一種單板信息監控裝置及分布式單板信息監控系統的製作方法
2023-07-02 17:13:51
專利名稱：一種單板信息監控裝置及分布式單板信息監控系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及嵌入式系統環境信息監控領域，特別涉及一種單板信息監控裝置及分 布式單板信息監控系統。
背景技術：
目前嵌入式系統隨著功能的強大變得日益複雜，單板上的晶片越來越多，為了更 好的監控各個器件周邊的環境信息，往往在嵌入式系統中存在大量的溫度傳感器，溼度傳 感器，電壓功率傳感器等裝置。主CPU可以通過相應總線接口訪問各個監控器件，但是當主 CPU出現故障時，環境信息就沒辦法被反饋給用戶，用戶沒辦法知道當時的環境信息，從而 不利於設備維護。為此，在嵌入式系統中專門增加了獨立於主CPU的用於搜集處理上述環 境信息的監控單元，監控單元主要由監控CPU和外圍電路組成，這樣主CPU發生故障時，仍 然可以通過監控單元獲取到嵌入式系統內的環境信息反饋給用戶，這種技術方案在華為技 術有限公司的申請號為200710064113. 8，發明名稱為「一種實現單板維護和監控的方法及 系統」的專利申請中被公開，但是在這樣的系統中，如果主CPU工作正常但監控單元本身出 現故障，用戶同樣無法獲取環境信息，從而不利於用戶進行設備維護。
發明內容
本發明提供一種單板信息監控裝置及分布式單板信息監控系統，用以解決在採用 獨立於主CPU的監控單元的嵌入式系統中，由於監控單元本身故障而導致的用戶無法獲取 到環境信息的問題。本發明技術方案包括一種單板信息監控裝置，包括監控器件，用於搜集單板上器件的環境信息；監控單元，用於獲取監控器件搜集的所述環境信息，將其發送給主CPU ；主CPU，用於監測監控單元的工作狀態，當監測到監控單元發生故障時，進行監控 通道的切換，連通監控器件，獲取監控器件搜集的所述環境信息。進一步地，還包括切換開關，用於在主CPU的控制下進行監控通道的切換，將監控器件與監控單元 連通，或與主CPU連通。進一步地，所述監控通道採用I2C總線實現；所述監控單元通過RS232總線與所述 主CPU連通。進一步地，所述環境信息為溫度、溼度、電壓及功率信息中的一種或多種。一種分布式單板信息監控系統，包括主控板和至少一個業務板，所述主控板中的 監控單元與所述業務板中的監控單元連通，所述主控板中的主CPU與所述業務板中的主 CPU連通；其中，各業務板中的監控單元搜集本板環境信息並上傳到主控板中的監控單元，主控板中的監控單元搜集本板環境信息，將本板環境信息與接收到的各業務板環境信息傳 送給本板主CPU。進一步地，當所述業務板的主CPU檢測到本板的監控單元發生故障時，控制本板 切換開關切換監控通道，與本板監控器件連通，獲取監控器件搜集的本板的環境信息，將其 發送給所述主控板的主CPU。進一步地，當所述主控板的主CPU檢測到本板的監控單元發生故障時，控制本板 切換開關切換監控通道，與本板監控器件連通，獲取監控器件搜集的本板的環境信息；同 時，所述主控板的主CPU向各業務板的主CPU發送切換命令，各業務板的主CPU收到切換命 令後控制本板切換開關切換監控通道，獲取監控器件搜集的本板的環境信息，將其發送給 所述主控板的主CPU。進一步地，當所述主控板的監控單元檢測到所述業務板的監控單元發生故障時， 將該故障信息傳送給主控板上的主CPU，所述主控板的主CPU向所述監控單元發生故障的 業務板的主CPU發送切換命令，所述監控單元發生故障的業務板的主CPU收到切換命令後 控制本板切換開關切換監控通道，獲取監控器件搜集的本板的環境信息，將其發送給所述 主控板的主CPU。進一步地，還包括備用主控板；當主用主控板的主CPU檢測到本板的監控單元發 生故障時，發起主備倒換，備用主控板收到請求後會變為主用狀態成為新的主用主控，各業 務板中的監控單元搜集本板環境信息並上傳到新的主用主控板中的監控單元，新的主用主 控板中的監控單元搜集本板環境信息，將本板環境信息與接收到的各業務板環境信息傳送 給本板主CPU。