嵌入式设备的通信故障检测研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 嵌入式设备的通信故障检测研究 摘要：嵌入式设备使用高效、方 便，应用广泛。嵌入式设备在应用的系 统中起着重要的控制决策作用，所以有 必要及时检测防止嵌入式设备发生故障， 保障嵌入式设备的正常、稳定工作。本 文进行了嵌入式设备故障检测和诊断硬 件和软件设计，具有很强的工程应用性， 在实践中具有较高的应用价值。 中国论文网 /4/view-12743851.htm 关键词：嵌入式设备 通信 故障 检测 0 引言 嵌入式设备使用高效、方便，在 现代工业控制领域，嵌入式设备可以根 据系统特殊使用要求，通过多通讯接口 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 接入系统进行工作。嵌入式设备使用方 便，同时技术先进、结构复杂，具有较 多功能，嵌入式设备在应用的系统中起 着重要的控制决策作用。所以，防止嵌 入式设备发生故障，保证嵌入式设备能 够正常、持续地工作是十分重要的，在 应用嵌入式设备时需要对嵌入式设备进 行及时的故障检测和监测，在应用中有 着极为重要的现实的意义。 嵌入式设备具有体积小、重量轻、 功耗低便于移动的特点，所以经常根据 需要，把嵌入式设备接入到应用系统中 进行工作。为了保障嵌入式设备正常功 能的发挥，需要有可行的嵌入式设备故 障检测方法。本文对多串行通讯嵌入式 设备故障检测进行了研究，提出充分利 用嵌入式设备多串行通讯资源，实现对 嵌入式设备故障检测和故障诊断的方法， 以保障嵌入式设备的有效使用。本文基 于对车载 GPS 导航系统故障检测的研 究，从故障检测和诊断系统的硬件设计、 故障检测和诊断系统的故障检测和诊断 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 方法及故障检测和诊断系统的软件实现 三个方面，提出了对嵌入式设备进行故 障检测的方法。本文的研究可以被其他 嵌入式设备故障检测所借鉴，在实践中 有着重要的应用价值。 1 嵌入式设备故障检测的依据 对嵌入式设备进行故障检测，主 要是利用嵌入式设备多串行通讯资源， 基于以下的数据基础：串行通讯接口 传输数据内容质量，反映了嵌入式系统 整机通讯性能。所以通过数据质量可以 判断是否存在故障。通过串行交互式通 讯方式判断嵌入式设备系统反馈信息， 对反馈信息进行检测，就可以判定嵌入 式设备是否存在故障。串行通讯数据 在嵌入式设备各元件中传输，所以串行 通讯数据的质量反映了嵌入式设备是否 完好，如果串行通迅数据有问题，说明 嵌入式设备可能出现故障，根据通读数 据的异常可以判断嵌入式设备故障的种 类。 2 嵌入式设备故障检测的硬件设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 计 本文的研究对象是一种车载 GPS 导航系统，车载 GPS 导航系统主要在 野外环境下使用，车载 GPS 导航系统 有多个串行通信接口，通过串行通信接 口进行工作，实现野外工作的定位、导 航。硬件设计的实现，是为了通过 GPS 导航系统故障检测设备硬件设计提供六 个串行通讯口资源，通过 GPS 导航系 统故障检测设备硬件设计建立数据传输 通道的连接，通过数据质量对 GPS 导 航系统进行故障检测。 车载 GPS 导航系统故障检测设 备进行中央处理单元设计时，采用嵌入 式 CPU 模块 ETX 为车载 GPS 导航系统 故障检测设备中央处理单元。在车载 GPS 导航系统故障检测设备设计中，由 于 ETX 模块提供的串行通讯口资源功 能有限，有限的通讯口使得故障检测硬 件设计在技术上无法实现，需要进行扩 展串行通讯口。在进行车载 GPS 导航 系统故障检测设备设计时，需要了解 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 ETX 模块中断资源并进行利用，对 ETX 模块总线资源也需要进行评估和充 分利用，在了解现有资源的基础上，根 据短缺情况，基于 ISA 总线进行串口的 扩展，进行车载 GPS 导航系统故障检 测设备硬件设计。车载 GPS 导航系统 故障检测设备设计时，异步串行接口芯 片 TL16C5544 被用来进行串口的扩展， 使用 CPLD 芯片进行多串口中断源和地 址译码控制。 在车载 GPS 导航系统故障检测 设备设计中，异步串行接口芯片 TL16C554 进行嵌入式设备数据的串/并 切换。