端再拉低，因此，要确定出故障方向，便要区分是A端先拉低还是B端先拉低。而在正常情况下，在双向信号线路中进行信号传输时，无论是A端先拉低还是B端先拉低，第一连接端和第二连接端位置处的波形是近乎重合的，即A端和B端位置处的波形是近乎重合的。

对此，本申请的方案中，为了能够区分出A端和B端在波形上的差异，将第一电阻R1移除之后，通过设置的延迟电路10增大A端和B端之间的信号变化的延迟，通过放大电路20增大A端和B端之间的电压差，这样才能让A端和B端的波形差异被比较电路30检测到，进而由比较电路30确定出故障方向。

具体的，延迟电路10的第一端与第一连接端连接，延迟电路10的第二端与第二连接端连接，延迟电路10的具体电路构成可以根据实际需要进行设定和调整，能够实现增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟的目的即可。

可参阅图3，为一种具体实施方式中的双向信号线路的故障方向判断装置的结构示意图，图3的实施方式中，延迟电路10具体包括：第二电阻R2和第一电容C1；

第二电阻R2的第一端作为延迟电路10的第一端，第二电阻R2的第二端作为延迟电路10的第二端，第二电阻R2的电阻值高于第一电阻R1的电阻值；

第一电容C1的第一端与双向信号线路中的上拉电阻Rup的第二端连接，第一电容C1的第二端接地；

其中，上拉电阻Rup的第一端与第一电源正极连接，以使得双向信号线路的默认状态为高电平状态，上拉电阻Rup的第二端与第一连接端连接或者与第二连接端连接。第一电源正极在图3中标记为VCC。

该种实施方式考虑到，取消了A端与B端原有的第一电阻R1之后，需要在A端与B端之间串联上一个高阻值的电阻，即所串联的第二电阻R2的电阻值高于第一电阻R1的电阻值，并且实际应用中，第二电阻R2的电阻值应当远高于第一电阻R1的电阻值，使得流经第二电阻R2的电流很小。

并且该种实施方式中设置了第一电容C1，第一电容C1的第一端是与双向信号线路中的上拉电阻Rup的第二端连接。实际应用中，上拉电阻Rup可能设置在A端也可能设置在B端，在图3的例子中上拉电阻Rup设置在A端，因此，第一电容C1便是设置在A端的接地电容。

在图3的例子中，如果是第一设备将该双向信号线路拉低，A端降低为低电平之后，由于流经第二电阻R2的电流很小，且A端设置有第一电容C1，因此B端相当于是以一个小电流向第一电容C1释放电能，即B端电压需要经过一定延迟之后才会开始降低，也就实现了第一设备向第二设备发送信号时，增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟的目的。

而如果是第二设备将该双向信号线路拉低，即此时是第二设备向第一设备发送信号，B端降低为低电平之后，由于流经第二电阻R2的电流很小，且A端设置有第一电容C1，因此需要经过一定延迟之后A端电压才会开始降低，也就实现了第二设备向第一设备发送信号时，增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟的目的。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，延迟电路10还可以包括：第二端接地的第二电容；

当第一电容C1的第一端与第一连接端连接时，第二电容的第一端与第二连接端连接；

当第一电容C1的第一端与第二连接端连接时，第二电容的第一端与第一连接端连接。

以图3为例，图3的例子中，由于上拉电阻Rup设置在A端即第一连接端，因此，第一电容C1便是设置在A端的接地电容，也即此时第一电容C1的第一端是与第一连接端连接，则对于该种情况，便可以在B端也设置一个接地电容，也即该种实施方式中的第二电容，此时的第二电容的第一端与第二连接端连接，第二端接地。

当然，在另一种场合中，如果第一电容C1是设置在B端的接地电容，说明此时上拉电阻Rup是设置在B端，则可以在A端设置该种实施方式中的第二电容。

该种实施方式设置了同时设置了第一电容C1以及第二电容，有利于进一步地增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟，当然，在实际应用中，对于增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟，第一电容C1的效果要高于第二电容的效果，因此在部分场合中为了简化电路结构，仅设置第一电容C1即可。

