一种嵌入式系统的黑匣子装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种嵌入式系统的黑匣子装置及其实现方法，该黑匣子装置包括子软件运行状态监控模块、异常中断产生模块和黑匣子，子软件运行状态监控模块监控各子软件的运行状态，异常中断产生模块用于在各子软件异常中断或复位时产生中断，黑匣子包括PSoC芯片、SRAM内存、非易失性存储器和供电模块，SRAM内存实时保存各子软件的运行状态和复位信息，PSoC芯片与CPLD和嵌入式系统的CPU进行交互，在嵌入式系统复位或死机时，从SRAM内存中读取保存的全部信息并保存在非易失性存储器中，以及根据指令从非易失性存储器中输出相关信息。本发明专利技术，可以起到黑匣子记录和监控功能，方便排查和分析嵌入式系统异常产生的原因。

A black box device for embedded system and its implementation method

The invention discloses a black box device of an embedded system and its implementation method. The black box device comprises a Sub-Software running state monitoring module, an exception interrupt generating module and a black box. The Sub-Software running state monitoring module monitors the running state of each sub-software, and an exception interrupt generating module is used for abnormal operation of each sub-software. The black box includes PSoC chip, SRAM memory, non-volatile memory and power supply module. The SRAM memory stores the running state and reset information of each Sub-Software in real time. The PSoC chip interacts with CPLD and the CPU of the embedded system to read from the SRAM memory when the embedded system is reset or dead. All the information is saved and stored in nonvolatile memory, and the relevant information is output from nonvolatile memory according to instructions. The invention can play a black box recording and monitoring function, and is convenient for detecting and analyzing the causes of abnormal occurrence of the embedded system.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式系统的黑匣子装置及其实现方法
本专利技术涉及嵌入式系统，具体涉及一种嵌入式系统的黑匣子装置及其实现方法。
技术介绍
目前，嵌入式系统广泛应用于工业控制、智能家电设备以及智能管理设备等
现有的嵌入式系统，其功能主要集中在智能控制方面，一般都不具有黑匣子功能，因此，嵌入式系统出现异常后，由于不具有存储异常的能力，因此，系统因异常重启后，无法准确了解产生异常的具体原因。如：系统因电源掉电或电压异常重启后，无法准确获知是哪路电源产生了异常；CPU复位重启后，无法准确获知是什么类型的复位；系统死机重启后，无法准确获知CPU死掉的原因是否是因为CPU占用率过高而产生无心跳造成的，还是关键软件模块死掉造成的；因系统环境温度过高、CPU内部温度过高等造成系统死机，重启后无法准确获知温度过高到什么时候CPU挂掉的，等等。由此可见，由于现的有嵌入式系统不具备黑匣子装置，不能记录嵌入式系统的异常状态，不利于分析排查系统异常产生的原因。