一片 TL16C554 由 4 个增强型 TL16C550 异步通讯单元构成，4 个增 强型 TL16C550 异步通讯单元可以扩展， 通过扩展形成 4 路 UART 接口。在用异 步通讯单位进行 4 路 UART 接口扩展时， 芯片选通管脚（CSAD）根据需要分 别选通 UART 接口。车载 GPS 导航系 统故障检测设备设计中程序读写 TL16C554 内部寄存器控制，车载 GPS -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 导航系统故障检测设备设计中寄存器的 选取由 ISA 总线地址线低三位（SA02） 实现。 车载 GPS 导航系统故障检测设 备设计中，CPLD 主要用于设计地址译 码电路和多中断源控制电路。对宏单元 和管脚进行硬件设计时，使用 EPM7032 款芯片进行设计。为使检测 设备选中扩展的 4 路 UART 接口，输入 译码电路要利用地址线 SA，在译码电 路输出设计中，将译码电路输出分别连 至异步串行接口芯片 TL16C554 的四个 片选端（CSAD） 。车载 GPS 导航系 统故障检测设备设计中，中断请求通过 ISA 总线的 IRQ5 进行，CPU 检测中断 端口的 IIR 寄存器来判断中断的串行端 口，通过中断处理程序对中断进行处理。 为防止嵌入式设备检测时中断阻塞发生， 通过中断允许寄存器（IER）屏蔽端口 中断，这样 CPU 就可以顺利进行中断 处理程序。 3 嵌入式设备故障检测和诊断方 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 法研究 嵌入式设备故障检测，一般采用 定性分析方法分析故障的性质，本文研 究通过故障树方法进行嵌入式设备故障 的检测。 嵌入式设备具有较高的技术含量， 对嵌入式设备的用户来说是难以清晰了 解的，嵌入式设备内部电路技术先进， 原理复杂，涉及跨学科的学识，用户很 难全面了解嵌入式设备的原理和结构。 嵌入式设备元件很多，连接复杂，电路 板间具有耦合效应，所以进行嵌入式设 备故障的定量检测是非常复杂的。为了 进行恰当的处理，在嵌入式设备故障检 测中，首先需要采用定性分析的方法确 定嵌入式设备故障的性质。故障的检测 与分析是依靠“ 发送-接收 -判断”的模式 来实现的。分析嵌入式设备的功能是否 正常，根据输入输出检测数据，与设定 的正常状态数据进行对比，定性预测嵌 入式设备的表现是否正常。嵌入式设备 接口资源是面向用户进行设计的，所以 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 采用串行通讯口进行嵌入式设备故障检 测。 嵌入式设备故障检测与诊 断，可以采用故障树的分析方法实现。 进行嵌入式设备的故障树分析，以数据 传输路径为故障检查的依据，依次检测 串口通讯故障，建立嵌入式设备故障树 检测模型。向嵌入式设备发出检测数据， 根据嵌入式设备反馈数据，比较检测前 设定的正常设备设定数据，判定嵌入式 设备反馈数据是否正常，诊断嵌入式设 备是否存在故障，如发生故障根据反馈 数据与设定数据的差异寻找故障原因。 在嵌入式设备故障分析中，采用故障树 分析方法时，将把嵌入式设备故障定位 到板级，这样可以有利于故障数分析在 板与板之间依次进行。 4 嵌入式设备故障检测与诊断的 软件设计 嵌入式设备故障检测与诊断软件 采用模块化设计，以嵌入式设备故障检 测与诊断软件为核心，从底层嵌入式设 备故障检测与诊断测试硬件驱动，到嵌 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 入式设备故障检测与诊断应用程序开发 在内的所有环节。嵌入式设备故障检测 与诊断软件设计中，嵌入式设备故障检 测与诊断驱动层，沟通了嵌入式设备故 障检测与诊断软件设计平台和硬件设备， 嵌入式设备故障检测与诊断驱动层由接 口驱动和 Windows API 组成。嵌入式设 备故障检测与诊断软件设计中为了达到 较好的人机交互效果，采用 Windows 7 操作系统进行嵌入式设备故障检测和诊 断程序操作。在本文研究中，嵌入式设 备故障检测与诊断软件主要通过 VC+ 来进行设计，这样可以有效地减小代码 的编写量。嵌入式设备故障检测与诊断 软件中，嵌入式设备故障树以对象类表 示，包括嵌入式设备故障树相关信息、 规则库、解释模块等。为保证嵌入式设 备故障检测与诊断时串行通讯的可靠性， 嵌入式设备故障检测与诊断软件设计中