TWI732725B - 窄頻物聯網終端之除錯方法及使用該方法的電子裝置 - Google Patents
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Abstract
一種窄頻物聯網終端之除錯方法，該方法包括以下步驟。通過序列介面存取窄頻物聯網終端的韌體程式。指示韌體程式在預設統計時間期間輸出除錯訊息，其中除錯訊息包括多個共通除錯識別字串標記。根據該些共通除錯識別字串標記，判斷該窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況為異常。
Description
本發明是有關於一種物聯網技術，且特別是有關於一種窄頻物聯網終端之除錯方法及使用該方法的電子裝置。
現今行動物聯網無線技術除了有4G LTE外，3GPP組織依據不同裝置的需求，發展出低功耗、低成本、廣域覆蓋及大量終端設備連結等特性的窄頻物聯網（Narrowband Internet of Things，NB-IoT）通訊協定。現有的4G基地台升級韌體版本即可支援NB-IoT/LTE-M，藉此達到全台信號覆蓋。
市面上已出現提供NB-IoT/LTE-M服務的電信公司，客戶可依產品需求來選擇合適的行動通訊網路，建構人、機器與系統之間的無縫物聯網服務。NB-IoT適合應用於少量封包傳輸設備或非即時的資料傳輸。LTE-M可讓移動的設備持續與不同基地台的訊號做連接，在即時性資料傳遞與中量封包傳輸可以提供最佳的通信品質，故適合應用於移動物件追蹤等。
窄頻物聯網主要是為了適應於移動性不強的應用領域，低傳輸速率，同時簡化終端的複雜度、降低終端功耗等。由於窄頻物聯網的應用場景的特性，窄頻物聯網終端的硬體資源有限、除錯介面很少。當發現效能不如預期時，往往必須藉由除錯器與筆電來現場監看除錯訊息、找出窄頻網路接取異常、傳輸異常或程式執行異常的狀況，然後調整參數反覆觀察測試。這種方式隨著測試點增加、窄頻物聯網終端位於不易放置筆電的環境或需要長時觀察時，工作負擔就愈重，對測試人員來說非常不便。因此，如何方便快速地對窄頻物聯網進行除錯是個值得關注的技術議題。
有鑑於此，本發明提供一種窄頻物聯網終端之除錯方法及使用該方法的電子裝置，可使窄頻物聯網終端不需更換韌體，即可進行無除錯訊息輸出的正常運作測試，以及有除錯訊息輸出的記錄分析測試，以大幅減少人工記錄、觀察、監控與判斷的過程。
本發明的實施例提供一種窄頻物聯網終端之除錯方法，該方法包括：通過序列介面存取窄頻物聯網終端的韌體程式；指示該韌體程式在預設統計時間期間輸出除錯訊息，其中該除錯訊息包括多個共通除錯識別字串標記；以及根據該些共通除錯識別字串標記，判斷該窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況為異常。
本發明的實施例提供一種電子裝置，適用於窄頻物聯網終端之除錯與分析，其中該電子裝置包括：序列介面；儲存媒體，儲存多個模組；以及處理器，耦接該序列介面與該儲存媒體，並且經配置以執行該些模組，其中該些模組包括：排程收集模組，儲存預設統計時間；除錯訊息顯示模組，通過該序列介面存取窄頻物聯網終端的韌體程式，並且指示該韌體程式在該預設統計時間期間輸出除錯訊息，其中該除錯訊息包括多個共通除錯識別字串標記；以及異常分析模組，根據該些共通除錯識別字串標記，判斷該窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況為異常。
基於上述，藉由本發明的實施例提供的一種窄頻物聯網終端之除錯方法和使用該方法的電子裝置，使用共通除錯識別字串標記，可長期記錄傳輸狀態並由編碼快速找到異常的記錄區段。窄頻物聯網終端不需更換韌體，即可進行無除錯訊息輸出的正常運作測試及有除錯訊息輸出的記錄分析測試。本發明的電子裝置不需內建於窄頻物聯網終端產品，僅在需要使用的時機，如產品場域驗證性測試或大量佈建後的問題點維運測試時，連接裝置測試。如此，可降低窄頻物聯網終端產品成本，並大幅減少開發及維運問題處理時間。
本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的方法與裝置的範例。
圖1是依照本發明實施例所繪示的電子裝置的方塊圖。如圖1所示，電子裝置10包括處理器100、儲存媒體110以及序列介面120。在一實施例中，電子裝置10可進一步包括輸入輸出裝置130。處理器100可耦接儲存媒體110、序列介面120以及輸入輸出裝置130。儲存媒體110可儲存多個模組。處理器100可經配置以存取和執行該些模組，其中該些模組可包括排程收集模組111、除錯訊息顯示模組113以及異常分析模組115。