進一步地，所述主控板的主CPU和所述業務板的主CPU通過帶外乙太網通訊鏈路 相連；所述主控板的監控單元與所述業務板的監控單元之間通過控制器區域網路CAN總線 連通；所述主控板或所述業務板的監控單元通過RS232總線與本板的主CPU連通。進一步地，所述主控板中的監控單元與所述業務板中的監控單元之間通過互為備 份的兩條控制器區域網路CAN總線連通。本發明有益效果如下在採用獨立於主CPU的監控單元的嵌入式系統中，採用本發明所述技術方案後， 在監控單元故障時，主CPU能夠自動接管監控單元的環境監控工作，使用戶仍然可以及時 了解環境信息，與現有技術相比，大大提高了嵌入式系統的易用性和可維護性。
圖1為本發明所述單板信息監控裝置一個較佳實施例的結構框圖；圖2為本發明所述分布式單板信息監控系統實施例一的結構框圖；圖3為本發明所述分布式單板信息監控系統實施例二的結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實現過程予以進一步詳細的說明。請參閱圖1，該圖為本發明所述單板信息監控裝置一個較佳實施例的結構框圖，其 包括用來進行主運算的主CPU (Central Processing Unit，中央處理器)1、專門用來監控的監控單元2、一個或多個用來搜集單板上器件的環境信息的監控器件4 ；主CPU和監控單元 之間有監控信息傳送通道11 ；監控器件4通過監控總線12連接到一個二選一切換開關3， 切換開關3通過監控總線12分別與主CPUl和監控單元2相接，所述切換開關3受主CPUl 控制。在監控單元2正常工作時，切換開關3處於使監控器件4與監控單元2連通的狀 態，監控單元2通過監控總線12訪問監控器件4，獲取監控器件搜集到的環境信息，該環境 信息為溫度、溼度、電壓、功率等信息中的一種或多種，然後將獲取到的環境信息發送給主 CPU1，用戶可以通過在主CPUl上執行查詢命令查詢到該環境信息。當監控單元2故障時，主CPUl上的監控單元狀態檢測模塊能夠發現該故障，於是 控制切換開關3進行切換，使之處於使監控器件4與主CPUl連通的狀態，主CPUl通過監控 總線12訪問監控器件4，獲取監控器件4搜集到的環境信息，該環境信息為溫度、溼度、電 壓、功率等信息中的一種或多種，用戶可以通過在主CPUl上執行查詢命令查詢到該環境信 肩、ο由於目前很多監控器件都支持I2Canter_htegrated Circuit)協議，因此本實 施例中監控總線12採用I2C總線實現；另外，由於目前多數嵌入式處理器都支持串口，因此 本實施例中所述監控信息傳送通道11採用RS232總線實現。請參閱圖2，該圖為本發明所述分布式單板信息監控系統實施例一的結構框圖，其 包括一個帶有上述單板信息監控裝置的主控板21和至少一個帶有上述單板信息監控裝置 的業務板22;其中，主控板21中的監控單元212和業務板22中的監控單元222通過監控單元互聯通 道32相連；主控板21中的主CPU211和各業務板22中的主CPU221通過帶外乙太網通訊鏈 路31相連；各業務板22中的監控單元222通過本板的監控器件2M搜集本板環境信息，將 搜集到的環境信息通過監控單元互聯通道32上傳到主控板21的監控單元212 ；主控板21 的監控單元212搜集本板的環境信息，將本板的環境信息與接收到的各業務板22的環境信 息通過監控信息傳送通道2111傳送給本板的主CPU211。當業務板22的監控單元222發生故障時，本板主CPU221上的監控單元狀態檢測 模塊能檢測到該故障，進而控制本板切換開關223進行監控總線2212的切換，切換之後，該 業務板的環境信息由主CPU221通過監控總線2212訪問監控器件2M進行搜集，並通過帶 外乙太網通訊鏈路31傳送給主控板21上的主CPU211。