本申请的方案中，为了能够区分出A端和B端在波形上的差异，将第一电阻R1移除之后，除了需要通过设置的延迟电路10增大A端和B端之间的信号变化的延迟，还需要通过放大电路20增大A端和B端之间的电压差，这样才能让A端和B端的波形差异被比较电路30检测到，进而由比较电路30确定出故障方向。

具体的，放大电路20的第一输入端与第一连接端连接，放大电路20的第二输入端与第二连接端连接，放大电路20的具体电路构成可以根据实际需要进行设定和调整，能够实现增大第一连接端与第二连接端之间的电压差的目的即可。

在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图3，放大电路20可以具体包括：第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6以及第一运算放大器OP1；

第三电阻R3的第一端作为放大电路20的第一端，第三电阻R3的第二端分别与第四电阻R4的第一端以及第一运算放大器OP1的同相输入端连接，第四电阻R4的第二端接地；

第五电阻R5的第一端作为放大电路20的第二端，第五电阻R5的第二端分别与第六电阻R6的第一端以及第一运算放大器OP1的反相输入端连接，第六电阻R6的第二端与第一运算放大器OP1的输出端连接且连接端作为放大电路20的输出端。

该种实施方式中的放大电路20结构简单，可靠性高，放大倍数易于设置。具体的，第三电阻R3的电阻值和第五电阻R5的电阻值通常会设置为相同的电阻值，第四电阻R4的电阻值和第六电阻R6的电阻值通常也会设置为相同的电阻值，以方便确定放大倍数。例如，第三电阻R3的电阻值和第五电阻R5的电阻值均为Rf1，第四电阻R4的电阻值和第六电阻R6的电阻值均为Rf2，则此时，该放大电路20的放大倍数为Rf2/Rf1，此时，该放大电路20的输出电压Uo可以表示为：

此处的VA和VB分别表示的是A端的电压和B端的电压，可以看出，该种实施方式的放大电路20，将A端电压与B端电压的差异放大了Rf2/Rf1倍，也即有效地增大了第一连接端与第二连接端之间的电压差。

通过延迟电路10增大A端和B端之间的信号变化的延迟，通过放大电路20增大A端和B端之间的电压差之后，才能让A端和B端的波形差异被比较电路30检测到，进而比较电路30可以区分出具体是A端先拉低，还是B端先拉低，实现故障方向的判断。

如果比较电路30确定出是在第一设备向第二设备发送信号之后，出现了双向信号线路挂死的情况，则会输出第一信号，而如果是第二设备向第一设备发送信号之后双向信号线路挂死，比较电路30输出的是第二信号。

比较电路30的具体电路构成可以根据实际需要进行设定和调整，例如在本发明的一种具体实施方式中，比较电路30具体为：具有双电压阈值以实现迟滞的比较电路30。

该种实施方式考虑到，如上文的描述，故障方向的不同，意味着具体是A端先拉低，还是B端先拉低，因此可以使用具有双电压阈值的比较电路30实现迟滞的功能，便可以区分出具体是A端先拉低，还是B端先拉低。具有双电压阈值以实现迟滞的比较电路30结构简单，通过触发器便可以实现，因此提高了该种实施方式的可靠性，也有利于降低比较电路30的成本。

例如在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图3，比较电路30为具有第一电压阈值和第二电压阈值的施密特触发器以实现迟滞，该施密特触发器具体包括第二运算放大器OP2，第七电阻R7以及第八电阻R8；

第二运算放大器OP2的反相输入端作为比较电路30的输入端，并与放大电路20的输出端连接，第二运算放大器OP2的同相输入端分别与第七电阻R7的第二端以及第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端接地，第二运算放大器OP2的输出端与第七电阻R7的第一端连接且连接端作为比较电路30的输出端；