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是嵌入式系统不能记录嵌入式系统的异常状态，不利于分析排查嵌入式系统异常产生的原因的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种嵌入式系统的黑匣子装置，包括：子软件运行状态监控模块，设置在嵌入式系统上，用于监控嵌入式系统中各子软件的运行状态；异常中断产生模块，由嵌入式系统的目标板上的CPLD实现，用于在各子软件异常中断或复位时产生中断；黑匣子，包括PSoC芯片、SRAM内存、非易失性存储器和供电模块，所述SRAM内存实时保存各子软件的运行状态和复位信息，所述PSoC芯片与所述CPLD和嵌入式系统的CPU进行交互，在嵌入式系统复位或死机时，从所述SRAM内存中读取保存的全部信息并保存在所述非易失性存储器中，同时标记最后一次记录的位置，以及根据指令从所述非易失性存储器中输出相关信息，所述供电模块用于在嵌入式系统掉电时为黑匣子供电。在上述黑匣子装置中，所述供电模块采用的是超级电容。在上述黑匣子装置中，所述PSoC芯片通过电源监控接口对嵌入式系统的处理器的电源进行监控，并将电源异常信息保存在所述SRAM内存中供嵌入式系统的CPU读取。在上述黑匣子装置中，还包括温度检测芯片，用于检测嵌入式系统的环境温度并发送给PSoC芯片，所述PSoC芯片将环境温度异常信息保存在所述SRAM内存中供嵌入式系统的CPU读取。在上述黑匣子装置中，子软件运行状态监控模块通过检测各个子软件模块的心跳包监控子软件的运行状态，当发生复位或子软件异常中断时，CPLD向PSoC芯片发出中断，嵌入式系统的CPU通过I2C总线向PSoC芯片发送复位或子软件异常中断信息，PSoC芯片读取I2C总线上传输的复位或子软件异常中断信息，并保存在所述SRAM内存中。在上述黑匣子装置中，所述PSoC芯片采用轮询方式获取嵌入式系统的CPU发送至黑匣子的指令以及I2C从设备的工作状态。本专利技术还提供了一种上述黑匣子装置的实现方法，包括以下步骤：嵌入式系统实时监控各子软件的运行状态；利用嵌入式系统的目标板上的CPLD，在嵌入式系统复位或子软件异常中断时产生中断；实时将各子软件的运行状态和复位信息保存在黑匣子中的SRAM内存中；黑匣子中的PSoC芯片与CPLD和嵌入式系统的CPU进行交互，在嵌入式系统复位或死机时，从所述SRAM内存中读取保存的全部信息并保存在黑匣子中的非易失性存储器中，同时标记最后一次记录的位置，以及根据指令从所述非易失性存储器中输出相关信息。在上述黑匣子装置的实现方法中，当发生复位或子软件异常中断时，CPLD向PSoC芯片发出中断，嵌入式系统的CPU通过I2C总线向PSoC芯片发送复位或子软件异常中断信息，PSoC芯片读取I2C总线上传输的复位或子软件异常中断信息，并保存在所述SRAM内存中。在上述黑匣子装置的实现方法中，所述PSoC芯片采用轮询方式获取嵌入式系统的CPU发送至黑匣子的指令以及I2C从设备的工作状态。在上述黑匣子装置的实现方法中，嵌入式系统的各个子软件在运行时，定时产生心跳包发送给子软件运行状态监控模块，当子软件运行状态监控模块在一定时间内没有收到子软件的心跳包时，写CPLD寄存器并产生中断给PSoC芯片。本专利技术，采用独立工作模块，使用时可以起到黑匣子记录和监控功能，可以监控时间、环境温度、CPU温度、电源状态、复位原因、CPU心跳等异常信息，可通过I2C总线对黑匣子进行管理、异常信息查询以及时钟同步，成本低，体积小，操作方便。所有嵌入式系统在设计时都可以把此模块预留进去，模块可用可不用都行，用的时候成本增加很小，不用则对成本基本没影响，非常方便排查嵌入式系统异常产生的原因，在研发阶段可以帮助研发人员了解系统故障原因，给研发人员提供快捷的调试手段。在工程实施过程中可以快速定位故障原因，为恢复现场争取宝贵时间。附图说明图1为本专利技术中黑匣子装置的结构框图；图2为本专利技术中黑匣子装置的工作原理图。具体实施方式本专利技术提供了一种嵌入式系统的黑匣子装置及其实现方法，可以在嵌入式系统产生异常中断或复位重新启动后，实现黑匣子一样的记录和监控功能，对于排查嵌入式系统异常中断或复位产生的原因非常实用和方便。下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做出详细的说明。如图1所示，本专利技术提供的嵌入式系统的黑匣子装置，由设置在嵌入式系统目标板10上的异常中断产生模块和与异常中断产生模块进行交互的黑匣子20组成。