當主控板21的監控單元212發生故障時，本板主CPU211上的監控單元狀態檢測 模塊能檢測到該故障，進而控制本板切換開關213進行監控總線2112的切換，切換之後，該 主控板21上的環境信息由主CPU211通過監控總線2112訪問監控器件214進行搜集；同時， 主控板21的主CPU211通過帶外乙太網通訊鏈路31向所有業務板22的主CPU221發送切 換命令，業務板22的主CPU221收到切換命令後控制本板切換開關223進行監控總線2212 的切換，切換之後，該業務板22的環境信息由主CPU221搜集，並通過帶外乙太網通訊鏈路 31傳送給主控板21的主CPU211。上述各業務板22中的監控單元狀態檢測是由本板上的主CPU221實現的，進一步 地，該功能也可由主控板21的監控單元212來實現，下面對這種實現方式予以詳細描述將分布於各個業務板22的主CPU221上的監控單元狀態檢測模塊省略，而在主控板21的監控單元212上設置監控單元狀態檢測模塊。當各業務板22上的監控單元222故 障時，則主控板21的監控單元212上的監控單元狀態檢測模塊能檢測到該故障，進而通過 監控信息傳送通道2111傳送該故障信息給主控板21上的主CPU211，主控板21的主CPU211 通過帶外乙太網通訊鏈路31向相應的業務板22的主CPU221發送切換命令，業務板22的 主CPU221收到切換命令後控制本板切換開關223進行監控總線2212的切換，切換之後，該 業務板22的環境信息由主CPU221搜集，並通過帶外乙太網通訊鏈路31傳送給主控板21 上的主CPU211。這種實現方式省去了業務板22上監控單元222和本板的主CPU221之間的 監控信息傳送通道2211，便於軟硬體設計。請參閱圖3，該圖為本發明所述分布式單板信息監控系統實施例二的結構框圖，其 包括一個帶有上述單板信息監控裝置的主用主控板21，一個帶有上述單板信息監控裝置的 備用主控板23和至少一個帶有上述單板信息監控裝置的業務板22。當主用主控板21的主CPU211檢測到本板的監控單元212發生故障時，可以通過 發起主備倒換，使備用主控板23變為主用狀態，成為新的主用主控，各業務板22中的監控 單元222搜集本板環境信息並上傳到新的主用主控板23中的監控單元232，新的主用主控 板23中的監控單元232搜集本板環境信息，將本板環境信息與接收到的各業務板22的環 境信息傳送給本板主CPU231。這樣，各個業務板22仍然可以通過本板上的監控單元222搜 集本板監控信息，從而降低了主控板21上監控單元212故障後對整個系統的影響。由於CAN(ControIler Area Network，控制器區域網路)總線具有高可靠性和良好 的錯誤檢測能力，並被廣泛地應用於工業自動化、船舶、醫療設備、工業設備等方面，其能夠 為分布式控制系統實現各節點之間實時、可靠的數據通信提供強有力的技術支持，因此本 發明分布式單板信息監控系統實施例中的監控單元互聯通道32優選CAN總線實現。進一 步地，為避免因為CAN總線本身或者監控單元上的CAN控制器故障，可在各個監控單元上設 置有2個CAN控制器，在分布式單板信息監控系統內形成2條互為備份關係的CAN總線結 構。由於目前多數嵌入式處理器都支持串口，因此本發明分布式單板信息監控系統實 施例中主控板21或所述業務板22的監控單元通過RS232總線與本板的主CPU連通。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精 神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種單板信息監控裝置，其特徵在於，包括監控器件，用於搜集單板上器件的環境信息；監控單元，用於獲取監控器件搜集的所述環境信息，將其發送給主CPU ；主CPU，用於監測監控單元的工作狀態，當監測到監控單元發生故障時，進行監控通道 的切換，連通監控器件，獲取監控器件搜集的所述環境信息。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括切換開關，用於在主CPU的控制下進行監控通道的切換，將監控器件與監控單元連通， 或與主CPU連通。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述監控通道採用I2C總線實現；所述 監控單元通過RS232總線與所述主CPU連通。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述環境信息為溫度、溼度、電壓及功率信 息中的一種或多種。