排程收集模組111可儲存預設統計時間。
除錯訊息顯示模組113，可通過序列介面120存取窄頻物聯網終端的韌體程式，並且可指示韌體程式在預設統計時間期間輸出除錯訊息，其中除錯訊息可包括多個共通除錯識別字串標記。
異常分析模組115，可根據該些共通除錯識別字串標記判斷窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況是否為異常。
處理器100可以是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）、或其他類似裝置或這些裝置的組合。處理器100可執行記錄於儲存媒體110中的程式碼、軟體模組或指令等等，以實現本發明實施例的一種窄頻物聯網終端之除錯方法。
儲存媒體110用以儲存檔案、影像、指令、程式碼或軟體元件等等資料。儲存媒體110可以例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read-only memory，ROM）、快閃記憶體（flash memory）、硬碟或其他類似裝置、積體電路或其組合。
序列介面120可以是非同步串列介面(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，USART)介面及/或其他有線通訊介面。
輸入輸出裝置130可包含觸控螢幕、鍵盤、按鈕或滑鼠等輸入裝置，並可包含顯示器、揚聲器或燈號等輸出裝置，本發明不限於此。
圖2是依照本發明實施例所繪示的窄頻物聯網終端之除錯方法的流程圖。請參照圖2，本實施例的方法適用於上述實施例的電子裝置10，以下即搭配電子裝置10中的各項元件說明本實施例的詳細步驟。
於步驟S201，處理器100可通過序列介面120存取窄頻物聯網終端的韌體程式。使用者可通過序列介面120將電子裝置10與窄頻物聯網終端連接，以由處理器100存取窄頻物聯網終端的韌體程式。
於步驟S202，處理器100可指示韌體程式在預設統計時間期間輸出除錯訊息，其中該除錯訊息可包括多個共通除錯識別字串標記。
於步驟S203，處理器100可根據該些共通除錯識別字串標記，判斷窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況為異常。
在本發明的一實施例中，處理器100可根據該些共通除錯識別字串標記之中代表傳輸成功的字串標記的數量來計算成功次數。當成功次數落在傳輸成功預期筆數區間之外，判斷傳輸運作狀況為異常。
在本發明的一實施例中，代表傳輸成功的字串標記包括終止字串標記。
在本發明的一實施例中，處理器100可根據該些共通除錯識別字串標記之中的代表傳輸成功的字串標記的時間間隔以及傳輸最大允許間隔時間，計算超出允許時間次數。當超出允許時間次數大於門檻值，處理器100可判斷傳輸運作狀況為異常，其中門檻值可關聯於該些共通除錯識別字串標記之中的代表傳輸成功的字串標記的數量。
在本發明的一實施例中，共通除錯識別字串標記可包括對應於在傳輸運作狀況之中的多個傳輸狀態的多個字串標記以及時間戳記。
在本發明的一實施例中，傳輸狀態可包括離開睡眠/閒置狀態、接取網路狀態、平台建立連線狀態、資料傳收狀態、完成傳收狀態或平台離線/設定下次傳輸時間狀態。
在本發明的一實施例中，處理器100可將儲存的該些共通除錯識別字串標記輸出至外部電子裝置。
在本發明的一實施例中，當處理器100判斷傳輸運作狀況為異常，可通過輸出裝置輸出警示訊息。
圖3是依照本發明實施例所繪示電子裝置對窄頻物聯網終端進行除錯的應用情境示意圖。請參照圖3所示，窄頻物聯網終端20可透由行動網路40進行感測資料回報。當窄頻通訊網路壅塞、通訊環境不良等因素造成傳收異常時，則會啟動對應的重接取或重傳等機制，導致該次完成傳收的時間變長、或是無法完成該次傳收。為了觀察接取網路、連線平台或傳收資料等機制在長期運作時是否能有效達成系統要求，電子裝置10以傳輸行為作主體，使用共通除錯識別字串標記來除錯的方法，在允許窄頻物聯網終端設備20輸出除錯訊息時，電子裝置10可透過序列介面30讀取窄頻物聯網終端20的韌體程式21輸出的共通除錯識別字串標記。
