【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯片故障检测领域，更具体地，涉及一种主控芯片故障自动检测系统。
技术介绍
1、芯片故障是指芯片在工作中出现的异常现象,导致芯片无法正常工作，这种故障可能是由于芯片设计缺陷、制程问题、电压过高或过低、过热等原因引起的，
2、芯片故障可能导致系统崩溃、数据丢失、硬件损坏等问题,对电子设备的使用造成严重影响，因此，对芯片故障进行检测和修复是保障电子设备正常运行的重要措施。
3、长期以来，芯片故障检测主要依靠人工巡检和自动检测系统，人工巡检是指工作人员通过观察和测试来检查芯片是否正常工作，人工巡检效率低下，容易出错，现有的一些检测方法是基于指令基于指令的测试系统通过运行一系列预设的测试指令来检测芯片的功能和性能，这些指令可以在芯片外部生成，并通过外部测试设备发送给芯片，基于指令的测试系统可以检测芯片在不同指令下的运行状态，以发现故障；或使用边界扫描测试系统通过在芯片的输入输出端口上添加扫描单元，以检测芯片的边界条件下的故障，边界扫描测试系统可以检测芯片在极端条件下的性能，以及是否存在制造缺陷或老化问题，这种检测方法缺乏全面性。
4、现有的芯片故障检测技术系统包括微处理器和可编程逻辑芯片，检测方法包括以下步骤：向芯片发送电信号，由芯片接收电信号后发出，通过检测芯片接收的电信号和发出的电信号的一致性判断芯片是否存在故障；当芯片接收的电信号和发出的电信号不一致时，存在故障，但该方法无法实现智能检测，人为干预操作的风险大，而且芯片运行过程的外部参数检测无法实时监控，或者将一些正常运行的情况误判为
技术实现思路
1、为了克服现有技术无法实现智能检测，人为干预操作的风险大，而且芯片运行过程的外部参数检测无法实时监控，或者将一些正常运行的情况误判为故障，导致故障检测精确度低，缺乏可扩展性无法对出现类似的故障问题做并行诊断处理等问题，本专利技术提出了一种主控芯片故障自动检测系统能够对主控芯片运行的内外部进行全面的检测，并应用多种算法提高检测系统的智能化水平，提高检测的效率和精确度。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供一种主控芯片故障自动检测系统，包括：数据采集模块、数据处理模块、故障诊断模块、反馈调整模块、可视化报告模块、存储模块和系统管理模块，所述系统管理模块与存储模块双向连接，所述数据采集模块包括硬件采集子模块和软件采集子模块，所述数据采集模块负责从主控芯片中实时采集各种参数数据；所述数据处理模块负责对数据采集模块采集的参数数据进行处理，并将参数数据转换成适合进行故障诊断的格式和类型；所述故障诊断模块负责利用数据处理模块处理后的参数数据来对主控芯片是否出现故障进行诊断；所述反馈调整模块根据故障诊断模块的诊断结果为数据采集模块和数据处理模块提供反馈；所述可视化报告模块负责生成可视化的报告和警报；所述存储模块负责存储主控芯片的参数数据、故障诊断报告这些信息可以用于后续的数据分析和故障预测；所述系统管理模块负责系统的配置、监控和管理，包括对各个模块的控制和协调，以及系统的安全性、稳定性和可用性的保障。
4、优选地，所述硬件采集子模块包括电压传感器单元、电流传感器单元和温度传感器单元，硬件采集子模块对主控芯片的外部运行参数进行采集，电压、电流和温度是衡量主控芯片正常运行的重要参数，当这些参数出现异常时主控芯片就会发生故障，检测这些参数可以保证主控芯片在安全的环境下运行。
5、优选地，所述软件采集子模块采用mscan算法，软件采集子模块对主控芯片的内部逻辑功能进行采集。
6、优选地，mscan算法通过扫描主控芯片中的每个存储单元，对每个单元进行读写操作，具体为：
7、将0写入每个单元；从每个单元读取0； 将1写入每个单元；从每个单元读取1；
8、如果读取的值与写入的值不一致，则该存储单元存在故障，采集故障的地址和类型，通过在参数采集模块对主控芯片的外部运行参数和内部逻辑功能同时进行检测，使得对主控芯片的故障检测更全面。
9、优选地，数据处理模块使用pca算法，pca算法采用方差最大化，其具体为：
10、s1:计算参数数据矩阵x的协方差矩阵s；
11、s2:计算协方差矩阵s的特征值和特征向量；
12、s3:按照特征值从大到小的顺序，选取前r（r<n)个特征向量，组成投影矩阵;
13、s4:将参数数据矩阵x投影到选取的r个特征向量构成的空间中，得到降维后的数据矩阵，x'=xw;
14、其中，x'是降维后的数据矩阵，w是选取的r个特征向量组成的矩阵，得到的x'数据矩阵每一行代表一个样本，每一列代表一个特征，采用pca算法可以有效地降低数据的维度，降低数据的复杂性和冗余度简化了参数数据。
15、优选地，所述故障诊断模块决策树生成算法模型采用c4.5算法，特征选择使用信息增益比：
16、gr(x',a)=g(x',a)/ha(x')
17、其中，a为x'数据矩阵特征，gr(x',a)为信息增益比，g(x',a)为信息增益是经验熵h (x')与特征a给定条件下x'的经验条件熵h (x'|a) 之差，
18、ha(x')=-∣x'∣/∣x'i∣•log2•∣x'∣/∣x'i∣，n是特征x'取值的个数，计算每一个特征信息增益比，根据信息增益比最大将数据矩阵划分为两个子集，每个子集对应一个分支节点，在每个分支节点上，根据该节点的特征取值创建相应的分支，记录分类的特征到决策树中，然后在特征标签集中删除该特征，表示已经使用过该特征，重复以上步骤，直到满足停止条件为止，停止条件可以是以下两种情况之一：一是子集中所有样本都属于同一类别，二是所有特征都已经使用过，递归生成决策树，在构建好决策树后，将其应用于新的数据集样本进行故障诊断，对于每个输入数据集样本，决策树会根据其特征进行分类预测，并输出预测结果，根据预测结果可以判断是否存在故障。决策树算法模型稳定性较好，决策树是基于样本的统计性质生成的，因此其结果相对稳定，即使数据中有微小的变化，也不会导致完全不同的树生成。
19、优选地，所述故障诊断模块利用c4.5算法模型来诊断主控芯片故障，故障诊断模块能够将故障诊断结果输出到可视化报告模块，自动触发警报和提醒用户采取其它应对措施。触发的报警可以更好的提醒用户主控芯片有故障，进而采取有效的应对措施。
