CN1913549B - 一种单板时钟信号实时监控的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单板时钟信号实时监控的系统，包括时钟信号检测模块和单板主控模块，所述时钟信号检测模块在控制脉冲有效的时间宽度内对待测时钟信号进行计数操作得到计数信息，并将所述计数信息进行译码得到时钟信号频率信息；所述单板主控模块接收所述时钟信号频率信息，并判断所述时钟信号频率信息是否正常。本发明还提供一种单板时钟信号实时监控的方法，包括步骤：A、接收控制脉冲，在控制脉冲有效的时间宽度内所述对待测时钟信号进行计数操作得到计数信息；B、对所述计数信息进行译码，得到所述时钟信号频率信息；C、判断所述时钟信号频率信息是否正常。本发明通过在单板中增加一时钟信号检测模块，实现了对单板时钟信号实时监控的功能。

Description

一种单板时钟信号实时监控的系统及方法

技术领域

本发明涉及通讯领域，具体地说，涉及一种单板时钟信号实时监控的系统及方法。

背景技术

目前业界在设计单板的过程中，单板的状态监控功能越来越受重视，如何更加全面高效的监控硬件系统运行中的各个状态，成为确保硬件模块稳定运行，实现整个硬件系统的工作状态可预知的重要前提。可用于单板状态监控的传感器件种类丰富，但主要监控对象集中在温度、电压、电流等特征上，可专用于监控单板时钟信号状态的传感器件并不多见。与此同时，随着系统速度的越来越快，时钟信号的稳定性对整个系统的稳定性影响越来越大，于是，如何解决单板时钟信号的监控，成为目前硬件设计中越来越值得关注的问题。

除了对单板的时钟信号状态监控之外，很多芯片本身也提供检测工作状态的信号，通过其输出时钟信号的频率值，就可以判断出芯片工作是否正常。因此只要能做到对单板时钟信号的实时监控，并结合温度，电压等特征信息，就能对单板整体的工作状态，做出全面的了解和判断。

如图1所示，目前为了获得单板的时钟信号，一般使用专门的频率测试仪，在单板调试阶段测量单板的各个时钟信号频率是否符合要求，使用专用的频率测试仪可以得到单板时钟信号精确的数值，而且由于频率测试仪功能丰富，易于使用，在单板测试阶段大多采取此种方法来验证电路的正确性。但是使用专门的频率测试仪获得单板的时钟信号，也有缺点：第一，使用额外的频率测试仪，需要花费资金购买仪器；第二，此种方法只能在单板开发和调试阶段使用，在单板批量生产加工后，对大量的单板实施测试监控比较困难，并且单板出售之后，在用户处因为缺少必要的调试环境，也很难做到使用专门的频率测试仪对单板进行测试监控；第三，此种方法需要手工操作，专门的测试工具虽然功能丰富，但需要有熟悉的开发人员对其进行操作，这样很大程度上限制了此种测试方法的应用范围，而且由于不能实现自动化检测，单板的控制系统无法掌握自身的运行状态，无法实现自我状态监控。

现有技术还提供了另外一种时钟信号测试监控方法，这种方法将时钟信号检测电路采用时钟信号测试芯片的形式直接设计到单板之中，并将时钟信号检测电路和单板上的主控模块相连，实现时钟信号频率的实时监控。如图2所示，主控模块具有专门的子模块通过控制信号实现对时钟信号检测电路的控制，以及专门的子模块通过与时钟信号检测电路的交互实现对数据的收集处理。这种方法解决了无法实时监控单板时钟信号的问题，实现了在单板的任意运行环节对单板各个时钟信号的监测。

但是采用这种将时钟信号检测电路设计到单板中的方法还存在以下问题：

第一，需要采用专用的时钟信号测试芯片，增加电路设计的成本，并且在电路设计上会受到专用芯片的要求限制，如必须按芯片的要求来连接主控模块的电路，必须遵守芯片特定的规范等等；

第二，时钟信号测试芯片测试时钟信号的数目有限，可检测的时钟信号数目受到选用的时钟信号测试芯片影响，超出时钟信号测试芯片的可测试时钟信号数量，则无法检测；

第三，无法实现对时钟信号检测电路进行升级。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单板时钟信号实时监控的系统及方法，不需要专门的测试仪器或芯片，就能实现对单板时钟信号自动进行实时监控。