圖4是依照本發明實施例的共通除錯識別字串標記所對應的窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況的示意圖。請參照圖4所示的傳輸運作狀況210。本發明實施例的傳輸運作狀況210可以例如包含代表「離開睡眠/閒置狀態」的傳輸狀態211、代表「接取網路狀態」的傳輸狀態212、代表「平台建立連線狀態」的傳輸狀態213、代表「資料傳收狀態」的傳輸狀態214、代表「完成傳收狀態215」的傳輸狀態或代表「平台離線/設定下次傳輸時間狀態」的傳輸狀態216。
當窄頻物聯網終端20在離開睡眠/閒置狀態211時，輸出的共通除錯識別字串標記為一行字串標記以及時間戳，例如是「
\n\rWake, [ 時間戳 T
Wk ]」的形式。
當窄頻物聯網終端20在接取網路狀態212時，在接取成功後，輸出的共通除錯識別字串標記為一行字串標記以及時間戳，例如是「
\n\rLn, [ 時間戳 T
Ln ]」的形式。
當窄頻物聯網終端20在平台建立連線狀態213時，在連線成功後後，輸出的共通除錯識別字串標記為一行字串標記、時間戳以及網路狀態參數，例如是「
\n\rKa, [ 時間戳 T
Ka ] , Cellid,Act,Rsrq,Rsrp」的形式。其中Cellid為基地台代碼(4位元組)，Act為接取技術代碼(1位元組)，Rsrq為信號品質代碼(1位元組)，Rsrp為信號強度代碼(1位元組)。
當窄頻物聯網終端20在資料傳收狀態214時，在傳送訊息時，輸出的共通除錯識別字串標記為一行字串標記、時間戳以及訊息編碼，例如是「
\n\rTx, [ 時間戳 T
Tx ] ,[ 訊息編碼 ]」的形式。
當窄頻物聯網終端20在資料傳收狀態214時，在接收訊息時，輸出的共通除錯識別字串標記為一行字串標記、時間戳以及訊息編碼，例如是「
\n\rRx, [ 時間戳 T
Rx ] ,[ 訊息編碼 ]」的形式。
當窄頻物聯網終端20在完成傳收狀態215時，輸出的共通除錯識別字串標記為一行字串標記以及時間戳，例如是「
\n\rEnd, [ 時間戳 T
End ]」的形式。
在本發明的一實施例中，輸出的共通除錯識別字串標記之中包括用以代表傳輸成功的字串標記「
\n\rEnd, [ 時間戳 T
End ]」。
當平台離線/設定下次傳輸時間狀態216時，輸出的共通除錯識別字串標記為一行字串標記以及下次傳輸訊息，例如是「
\n\rSp, [ 下次傳輸時間 T
Sp ]」的形式。
根據不同的傳輸運作狀況210，這些共通除錯識別字串標記與窄頻物聯網終端20的除錯訊息可由多個字串標記組合呈現來表示傳輸運作狀況210。
具體來說，共通除錯識別字串標記中含有「
End」字串標記的，為傳送成功的類型。進一步藉由比對共通除錯識別字串標記，可以了解韌體的各種傳輸機制（如重送、重接取機制）運作狀況，例如：
T
Wk ， WkLnKaRx00Tx01Rx01EndSa 表示1次成功
T
Wk ， WkLnLnKaRx00Tx01Rx01EndSa 表示2次接取才成功
T
Wk ， WkLnKaKaRx00Tx01Rx01EndSa 表示2次連線平台才成功
T
Wk ， WkLnKaRx00Tx01Tx01Rx01EndSa 表示2次資料重送才成功
T
Ka ， KaRx00Tx01Rx01EndSa 表示1次成功
另一方面，共通除錯識別字串標記中不含有
End字串標記的，則為傳送失敗的類型。同樣地由比對共通除錯識別字串標記，可了解各種失敗狀況，例如：
T
Wk ， WkLnLnLnSa 表示3次接取皆失敗
T
Wk ， WkLnKaKaKaSa 表示3次連線平台皆無回應
T
Wk ， WkLnKaRx00Tx01Tx01TxSa 表示3次資料重送皆失敗
圖5是依照本發明一實施例所繪示的輸入輸出裝置的示意圖。請參照圖5，輸入輸出裝置130可包含按鍵15、燈號16和燈號17。
當按下電子裝置10的按鍵15，除錯訊息顯示模組113自動對窄頻物聯網終端20送出允許除錯訊息輸出的命令組，並在收到窄頻物聯網終端20的除錯訊息輸出後，點亮燈號17並關閉燈號16，提示測試者電子裝置10己進入自動記錄模式。
接著，排程收集模組111可根據已設定的預設統計時間、預期成功筆數或成功筆數的傳輸最大允許間隔時間
T
period ，啟動計時並控制電子裝置10進入自動記錄模式。在自動記錄模式時，電子裝置10可將所有接收到的終端輸出訊息儲存到儲存媒體110的原始資料儲存區（可抽取式儲存裝置的第1儲存區）。同時，排程收集模組111可將共通除錯識別字串標記從終端輸出訊息中擷取出來，儲存到儲存媒體110的標記資料儲存區（可抽取式儲存裝置的第2儲存區）。