20、优选地，所述反馈调整模块使用反向传播bp算法，如果检测到某一类型的故障频繁发生，反馈调整模块需要调整数据采集模块以更频繁地采集相关参数数据；或者调整数据处理模块以更好地处理这些参数数据，重新构建新的参数数据矩阵并方差最大化得到新的降维矩阵，生成新的决策树模型对参数数据重新诊断。通过反馈调整模块优化了数据采集模块和数据处理模块的采集和处理方式，会使芯片的故障诊断更加准确。
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【技术保护点】
1.一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于，包括：数据采集模块（1）、数据处理模块（2）、故障诊断模块（3）、反馈调整模块（4）、可视化报告模块（5）、存储模块（6）和系统管理模块（7），所述系统管理模块（7）与存储模块（6）双向连接，所述数据采集模块（1）包括硬件采集子模块（11）和软件采集子模块（12），所述数据采集模块（1）负责从主控芯片实时采集各种参数数据；所述数据处理模块（2）负责对数据采集模块（1）采集的参数数据进行处理，并将参数数据转换成适合进行故障诊断的格式和类型；所述故障诊断模块（3）负责利用数据处理模块（2）处理后的参数数据来对主控芯片是否出现故障进行诊断；所述反馈调整模块（4）根据故障诊断模块（3）的诊断结果为数据采集模块（1）和数据处理模块（2）提供反馈；所述可视化报告模块（5）负责生成可视化的报告和警报；所述存储模块（6）负责存储主控芯片的参数数据、故障诊断报告这些信息用于后续的数据分析和故障预测；所述系统管理模块（7）负责系统的配置、监控和管理，包括对各个模块的控制和协调，以及系统的安全性、稳定性和可用性的保障。
2.根据权利要求1所述的
3.根据权利要求1所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于，所述软件采集子模块（12）采用MSCAN算法，所述软件采集子模块（12）用于对主控芯片的内部逻辑功能进行采集。
4.根据权利要求3所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于， MSCAN算法通过扫描主控芯片中的每个存储单元，对每个单元进行读写操作，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于，所述数据处理模块（2）使用PCA算法。
6.根据权利要求5所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于，所述PCA算法采用方差最大化，其具体为：
7.根据权利要求1所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于，所述故障诊断模块（3）使用决策树算法模型，对数据处理模块（2）处理后的参数数据进行处理，诊断主控芯片是否出现故障。
8.根据权利要求7所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于,，所述的决策树算法模型采用C4.5算法，特征选择使用信息增益比：
9.根据权利要求1所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于, 所述反馈调整模块（4）使用反向传播BP算法，通过链式求导法则计算故障诊断模块（3）实际输出结果与理想结果之间的损失函数对每个权重参数或偏置项的偏导数，然后根据反向传播BP算法逐层反向地更新权重或偏置项，它采用了前向-后向传播的训练方式，通过不断调整模型中的参数，使损失函数达到收敛，检测到某一类型的故障频繁发生，反馈调整模块需要调整数据采集模块以更频繁地采集相关参数数；或者调整数据处理模块以更好地处理这些参数数据，重新构建新的参数数据矩阵并方差最大化得到新的降维矩阵，生成新的决策树模型对参数数据重新诊断。
...【技术特征摘要】
1.一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于，包括：数据采集模块（1）、数据处理模块（2）、故障诊断模块（3）、反馈调整模块（4）、可视化报告模块（5）、存储模块（6）和系统管理模块（7），所述系统管理模块（7）与存储模块（6）双向连接，所述数据采集模块（1）包括硬件采集子模块（11）和软件采集子模块（12），所述数据采集模块（1）负责从主控芯片实时采集各种参数数据；所述数据处理模块（2）负责对数据采集模块（1）采集的参数数据进行处理，并将参数数据转换成适合进行故障诊断的格式和类型；所述故障诊断模块（3）负责利用数据处理模块（2）处理后的参数数据来对主控芯片是否出现故障进行诊断；所述反馈调整模块（4）根据故障诊断模块（3）的诊断结果为数据采集模块（1）和数据处理模块（2）提供反馈；所述可视化报告模块（5）负责生成可视化的报告和警报；所述存储模块（6）负责存储主控芯片的参数数据、故障诊断报告这些信息用于后续的数据分析和故障预测；所述系统管理模块（7）负责系统的配置、监控和管理，包括对各个模块的控制和协调，以及系统的安全性、稳定性和可用性的保障。
2.根据权利要求1所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于，所述硬件采集子模块（11）包括电压传感器单元（111）、电流传感器单元（112）和温度传感器单元（113），所述硬件采集子模块（11）用于对主控芯片的外部运行参数进行采集。
3.根据权利要求1所述的一种主控芯片故障自动检测系统，其特征在于，所述软件采集子模块（12）采用mscan算法，所述软件采集子模块（12）用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：何婉婷，
申请(专利权)人：广东全芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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