本发明是这样实现的：一种单板时钟信号实时监控的系统，包括时钟信号检测模块和单板主控模块，

所述时钟信号检测模块包括分频单元、控制脉冲选择单元、计数单元和译码单元，

所述分频单元接收外部参考时钟信号，并将所述外部参考时钟信号分频为不同频率的时钟信号，获得不同时间宽度的控制脉冲，并将所获得的不同时间宽度的控制脉冲发送至控制脉冲选择单元；

所述控制脉冲选择单元接收不同时间宽度的控制脉冲，并根据反馈信息选择待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度的控制脉冲发送至计数单元；

所述计数单元根据接收的待测时钟信号发送反馈信息，并在控制脉冲有效的时间宽度内对待测时钟信号进行计数操作，并发送得到的计数信息；

所述译码单元接收所述计数信息，并对所述计数信息进行译码后发送；所述单板主控模块接收所述时钟信号频率信息，并判断所述时钟信号频率信息是否正常。

所述时钟信号检测模块还包括选通单元；

所述选通单元接收待测时钟信号，根据选择控制信号选择待测时钟信号，并将所述待测时钟信号发送至计数单元。

所述待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度的控制脉冲为符合待测时钟信号频率的量程的控制脉冲。

所述计数单元包括存储模块；

所述存储模块用于存储所述计数单元304对待测时钟信号进行计数得到的计数信息。

所述译码单元包括译码子模块和接口模块；

所述译码子模块接收所述计数信息并对其进行译码，并通过接口模块将译码结果发送至单板主控模块。

所述接口模块为I2C接口、地址接口、数据总线接口、显示接口。

一种单板时钟信号实时监控的方法，包括步骤：

接收外部参考时钟信号，并将所述外部参考时钟信号分频为不同频率的时钟信号，获得不同时间宽度的控制脉冲；

接收若干待测时钟信号，根据选择控制信号选择待测时钟信号；

接收待测时钟信号，并根据待测时钟信号发送反馈信号；

接收所述不同时间宽度的控制脉冲，根据所述反馈信号选择待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度的控制脉冲。

接收控制脉冲，在控制脉冲有效的时间宽度内所述对待测时钟信号进行计数操作得到计数信息；

对所述计数信息进行译码，得到所述时钟信号频率信息；

判断所述时钟信号频率信息是否正常。

还包括步骤：

接收若干待测时钟信号，根据选择控制信号，循环选通所有待测时钟信号或根据预定规则选择待测时钟信号。

还包括步骤：

存储所述对待测时钟信号进行计数得到的计数信息。

所述步骤对所述计数信息进行译码，得到所述时钟信号频率信息包括：

接收所述计数信息，对所述计数信息进行译码得到所述待测时钟频率信息，并通过接口发送所述频率信息，所述接口为I2C接口、地址接口、数据总线接口、显示接口。

本发明通过在单板中增加一时钟信号检测模块，实现对单板时钟信号实时监控的功能，具有以下优点：

1.可以在不增加单板成本或增加少量成本的情况下，使单板具有时钟信号的实时监控功能；

2.单板时钟信号监控无需借助第三方工具，作为温度、电压等特征信息的补充，能够对单板状态进行实时的监控，一旦出现硬件故障，能够迅速地定位出故障原因，提高系统的可靠性；

3.时钟信号频率的监控及上报都由单板系统自动完成，不需要人为控制，实现了单板的自动自我检测监控；

4.时钟信号检测模块由逻辑代码模块实现，支持更新升级。

附图说明

图1为现有技术的一种时钟信号检测方法示意图；

图2为现有技术的另一种时钟信号检测方法示意图；

图3为本发明实施例的系统结构框图；

图4为图3中译码单元的系统结构框图；

图5为本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

本发明在单板中增加一时钟信号检测模块，所述时钟信号检测模块由逻辑代码模块实现，并与单板的主控模块相连，来实现对单板时钟信号的实时监控。

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图3所示，为本发明一种单板时钟信号实时监控的系统的一个实施例，所述系统包括时钟信号检测模块300，所述时钟信号检测模块300包括分频单元301、控制脉冲选择单元302、选通单元303、计数单元304和译码单元305；

