專利名稱：一種具有自診斷功能的處理器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種針對(duì)系統(tǒng)高安全性，穩(wěn)定性運(yùn)行而設(shè)計(jì)的自診斷功能的處理器，具 體說(shuō)是一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)包括電源供電電壓、FLASH、內(nèi)存、總線、上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位和看門狗 復(fù)位自診斷的自診斷功能的處理器。可應(yīng)用于核電站等大型工程領(lǐng)域，能夠保證系統(tǒng)的高 安全性、穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，高度可靠的電子元器件、精 良的制造工藝、完備的冗余手段、先進(jìn)的自診斷技術(shù)加上先進(jìn)的控制理論的應(yīng)用，使得 DCS (Digital Control System)主處理器的控制功能由原來(lái)的簡(jiǎn)單控制提升到一個(gè)全新的 層面，為執(zhí)行簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的控制策略提供了功能強(qiáng)大的控制手段。但是，由于系統(tǒng)的安全 性、穩(wěn)定性、自診斷的覆蓋范圍和其它一些因素，目前國(guó)內(nèi)的DCS系統(tǒng)還沒(méi)有在核電站安全 級(jí)儀控系統(tǒng)中使用。自診斷功能的處理器裝置主要解決以下難點(diǎn)問(wèn)題1)低功耗；2)供電電源電壓監(jiān)視；3) CPU 異常；4)內(nèi)存診斷；5) FLASH 診斷；6)插入監(jiān)控診斷；7)看門狗的自診斷。運(yùn)行狀態(tài)顯示，核電站安全儀控中現(xiàn)有的處理器裝置均為國(guó)外產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)公司并 無(wú)類似的成熟的解決方案和產(chǎn)品?，F(xiàn)有處理器裝置主要缺點(diǎn)有以下幾個(gè)方面(1)功耗較高、通常采用風(fēng)扇或散熱片進(jìn)行散熱；(2)運(yùn)行狀態(tài)顯示單一；(3)自診斷功能少，覆蓋范圍小。因此，開(kāi)發(fā)用于核電站安全儀控的，具有高安全性、穩(wěn)定性的自診斷功能的處理器 是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有自診斷功能的處理器裝置及采用該裝置進(jìn)行自診 斷的方法，該處理器裝置應(yīng)用于核電站，為系統(tǒng)提供高安全性穩(wěn)定性。該自診斷功能的處理 器裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)包括電源供電電壓、FLASH、內(nèi)存、總線、上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位和看門狗復(fù)位 自診斷的自診斷。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為該自診斷功能的處理器裝置放置在系統(tǒng)主板上，通過(guò)自身的總線驅(qū)動(dòng)器與系統(tǒng)總線相連，所述自診斷功能的處理器包括鑰 匙開(kāi)關(guān)，光耦隔離器，CPLD以及處理器，所述鑰匙開(kāi)關(guān)的信號(hào)通過(guò)光耦隔離器后傳遞給系統(tǒng) CPLD，所述CPLD通過(guò)電路中的多路數(shù)據(jù)傳輸總線與處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述自診斷功能 的處理器設(shè)有3種運(yùn)行模式包括正常運(yùn)行、測(cè)試和下裝模式，上述3種運(yùn)行模式通過(guò)3位鑰 匙開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行選擇和實(shí)現(xiàn)，其特征在于當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)處于固定模式時(shí)，處理器讀取相應(yīng)的狀 態(tài)信息，3位鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息的入口地址為Al，數(shù)據(jù)的低3位對(duì)應(yīng)的鑰匙開(kāi)關(guān)的不同狀 態(tài)；所述鑰匙開(kāi)關(guān)和CPLD之間采用光耦進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)電氣上的隔離。本發(fā)明的處理器裝置是核電站安全級(jí)儀控系統(tǒng)的一部分，主要實(shí)現(xiàn)的功能有以下 幾個(gè)方面(1)運(yùn)行模式識(shí)別；(2)槽號(hào)的識(shí)別；(3)站號(hào)識(shí)別；(4)狀態(tài)顯示；(5)組態(tài)程序下裝；(6)與其它裝置的通訊。本發(fā)明的站號(hào)識(shí)別功能由6位撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行識(shí)別處理，撥碼開(kāi)關(guān)的每位有“0”和 “ 1 ”兩種狀態(tài)，總共設(shè)置64個(gè)站號(hào)。