相应的，该施密特触发器具体用于：

当第一设备向第二设备发送信号之后，施密特触发器输出高电平信号，如果双向信号线路挂死，则施密特触发器的输出维持为高电平信号，如果双向信号线路正常释放，则施密特触发器的输出切换为低电平信号；

当第二设备向第一设备发送信号之后，施密特触发器输出低电平信号，如果双向信号线路挂死，则施密特触发器的输出维持为低电平信号，如果双向信号线路正常释放，则施密特触发器的输出切换为高电平信号。

该种实施方式中，通过施密特触发器来实现该种实施方式中的比较电路30，且该施密特触发器具体由第二运算放大器OP2，第七电阻R7以及第八电阻R8构成，结构简单，可靠性高。

便于理解以图4为例进行说明，图4为一种具体实施方式中的信号变化示意图，并且在图4的例子中，是第一设备向第二设备发送信号，即信号是由A端传递至B端，因此是第一设备将该双向信号线路拉低，也即A端先拉低。

图4中的第一条曲线是A端和B端的电压波形，第二条曲线是VA减去VB并放大之后的电压波形，也即Uo的波形，该施密特触发电路的第一电压阈值为正，第二电压阈值为负。第三条曲线是第一设备向第二设备发送信号时，双向信号线路正常释放时，对应的施密特触发电路输出信号示意图，第四条曲线是第二设备向第一设备发送信号时，双向信号线路正常释放时，对应的施密特触发电路输出信号示意图。

可参阅图4，由于是第一设备向第二设备发送信号，因此A端先拉低，而由于延迟电路10的存在，使得B端电压并不会立即降低，当A端电压降低至一定程度时，VA减去VB并且经过放大之后，得到的Uo会低于第二电压阈值，此时，该种实施方式中的施密特触发器的输出为high，即输出的是高电平信号。

随着A端电压的拉低，经过一定延迟之后B端电压也会开始降低，但是Uo不会高于第一电压阈值，因此由于施密特触发器的迟滞功能，使得该种实施方式中，施密特触发器的输出仍旧为high。

如果之后该双向信号线路正常释放，则A端会先拉高，VA减去VB并且经过放大之后，得到的Uo大于第一电压阈值时，此时，该种实施方式中的施密特触发器的输出为low，即此时施密特触发器的输出切换为低电平信号。

而如果该双向信号线路没有正常释放而是直接挂死，则施密特触发器的输出仍旧维持为high，也即施密特触发器的输出维持为高电平信号。

可以看出，该种实施方式中，如果该双向信号线路挂死，施密特触发器的输出维持为高电平信号，则可以确定故障方向是从第一设备至第二设备，也即该双向信号线路挂死之前，最后一次信号传递动作是由第一设备发起的。

此外需要说明的是，图4中的施密特触发电路输出信号的虚线，表示的是此时的施密特触发电路的输出信号可能是高电平也可能是低电平。

相应的，如果是第二设备向第一设备发送信号，因此B端先拉低，而由于延迟电路10的存在，使得A端电压并不会立即降低，当B端电压降低至一定程度时，VA减去VB并且经过放大之后，得到的Uo会高于第一电压阈值，此时，该种实施方式中的施密特触发器的输出为low，即输出的是低电平信号。

随着B端电压的拉低，经过一定延迟之后A端电压也会开始降低，但是Uo不会低于第二电压阈值，因此由于施密特触发器的迟滞功能，使得该种实施方式中，施密特触发器此时的输出仍旧为low。

如果之后该双向信号线路正常释放，则B端会先拉高，VA减去VB并且经过放大之后，得到的Uo小于第二电压阈值，此时，该种实施方式中的施密特触发器的输出为high，即此时施密特触发器的输出切换为高电平信号。