所述分频单元301接收外部参考时钟信号，并将所述外部参考时钟信号分频为不同频率的时钟信号，获得不同时间宽度的控制脉冲，并将所获得的不同时间宽度的控制脉冲发送至控制脉冲选择单元302；

所述控制脉冲选择单元302接收不同时间宽度的控制脉冲，并选择合适时间宽度的控制脉冲发送至计数单元304；

所述选通单元303接收待测时钟信号，根据选择控制信号选择待测时钟信号，并将所述待测时钟信号发送至计数单元304，其中待测时钟信号为多个，选通单元303循环选通所有待测时钟信号，也可以根据预定规则进行选择；

所述计数单元304接收所述控制脉冲和所述待测时钟信号，在控制脉冲有效的时间宽度内对待测时钟信号进行计数操作得到计数信息，并发送所述待测时钟信号的特征信息至控制脉冲选择单元302，并将得到的计数信息发送至译码单元305；所述计数单元304包括存储模块3041，用于存储所述计数单元304对待测时钟信号进行计数得到的计数信息；

所述译码单元305接收所述计数信息，并对所述计数信息进行译码得到频率数值后发送至单元主控单元；

其中所述控制脉冲选择单元302根据所述计数单元304发送的待测时钟信号的特征信息选择合适时间宽度的控制脉冲，以符合待测时钟信号频率的量程，所述合适时间宽度为所述待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度，即t＝1/f，合适时间宽度等于待测时钟信号的频率量程的倒数。例如待测时钟信号的频率量程为1ms，则计数单元304将此信息作为反馈信号发送给控制脉冲选择单元302，控制脉冲选择单元302根据此反馈信号，从分频单元接收到的不同时间宽度的控制脉冲中选择出符合此待测时钟信号频率量程的控制脉冲，为10Hz。

其中，如图4所示，译码单元305还可以包括译码子模块3051和接口模块3052；所述译码子模块3051接收所述计数信息并对其进行译码，通过接口模块3052将译码结果发送至单板主控模块，所述接口模块3053可以为I2C接口、地址接口、数据总线接口等。

所述接口还可以为显示接口，所述译码单元305通过显示接口将译码结果发送至显示单元。

所述实现对单板时钟信号实时监控的系统还包括单板主控模块，接收译码单元305发送的译码结果，即所述待测时钟信号的频率信息，并判断所述频率信息是否正常，达到对单板时钟信号的实时监控。

本发明还提供了一种单板时钟信号实时监控的方法，图5所示为本发明方法的一个实施例，包括以下步骤：

S501，接收外部参考时钟信号，并将所述外部参考时钟信号分频为不同频率的时钟信号，获得不同时间宽度的控制脉冲；

S502，接收若干待测时钟信号，根据选择控制信号选择待测时钟信号，供待测的时钟信号为任意多个，一般情况下循环选通所有待测时钟信号，也可以根据预定规则进行选择；

S503，接收所述待测时钟信号，并发送所述待测时钟信号的特征信息；

S504，根据所述待测时钟信号的特征信息选择合适时间宽度的控制脉冲，以符合待测时钟信号频率的量程，所述合适时间宽度为所述待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度，即t＝1/f，合适时间宽度等于待测时钟信号的频率量程的倒数；

S505，接收所述控制脉冲，在控制脉冲有效的时间宽度内所述对待测时钟信号进行计数操作得到计数信息，发送所述计数信息；

步骤S504同时还可以存储所述对待测时钟信号进行计数得到的计数信息；

S506，接收所述计数信息，并对所述计数信息进行译码得到待测时钟信号的频率信息后发送；

对所述计数信息进行译码后通过接口发送译码结果，所述接口可以为I2C接口、地址接口、数据总线接口、显示接口等。

S507，接收频率信息，对所述频率数值进行分析，判断所述频率信息是否正常，实现对单板时钟信号的实时监控。

步骤S507可以替换为S507′：显示译码结果，人为地判断所述频率信息是否正常，实现对单板时钟信号的实时监控。

本发明的实现是基于一时钟信号检测模块，所述时钟信号检测模块是通过逻辑代码模块实现的，也可以采用通用逻辑器件实现，而非专用时钟信号频率检测芯片。在单板设计过程中可以将该时钟信号检测模块单独设计，也可以将该时钟信号检测模块集成到单板的其他逻辑芯片中，这样，可以在不增加任何成本的基础上，仅对电路做细微调整，就使单板具备时钟信号实时监控的功能；