6位站號(hào)信息的入口地址為A2，如BAR+0x00000004。數(shù) 據(jù)線DO D5對(duì)應(yīng)于6位站號(hào)，CPLD對(duì)6位站號(hào)信息的地址進(jìn)行讀操作，數(shù)據(jù)的最低6位 就是對(duì)應(yīng)的站號(hào)。本發(fā)明的處理器裝置的槽號(hào)信息由4位狀態(tài)信息構(gòu)成，槽號(hào)信息位在主板是固定 的，當(dāng)自診斷功能的處理器裝置插入機(jī)箱時(shí)，它就會(huì)讀取槽號(hào)信息來(lái)判斷插入的槽號(hào)位置 是否正確，4位槽號(hào)信息的地址為A3，如BAR+0x00000008，數(shù)據(jù)線DO D3對(duì)應(yīng)4位槽號(hào)，對(duì) 4位槽號(hào)信息的地址進(jìn)行讀操作，數(shù)據(jù)的最低4位就是對(duì)應(yīng)的槽號(hào)。自診斷功能的處理器裝置設(shè)計(jì)采用6個(gè)LED燈，分別指示電源、運(yùn)行、測(cè)試、正常運(yùn) 行、下裝和錯(cuò)誤6種狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)供電正常后電源指示燈為恒定的指示狀態(tài)，其它5個(gè)可控 LED的地址為A4，如BAR+OxOOOOOOOO。數(shù)據(jù)線DO D4對(duì)應(yīng)5個(gè)可控指示燈LED。本處理器裝置還采用了一個(gè)4位的點(diǎn)陣模塊用來(lái)顯示具體的狀態(tài)信息，點(diǎn)陣顯 示的地址為A5，如BAR+0X00000010— BAR+0x0000001C。數(shù)據(jù)線DO D6分別對(duì)應(yīng)點(diǎn)陣的 7個(gè)數(shù)據(jù)位，此點(diǎn)陣模塊共有四位，第一位的地址為A6，如BAR+OxOOOOOOlO，第二位的地址 為A7，如BAR+0x00000014，第三位的地址為A8，如BAR+0x00000018，第四位的地址為A9，如 BAR+0x0000001C,分別對(duì)這4個(gè)地址進(jìn)行寫操作就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)陣模塊的4個(gè)位分別進(jìn)行 顯示控制。所述自診斷功能的處理器裝置通過(guò)總線接口方式進(jìn)行組態(tài)程序的下裝，所述處理 器為嵌入式處理器。所述自診斷功能的處理器裝置插在機(jī)箱里的主板上，處理器的LocalPlus Bus通 過(guò)主板的總線訪問(wèn)其它裝置上的雙口 RAM實(shí)現(xiàn)與其它裝置的通訊。所述自診斷功能的處理器裝置能夠自診斷的內(nèi)容包括電源供電電壓、FLASH、內(nèi) 存、總線、上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位和看門狗復(fù)位自診斷(1)供電電源電壓的自診斷采用多路電源監(jiān)控芯片，當(dāng)板上的幾種工作電壓的任
5何一種電壓超出正常值的士 10%時(shí)，監(jiān)控芯片對(duì)應(yīng)的輸出引腳就會(huì)輸出電平信號(hào)，使相應(yīng) 的電源狀態(tài)指示燈熄滅，同時(shí)電源監(jiān)控芯片的復(fù)位腳也會(huì)輸出復(fù)位信號(hào)，通過(guò)主板傳給監(jiān) 視系統(tǒng)；(2)自診斷功能的處理器裝置的FLASH自診斷采用CRC32校驗(yàn)的方式來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù) 的完整性，在周期運(yùn)行階段根據(jù)本周期剩余時(shí)間執(zhí)行校驗(yàn)操作，分多個(gè)周期完成全部完整 性檢查，以一定的時(shí)間間隔重復(fù)該周期過(guò)程，監(jiān)視的內(nèi)容包括RTS代碼和下裝文件；(3)對(duì)主板總線的自診斷主要是驗(yàn)證主板的Local總線是否存在故障，對(duì)主板總 線監(jiān)視的主要方法是通過(guò)Local總線對(duì)雙口 RAM某個(gè)預(yù)先定義的用于測(cè)試其功能的地址進(jìn) 行兩次寫反操作，在每次寫入之后進(jìn)行回讀；(4)對(duì)看門狗和核心處理器的自診斷，看門狗和核心處理器各自有獨(dú)立的時(shí)鐘， 當(dāng)電源上電完成后，看門狗定時(shí)器立即啟動(dòng)，核心處理器的喂狗程序開(kāi)始在看門狗定時(shí)器 的有效時(shí)間內(nèi)喂狗，一旦喂狗時(shí)間溢出，看門狗將輸出一個(gè)持續(xù)的復(fù)位信號(hào)，終止核心處理 器的程序，在程序運(yùn)行狀態(tài)正常的情況下，自診斷處理器通過(guò)訪問(wèn)看門狗的計(jì)數(shù)寄存器對(duì) 看門狗狀態(tài)進(jìn)行周期監(jiān)視，在每個(gè)程序運(yùn)行周期，核心處理器讀取看門狗計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)值， 并與上周期讀取值進(jìn)行比較以確定看門狗運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)核心處理器檢測(cè)到看門狗時(shí)鐘失效 時(shí)，核心處理器停止喂狗并終止程序，當(dāng)看門狗時(shí)鐘故障或者自診斷處理器故障時(shí)，模塊輸 出故障信號(hào)給監(jiān)視模塊；(5)手動(dòng)復(fù)位電路檢測(cè)，手動(dòng)復(fù)位也通過(guò)信號(hào)處理之后傳輸給監(jiān)視模塊，監(jiān)視模塊 僅把手動(dòng)復(fù)位作為一個(gè)報(bào)警處理。