當預設收集時間到後，除錯訊息顯示模組113可自動對窄頻物聯網終端20送出關閉除錯訊息輸出的命令組，異常分析模組115可從標記資料儲存區中提取字串標記，並以「
Sp」字串標記來區隔出每一次的傳輸的訊息。每一次的傳輸運作狀況，可由異常分析模組115用啟始時間
T
start 與共通除錯識別字串標記標示出來，形成各自的傳輸訊息識別記錄，格式如下:
T
start , [共通除錯識別字串標記],[網路狀態參數]
其中
T
start 為該次傳輸訊息中的第1個字串標記的時間戳（可能為
T
Wk 或
T
Ka ）。共通除錯識別字串標記為去除換行符號「\n\r」後的字串標記連結，例如是「
WkLnKaTx01Rx01EndSp」
或「
KaTx01Rx01EndSp」的字串
。[網路狀態參數]為該次傳輸訊息中的單一或複數個網路狀態參數
Cellid,Act,Rsrq,Rsrp的集合
。
異常分析模組115可進行是否符合傳輸成功預期筆數、傳輸最大允許間隔時間
T
period 的計算及儲存異常的傳輸訊息識別記錄到儲存媒體110的異常標記資料儲存區（可抽取式儲存裝置的第3儲存區）。
異常分析模組115可根據如下所示的公式（1）計算成功次數。
S =
公式(1)
其中x表示第x筆共通除錯識別字串標記，並且n表示共通除錯識別字串標記總筆數。當第x筆共通除錯識別字串標記含有「
End」字串標記時，
Ax =1，否則
Ax =0。在進行上述分析計算時，同時
Ax=0的該筆傳輸訊息識別記錄儲存到媒體110的異常標記資料儲存區。
異常分析模組115可根據如下所示的公式（2）判斷成功次數S是否在預期筆數範圍。
C
min＜ S ＜ C
max公式(2)
其中C
min為預期筆數的最小值，並且C
max為預期筆數的最大值。
當成功次數S不在預期筆數的範圍時，異常分析模組115可將電子裝置10的燈號16設為紅燈，以提示測試者。
異常分析模組115可根據如下所示的公式（3）計算傳輸間隔
ΔT(x)。
ΔT(x) = T
start (x) -
T
start (x-1) , x ＞ 1 公式(3)
其中
T
start (x)為第x筆含有「
End」共通除錯識別字串標記之啟始時間戳。
異常分析模組115可根據公式（4）累計不符合傳輸最大允許間隔時間的次數。
K = 
公式(4)
其中
x表示第
x筆共通除錯識別字串標記，
S表示公式（3）中計算所得的成功次數。
當
ΔT(x) ＞ T
period 時
B
x =1，
ΔT(x) ＜= T
period 時
B
x =0。
在進行上述分析計算時，同時
Bx=0的該筆傳輸訊息識別記錄儲存到媒體110的異常標記資料儲存區。
異常分析模組115可在判斷當K值大於允許值時，將電子裝置10的燈號17設為黃燈，以提示測試者。
異常分析模組115可在判斷若無異常狀況時，將電子裝置10的燈號17設為綠燈。
當電子裝置10的按鍵15再次被按下，除錯訊息顯示模組113可自動對窄頻物聯網終端20送出關閉除錯訊息輸出的命令組，關閉燈號17，藉以提示測試者己離開自動記錄模式。測試者可根據燈號17的提示移除電子裝置10。
在本發明的一實施例中，異常分析模組115可提供窄頻物聯網終端20的韌體程式21全部讀取或依時間範圍讀取儲存媒體110的異常標記資料儲存區資料。
在本發明的一實施例中，電子裝置10可將儲存媒體110的原始資料儲存區或標記資料儲存區輸出至外部裝置（例如是個人電腦），並於外部裝置進一步以記錄分析程式快速進行判讀除錯。外部裝置可從標記資料儲存區中載入所有共通除錯訊息，並使用公式(1)至公式(4)的方式，以計算出所有的共通除錯識別字串標記及傳輸間隔。
綜上所述，本發明實施例的電子裝置可通過序列介面存取窄頻物聯網終端的韌體程式。電子裝置可指示韌體程式在預設統計時間期間輸出除錯訊息，其中除錯訊息可包括多個共通除錯識別字串標記。電子裝置還可根據該些共通除錯識別字串標記，判斷窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況為異常。藉此，電子裝置可提示使用者從時間標記自動載入時段的原始除錯記錄供快速修正程式設計錯誤，亦可從調整運作機制的參數以進行最佳化調整。本發明可大幅減少除錯開發及維運問題處理之時間，間接達到窄頻物聯網終端電力節省的效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:電子裝置