而如果该双向信号线路没有正常释放而是直接挂死，则施密特触发器的输出仍旧维持为low，也即施密特触发器的输出维持为低电平信号。

可以看出，该种实施方式中，如果该双向信号线路挂死，施密特触发器的输出维持为低电平信号，则可以确定故障方向是从第二设备至第一设备，也即该双向信号线路挂死之前，最后一次信号传递动作是由第二设备发起的。

在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：

显示装置，用于在进行故障复现的过程中，显示比较电路30的输出波形。

由上文的描述可知，双向信号线路挂死时，基于比较电路30输出的信号，便可以确定出故障方向，该种实施方式中，通过设置的显示装置，可以在进行故障复现的过程中，直接显示比较电路30的输出波形，便于工作人员直观实时地观看比较电路30的输出波形，例如显示装置可以是示波器。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，显示装置还可以用于：在进行故障复现的过程中，在双向信号线路挂死时，读取并显示故障日志。

该种实施方式中考虑到，在进行故障复现的过程中，在双向信号线路挂死时，可以显示故障日志以协助工作人员的工作。虽然基于故障日志无法确定驱动层的缺陷，即无法确定出故障方向，但是该种实施方式考虑到，在故障分析以及解决的过程中，故障日志也能够给工作人员提供一定帮助，例如，基于故障日志可以确定出协议层的故障情况，即具体是在执行哪条命令时触发了故障，最终导致了该双向信号线路挂死，因此，该种实施方式中，在进行故障复现的过程中，在双向信号线路挂死时，可以读取并显示故障日志，从而协助工作人员的工作。

应用本发明实施例所提供的技术方案，在正常状态下，第一设备通过第一电阻R1与第二设备串联连接，且使用的连接线路为双向信号线路，出现了故障并且定位出故障为该双向信号线路时，便可以进行故障复现时，而在进行故障复现时，需要移除原有的第一电阻R1，进而将第一设备通过双向信号线路的故障方向判断装置与第二设备串联连接，也即使用本申请的双向信号线路的故障方向判断装置替换原有的第一电阻R1。第一电阻R1与第一设备的连接端记作第一连接端，第一电阻R1与第二设备的连接端记作第二连接端。

由于在双向信号线路中进行信号传输时，第一连接端和第二连接端位置处的波形是近乎重合的，为了能够区分出第一连接端和第二连接端在波形上的差异，将第一电阻R1移除之后，本申请设置了延迟电路10，延迟电路10的第一端与第一连接端连接，延迟电路10的第二端与第二连接端连接，延迟电路10可以增大第一连接端与第二连接端之间的信号变化的延迟，也即使得第一连接端的波形和第二连接端的波形出现偏移。还需要使用放大电路20对信号差值进行处理，具体的，放大电路20的第一输入端与第一连接端连接，放大电路20的第二输入端与第二连接端连接，放大电路20用于增大第一连接端与第二连接端之间的电压差，这样才能让第一连接端的波形和第二连接端的波形差异被比较电路30检测到。比较电路30则可以在第一设备向第二设备发送信号之后，且双向信号线路挂死时，输出第一信号，而如果是第二设备向第一设备发送信号之后双向信号线路挂死，比较电路30输出的是第二信号，也就是说，比较电路30可以检测出双向信号线路挂死之前，最后一次发送信号时的发送方向，也即实现了故障方向的判断。

综上所述，对于双向信号线路，本申请的方案可以有效地实现故障方向判断。

相应于上面的双向信号线路的故障方向判断装置的实施例，本发明实施例还提供了一种故障分析处理设备，可以包括如上述任一实施例中的双向信号线路的故障方向判断装置，可与上文相互对应参照，此处不再重复说明。

还需要说明的是，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。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，在正常状态下，第一设备通过第一电阻与第二设备串联连接，且使用的连接线路为双向信号线路，所述第一电阻与所述第一设备的连接端记作第一连接端，所述第一电阻与所述第二设备的连接端记作第二连接端；在进行故障复现时，所述第一设备通过所述双向信号线路的故障方向判断装置与所述第二设备串联连接，所述双向信号线路的故障方向判断装置包括：延迟电路，放大电路，以及比较电路；