當(dāng)系統(tǒng)電源輸入后，經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后得到自診斷功能的處理器裝置所需的三種電 壓，對(duì)于這三種電源電壓的監(jiān)視模塊采用專用的電源監(jiān)視IC，當(dāng)電源上電完成之后，電源監(jiān) 視IC輸出上電復(fù)位信號(hào)，處理器裝置采用LED進(jìn)行顯示，當(dāng)三種電源供給都存在的情況下， LED亮，否則LED滅，顯示故障，當(dāng)電源電壓出現(xiàn)過(guò)壓或者低壓的時(shí)候，電源監(jiān)視IC就會(huì)輸出 復(fù)位信號(hào)，自診斷功能的處理器裝置監(jiān)視板載電源電壓的故障，自診斷功能的處理器裝置 把復(fù)位信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后輸出給監(jiān)視模塊，同時(shí)監(jiān)視模塊開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超過(guò)特定的時(shí)間，自監(jiān) 視認(rèn)為處理器裝置故障產(chǎn)生。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果1.本發(fā)明自診斷功能的處理器裝置除了對(duì)內(nèi)存的檢查之外，增加了對(duì)板卡供電電 源的診斷、看門狗復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位和電源上電復(fù)位的診斷；2.本發(fā)明采用了低功耗的處理器，降低系統(tǒng)的功耗，實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)扇散熱；3.本發(fā)明采用了 4位LED點(diǎn)陣模塊，既可以顯示數(shù)字又可以顯示字符，與目前的液 晶顯示屏相比較，點(diǎn)陣模塊通過(guò)插針焊接的安裝方式，增強(qiáng)了抗震能力；4.本發(fā)明自診斷功能的處理器裝置的自診斷采用了分時(shí)監(jiān)視的方法，減小了自診 斷占用系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，增加系統(tǒng)輸出的及時(shí)性。
圖1為處理器裝置的原理框圖；圖2為運(yùn)行模式識(shí)別電路框圖；圖3為處理裝置和其它裝置的通訊框圖4為處理器裝置程序運(yùn)行流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的處理器裝置的原理框圖，圖2是本發(fā)明的處理器裝置運(yùn)行模式識(shí) 別電路框圖，如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明的自診斷功能的處理器裝置設(shè)置在系統(tǒng)主板總 線上，自診斷功能的處理器包括鑰匙開(kāi)關(guān)，光耦隔離器，CPLD以及嵌入式處理器，所述鑰匙 開(kāi)關(guān)的信號(hào)通過(guò)光耦隔離器傳遞到CPLD，所述CPLD通過(guò)電路中的多路數(shù)據(jù)傳輸總線與處 理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述自診斷功能的處理器設(shè)有3種運(yùn)行模式包括正常運(yùn)行、測(cè)試和下 裝模式，上述3種運(yùn)行模式通過(guò)3位鑰匙開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行選擇和實(shí)現(xiàn)，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)處于固定模式 時(shí)，處理器讀取相應(yīng)的狀態(tài)信息，3位鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息的入口地址為Al，數(shù)據(jù)的低3位對(duì) 應(yīng)的鑰匙開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)；所述鑰匙開(kāi)關(guān)和CPLD之間采用光耦進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)電氣上的隔
1 O本發(fā)明的自診斷功能的處理器裝置設(shè)計(jì)采用6個(gè)LED燈分別指示電源、運(yùn)行、測(cè) 試、正常運(yùn)行、下裝和錯(cuò)誤6種狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)供電正常后電源指示燈為恒定的指示狀態(tài)， 其它5個(gè)可控LED的地址為A4，如BAR+OxOOOOOOOO。數(shù)據(jù)線DO D4對(duì)應(yīng)5個(gè)LED，除了 LED燈之外，本處理器裝置還采用了一個(gè)4位的點(diǎn)陣模塊用來(lái)顯示具體的狀態(tài)信息，點(diǎn)陣 顯示的地址為A5，如BAR+0X00000010-BAR+0x0000001C。