20:窄頻物聯網終端
21:韌體程式
30:序列介面
40:行動網路
100:處理器
110:儲存媒體
111:排程收集模組
113:除錯訊息顯示模組
115:異常分析模組
120:序列介面
130:輸入輸出裝置
S201、S202、S203:步驟
15:按鍵
16、17:燈號
210:傳輸運作狀況
211、212、213、214、215、216:傳輸狀態
圖1是依照本發明實施例所繪示的電子裝置的方塊圖。
圖2是依照本發明實施例所繪示的窄頻物聯網終端之除錯方法的流程圖。
圖3是依照本發明實施例所繪示電子裝置對窄頻物聯網終端進行除錯的應用情境示意圖。
圖4是依照本發明實施例的共通除錯識別字串標記所對應的窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況的示意圖。
圖5是依照本發明一實施例所繪示的輸入輸出裝置的示意圖。
S201、S202、S203:步驟
Claims (7)
- 一種窄頻物聯網終端之除錯方法，該方法包括：通過序列介面存取窄頻物聯網終端的韌體程式；指示該韌體程式在預設統計時間期間輸出除錯訊息，其中該除錯訊息包括多個共通除錯識別字串標記，其中該些共通除錯識別字串標記包括對應於在該傳輸運作狀況之中的多個傳輸狀態的多個字串標記以及時間戳記；以及根據該些共通除錯識別字串標記，判斷該窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況為異常，其中根據該些共通除錯識別字串標記，判斷該窄頻物聯網終端的該傳輸運作狀況為異常的步驟包括：根據該些共通除錯識別字串標記之中代表傳輸成功的字串標記的數量來計算成功次數；以及反應於該成功次數落在傳輸成功預期筆數區間之外，判斷該傳輸運作狀況為異常。
- 如請求項1所述的窄頻物聯網終端之除錯方法，其中該代表傳輸成功的字串標記包括終止字串標記。
- 如請求項1所述的窄頻物聯網終端之除錯方法，其中根據該些共通除錯識別字串標記，判斷該窄頻物聯網終端的該傳輸運作狀況為異常的步驟包括：根據該些共通除錯識別字串標記之中的代表傳輸成功的字串標記的時間間隔以及傳輸最大允許間隔時間，計算超出允許時間 次數；以及反應於該超出允許時間次數大於門檻值，判斷該傳輸運作狀況為異常，其中該門檻值關聯於該些共通除錯識別字串標記之中的該代表傳輸成功的字串標記的數量。
- 如請求項1所述的窄頻物聯網終端之除錯方法，其中該些傳輸狀態包括離開睡眠/閒置狀態、接取網路狀態、平台建立連線狀態、資料傳收狀態、完成傳收狀態以及平台離線/設定下次傳輸時間狀態的其中之一。
- 如請求項1所述的窄頻物聯網終端之除錯方法，更包括：將儲存的該些共通除錯識別字串標記輸出至外部電子裝置。
- 如請求項1所述的窄頻物聯網終端之除錯方法，更包括：反應於該傳輸運作狀況為異常，通過輸出裝置輸出警示訊息。
- 一種電子裝置，適用於窄頻物聯網終端之除錯，其中該電子裝置包括：序列介面；儲存媒體，儲存多個模組；以及處理器，耦接該序列介面與該儲存媒體，並且經配置以執行該些模組，其中該些模組包括：排程收集模組，儲存預設統計時間；除錯訊息顯示模組，通過該序列介面存取窄頻物聯網終 端的韌體程式，並且指示該韌體程式在該預設統計時間期間輸出除錯訊息，其中該除錯訊息包括多個共通除錯識別字串標記，其中該些共通除錯識別字串標記包括對應於在該傳輸運作狀況之中的多個傳輸狀態的多個字串標記以及時間戳記；以及異常分析模組，根據該些共通除錯識別字串標記，判斷該窄頻物聯網終端的傳輸運作狀況為異常，其中根據該些共通除錯識別字串標記，判斷該窄頻物聯網終端的該傳輸運作狀況為異常的步驟包括：根據該些共通除錯識別字串標記之中代表傳輸成功的字串標記的數量來計算成功次數；以及反應於該成功次數落在傳輸成功預期筆數區間之外，判斷該傳輸運作狀況為異常。
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| Publication number | Publication date |
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| TW202224375A (zh) | 2022-06-16 |
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