其中，黑匣子20是本专利技术的主要组成部分，利用黑匣子20记录嵌入式系统产生异常或复位的原因，并可通过黑匣子20输出这些异常或得位信息，方便调试人员查询并排查故障原因，使调试人员可以在快速地分析嵌入式系统异常或复位产生的原因的基础上，快速地定位和解决嵌入式系统的故障，快速恢复嵌入式系统的正常工作，防止类似的故障再次和多次重复发生，提高嵌入式系统的调试效率和开发效率。以下介绍实现本专利技术技术方案的几个优选的具体实施例。显然，以下所描述的具体实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。具体实施例1。再请参见图1，本专利技术中，嵌入式系统的目标板10上设有CPU(微处理器)11、CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice、复杂可编程逻辑器件)12和电源13三部分。其中，目标板上的CPLD实现了异常中断产生模块的功能，在嵌入式系统掉电、复位或各子软件异常中断时，产生中断给黑匣子20，之后黑匣子20利用GPIO(GeneralPurposeInputOutput，通用输入/输出)接口以及IRQ中断，获取并保存嵌入式系统掉电、复位或各子软件异常中断等异常信息，并在嵌入式系统掉电或复位重启时，将这样异常信息保存在非易失性存储器中。由于这些异常信息保存在黑匣子20上的非易失性存储器，因此可以供排查人员随时查询，快速分析复位或异常中断产生的原因。黑匣子20主要包括PSoC芯片21、温度检测芯片22、供电模块23、SRAM内存24和非易失性存储器25四个部分。供电模块23采用的是超级电容，用于在嵌入式系统掉电时为黑匣子供电，保证将黑匣子20获取到的异常信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入式系统的黑匣子装置，其特征在于，包括：子软件运行状态监控模块，设置在嵌入式系统上，用于监控嵌入式系统中各子软件的运行状态；异常中断产生模块，由嵌入式系统的目标板上的CPLD实现，用于在各子软件异常中断或复位时产生中断；黑匣子，包括PSoC芯片、SRAM内存、非易失性存储器和供电模块，所述SRAM内存实时保存各子软件的运行状态和复位信息，所述PSoC芯片与所述CPLD和嵌入式系统的CPU进行交互，在嵌入式系统复位或死机时，从所述SRAM内存中读取保存的全部信息并保存在所述非易失性存储器中，同时标记最后一次记录的位置，以及根据指令从所述非易失性存储器中输出相关信息，所述供电模块用于在嵌入式系统掉电时为黑匣子供电。

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式系统的黑匣子装置，其特征在于，包括：子软件运行状态监控模块，设置在嵌入式系统上，用于监控嵌入式系统中各子软件的运行状态；异常中断产生模块，由嵌入式系统的目标板上的CPLD实现，用于在各子软件异常中断或复位时产生中断；黑匣子，包括PSoC芯片、SRAM内存、非易失性存储器和供电模块，所述SRAM内存实时保存各子软件的运行状态和复位信息，所述PSoC芯片与所述CPLD和嵌入式系统的CPU进行交互，在嵌入式系统复位或死机时，从所述SRAM内存中读取保存的全部信息并保存在所述非易失性存储器中，同时标记最后一次记录的位置，以及根据指令从所述非易失性存储器中输出相关信息，所述供电模块用于在嵌入式系统掉电时为黑匣子供电。2.如权利要求1所述的嵌入式系统的黑匣子装置，其特征在于，所述供电模块采用的是超级电容。3.如权利要求1所述的嵌入式系统的黑匣子装置，其特征在于，所述PSoC芯片通过电源监控接口对嵌入式系统的处理器的电源进行监控，并将电源异常信息保存在所述SRAM内存中供嵌入式系统的CPU读取。4.如权利要求1所述的嵌入式系统的黑匣子装置，其特征在于，还包括温度检测芯片，用于检测嵌入式系统的环境温度并发送给PSoC芯片，所述PSoC芯片将环境温度异常信息保存在所述SRAM内存中供嵌入式系统的CPU读取。5.如权利要求1所述的嵌入式系统的黑匣子装置，其特征在于，子软件运行状态监控模块通过检测各个子软件模块的心跳包监控子软件的运行状态，当发生复位或子软件异常中断时，CPLD向PSoC芯片发出中断，嵌入式系统的CPU通过I2C总线向PSoC芯片发送复位或子软件异常中断信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，李传宝，胡川，郭建秀，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42