采用本发明检测的时钟信号数量可以根据用户的需求来确定，可以检测的时钟信号数目仅受逻辑管脚数的限制，只要逻辑器件的管脚有空余，就能够增加时钟信号检测数目；

采用本发明提供的单板时钟信号实时监控系统及方法还具备量程自动调节，接口可定制等优点；对于具有主控系统的单板，可以通过I2C或地址，数据总线等接口将译码得到的结果，即频率数值发送至主控系统，以便系统做出响应；对于没有主控系统的单板，可以通过显示接口在显示模块中将频率数值显示出来，方便用户和厂家及时发现和定位问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种单板时钟信号实时监控的系统，其特征在于，包括时钟信号检测模块和单板主控模块，所述时钟信号检测模块包括分频单元、控制脉冲选择单元、计数单元和译码单元，

所述分频单元，用于接收外部参考时钟信号，并将所述外部参考时钟信号分频为不同频率的时钟信号，获得不同时间宽度的控制脉冲，并将所获得的不同时间宽度的控制脉冲发送至控制脉冲选择单元；

所述控制脉冲选择单元，用于接收不同时间宽度的控制脉冲，并根据待测时钟信号的特征信息选择待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度的控制脉冲发送至计数单元；

所述计数单元，用于接收所述待测时钟信号，并发送所述待测时钟信号的特征信息，并在控制脉冲有效的时间宽度内对待测时钟信号进行计数操作，并向所述译码单元发送得到的计数信息；

所述译码单元接收所述计数信息，并对所述计数信息进行译码得到所述待测时钟信号的频率信息，发送所述频率信息；所述单板主控模块接收所述待测时钟信号频率信息，并判断所述待测时钟信号频率信息是否正常。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述时钟信号检测模块还包括选通单元，

所述选通单元，用于接收待选择的输入待测时钟信号，根据选择控制信号选择所述待测时钟信号，并将所述待测时钟信号发送至所述计数单元。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度的控制脉冲为待测时钟信号频率量程的倒数。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计数单元包括存储模块；

所述存储模块用于存储所述计数单元对待测时钟信号进行计数得到的计数信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述译码单元包括译码子模块和接口模块；

所述译码子模块，用于接收所述计数信息并对其进行译码得到所述待测时钟信号频率信息，并通过接口模块将所述频率信息发送至单板主控模块。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述接口模块为I2C接口、地址接口、数据总线接口、显示接口。

7.一种单板时钟信号实时监控的方法，其特征在于，包括步骤：

接收外部参考时钟信号，并将所述外部参考时钟信号分频为不同频率的时钟信号，获得不同时间宽度的控制脉冲；

接收若干待选择的输入待测时钟信号，根据选择控制信号选择待测时钟信号；

接收经所述选择控制信号选择的所述待测时钟信号，并发送所述待测时钟信号的特征信息；

接收所述不同时间宽度的控制脉冲，根据所述待测时钟信号的特征信息选择所述待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度的控制脉冲；

接收所述待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度的控制脉冲，在所述待测时钟信号的频率量程对应的时间宽度的控制脉冲有效的时间宽度内对所述待测时钟信号进行计数操作得到计数信息；

对所述计数信息进行译码，得到所述待测时钟信号频率信息；

判断所述待测时钟信号频率信息是否正常。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括步骤：存储对所述待测时钟信号进行计数得到的计数信息。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤对所述计数信息进行译码，得到所述待测时钟信号频率信息包括：接收所述计数信息，对所述计数信息进行译码得到所述待测时钟信号频率信息，并通过接口发送所述频率信息，所述接口为I2C接口、地址接口、数据总线接口、显示接口。

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