所述延迟电路的第一端与所述第一连接端连接，所述延迟电路的第二端与所述第二连接端连接，所述延迟电路用于增大所述第一连接端与所述第二连接端之间的信号变化的延迟；

所述放大电路的第一输入端与所述第一连接端连接，所述放大电路的第第二输入端与所述第二连接端连接，所述放大电路用于增大所述第一连接端与所述第二连接端之间的电压差；

所述比较电路与所述放大电路的输出端连接，所述比较电路用于：当所述第一设备向所述第二设备发送信号之后所述双向信号线路挂死时，所述比较电路输出第一信号，当所述第二设备向所述第一设备发送信号之后所述双向信号线路挂死时，所述比较电路输出第二信号。

2.根据权利要求1所述的双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，所述延迟电路包括：第二电阻和第一电容；

所述第二电阻的第一端作为所述延迟电路的第一端，所述第二电阻的第二端作为所述延迟电路的第二端，所述第二电阻的电阻值高于所述第一电阻的电阻值；

所述第一电容的第一端与所述双向信号线路中的上拉电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端接地；

其中，所述上拉电阻的第一端与第一电源正极连接，以使得所述双向信号线路的默认状态为高电平状态，所述上拉电阻的第二端与所述第一连接端连接或者与所述第二连接端连接。

3.根据权利要求2所述的双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，所述延迟电路还包括：第二端接地的第二电容；

当所述第一电容的第一端与所述第一连接端连接时，所述第二电容的第一端与所述第二连接端连接；

当所述第一电容的第一端与所述第二连接端连接时，所述第二电容的第一端与所述第一连接端连接。

4.根据权利要求2所述的双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，所述放大电路包括：第三电阻，第四电阻，第五电阻，第六电阻以及第一运算放大器；

所述第三电阻的第一端作为所述放大电路的第一端，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端以及所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的第二端接地；

所述第五电阻的第一端作为所述放大电路的第二端，所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端以及所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第六电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接且连接端作为所述放大电路的输出端。

5.根据权利要求1所述的双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，所述双向信号线路所在的引脚，为特定功能引脚，或者为使用通用输入输出引脚所模拟出的功能引脚。

6.根据权利要求1所述的双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，还包括：

显示装置，用于在进行故障复现的过程中，显示所述比较电路的输出波形。

7.根据权利要求6所述的双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，所述显示装置还用于：

在进行故障复现的过程中，在所述双向信号线路挂死时，读取并显示故障日志。

8.根据权利要求1至7任一项所述的双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，所述比较电路具体为：具有双电压阈值以实现迟滞的比较电路。

9.根据权利要求8所述的双向信号线路的故障方向判断装置，其特征在于，所述比较电路为具有第一电压阈值和第二电压阈值的施密特触发器以实现迟滞，所述施密特触发器具体包括第二运算放大器，第七电阻以及第八电阻；

所述第二运算放大器的反相输入端作为所述比较电路的输入端，并与所述放大电路的输出端连接，所述第二运算放大器的同相输入端分别与所述第七电阻的第二端以及所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端接地，所述第二运算放大器的输出端与所述第七电阻的第一端连接且连接端作为所述比较电路的输出端；

相应的，所述施密特触发器具体用于：

当所述第一设备向所述第二设备发送信号之后，所述施密特触发器输出高电平信号，如果所述双向信号线路挂死，则所述施密特触发器的输出维持为高电平信号，如果所述双向信号线路正常释放，则所述施密特触发器的输出切换为低电平信号；

当所述第二设备向所述第一设备发送信号之后，所述施密特触发器输出低电平信号，如果所述双向信号线路挂死，则所述施密特触发器的输出维持为低电平信号，如果所述双向信号线路正常释放，则所述施密特触发器的输出切换为高电平信号。

10.一种故障分析处理设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的双向信号线路的故障方向判断装置。