5.一種分布式單板信息監控系統，其特徵在於，包括主控板和至少一個業務板，所述主 控板中的監控單元與所述業務板中的監控單元連通，所述主控板中的主CPU與所述業務板 中的主CPU連通；其中，各業務板中的監控單元搜集本板環境信息並上傳到主控板中的監控單元，主控 板中的監控單元搜集本板環境信息，將本板環境信息與接收到的各業務板環境信息傳送給 本板主CPU。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，當所述業務板的主CPU檢測到本板的監控單元發生故障時，控制本板切換開關切換監 控通道，與本板監控器件連通，獲取監控器件搜集的本板的環境信息，將其發送給所述主控 板的主CPU。
7.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，當所述主控板的主CPU檢測到本板的監控單元發生故障時，控制本板切換開關切換監 控通道，與本板監控器件連通，獲取監控器件搜集的本板的環境信息；同時，所述主控板的 主CPU向各業務板的主CPU發送切換命令，各業務板的主CPU收到切換命令後控制本板切 換開關切換監控通道，獲取監控器件搜集的本板的環境信息，將其發送給所述主控板的主 CPU。
8.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，當所述主控板的監控單元檢測到所述業務板的監控單元發生故障時，將該故障信息傳 送給主控板上的主CPU，所述主控板的主CPU向所述監控單元發生故障的業務板的主CPU發 送切換命令，所述監控單元發生故障的業務板的主CPU收到切換命令後控制本板切換開關 切換監控通道，獲取監控器件搜集的本板的環境信息，將其發送給所述主控板的主CPU。
9.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，還包括備用主控板；當主用主控板的主CPU檢測到本板的監控單元發生故障時，發起主備倒換，備用主控 板收到請求後會變為主用狀態成為新的主用主控，各業務板中的監控單元搜集本板環境信 息並上傳到新的主用主控板中的監控單元，新的主用主控板中的監控單元搜集本板環境信 息，將本板環境信息與接收到的各業務板環境信息傳送給本板主CPU。
10.如權利要求5至9中任意一項所述的系統，其特徵在於，所述主控板的主CPU和所述業務板的主CPU通過帶外乙太網通訊鏈路相連；所述主控板的監控單元與所述業務板的 監控單元之間通過控制器區域網路CAN總線連通；所述主控板或所述業務板的監控單元通 過RS232總線與本板的主CPU連通。
11.如權利要求10所述的系統，其特徵在於，所述主控板中的監控單元與所述業務板 中的監控單元之間通過互為備份的兩條控制器區域網路CAN總線連通。
全文摘要
本發明公開了一種單板信息監控裝置及分布式單板信息監控系統，所述裝置包括用於搜集單板上器件的環境信息的監控器件，用於獲取該環境信息將其發送給主CPU的監控單元，用於在監控單元發生故障時，進行監控通道的切換，獲取監控器件搜集的所述環境信息的主CPU。所述系統包括主控板和至少一個業務板，主控板中的監控單元與業務板中的監控單元連通，主控板中的主CPU與業務版中的主CPU連通，各業務板中的監控單元搜集本板環境信息並上傳到主控板中的監控單元，主控板中的監控單元搜集本板環境信息，將本板環境信息與接收到的各業務板環境信息傳送給本板主CPU。本發明大大提高了嵌入式系統的易用性和可維護性。
文檔編號H04L12/40GK102088366SQ20101056542
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者仇潛 申請人:中興通訊股份有限公司