數(shù)據(jù)線DO D6分別對(duì)應(yīng)點(diǎn)陣的 7個(gè)數(shù)據(jù)位，此點(diǎn)陣模塊共有四位，第一位的地址為A6，如BAR+OxOOOOOOlO，第二位的地址 為A7，如BAR+0x00000014，第三位的地址為A8，如BAR+0x00000018，第四位的地址為A9，如 BAR+0x0000001C,分別對(duì)這4個(gè)地址進(jìn)行寫操作就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)陣模塊的4個(gè)位分別進(jìn)行 顯示控制。供電電源采用多路的電源監(jiān)控芯片，當(dāng)板上的幾種工作電壓的任何一種電壓超出 正常值的士 10%時(shí)，監(jiān)控芯片對(duì)應(yīng)的輸出引腳就會(huì)輸出低電平信號(hào)，使相應(yīng)的電源狀態(tài)指 示燈熄滅，同時(shí)電源監(jiān)控芯片的復(fù)位腳也會(huì)輸出復(fù)位信號(hào)，通過(guò)主板傳給監(jiān)視模塊。電源輸 入后，經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后得到處理器裝置所需的三種電壓，并按照核心處理器要求的上電順 序進(jìn)行上電啟動(dòng)。對(duì)于這三種電源電壓的監(jiān)視，模塊采用專用的電源監(jiān)視IC，當(dāng)電源上電完 成之后，電源監(jiān)視IC輸出上電復(fù)位信號(hào)，且復(fù)位時(shí)間可調(diào)。對(duì)于電源，處理器裝置采用LED 進(jìn)行顯示，只有當(dāng)三種電源供給都存在的情況下，LED才亮，否則LED滅顯示故障。當(dāng)電源 電壓出現(xiàn)過(guò)壓或者低壓的時(shí)候，電源監(jiān)視IC就會(huì)輸出復(fù)位信號(hào)直到電源電壓恢復(fù)正常一 定時(shí)間之后。根據(jù)這一特性，處理器裝置可以監(jiān)視板載電源電壓的故障。處理器裝置把復(fù) 位信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后輸出給監(jiān)視模塊，當(dāng)復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生后，監(jiān)視模塊開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超過(guò)特定的 時(shí)間，該特定時(shí)間要大于啟動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的時(shí)間，自監(jiān)視認(rèn)為處理器裝置故障產(chǎn)生，電 源電壓故障也是導(dǎo)致復(fù)位信號(hào)超時(shí)的原因之一?？撮T狗和核心處理器各自有獨(dú)立的時(shí)鐘，當(dāng)電源上電完成后，看門狗定時(shí)器立即 啟動(dòng)，核心處理器的喂狗程序開(kāi)始在看門狗定時(shí)器的有效時(shí)間內(nèi)不停的喂狗，一旦喂狗時(shí) 間溢出，看門狗將輸出一個(gè)持續(xù)的復(fù)位信號(hào)，終止核心處理器的程序。在程序運(yùn)行狀態(tài)正常 的情況下，程序通過(guò)訪問(wèn)看門狗的計(jì)數(shù)寄存器對(duì)看門狗狀態(tài)進(jìn)行周期監(jiān)視。在每個(gè)程序運(yùn) 行周期，核心處理器讀取看門狗計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)值，并與上周期讀取值進(jìn)行比較以確定看門 狗運(yùn)行狀態(tài)。為了使核心處理器相近周期讀取的看門狗定時(shí)器的計(jì)數(shù)值都是不同的，看門狗定時(shí)器的計(jì)數(shù)值要包括固定的定時(shí)計(jì)數(shù)值和變化計(jì)數(shù)值兩個(gè)部分。當(dāng)核心處理器檢測(cè)到 看門狗時(shí)鐘失效時(shí)，核心處理器停止喂狗并終止程序。當(dāng)看門狗時(shí)鐘故障或者核心處理器 故障時(shí)，模塊輸出故障信號(hào)給監(jiān)視模塊。對(duì)于看門狗計(jì)時(shí)器和處理程序同時(shí)故障的情況，應(yīng) 在故障管理中歸結(jié)為處理器裝置故障，同樣可以輸出故障信號(hào)給監(jiān)視模塊。本處理器裝置有正常運(yùn)行、測(cè)試和下裝3種運(yùn)行模式，此3種模式采用3位的鑰匙 開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)撥動(dòng)鑰匙開(kāi)關(guān)到固定的模式時(shí)，處理器就可以讀取相應(yīng)的狀態(tài)信息。3位鑰 匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息的地址為Al，如BAR+OxOOOOOOOC。數(shù)據(jù)線DO D2對(duì)應(yīng)3位鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)， 對(duì)3位鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)的地址進(jìn)行讀操作，數(shù)據(jù)的最低3位就是對(duì)應(yīng)的鑰匙開(kāi)關(guān)狀態(tài)，此地址 只讀不寫。為了實(shí)現(xiàn)電氣上的隔離，鑰匙開(kāi)關(guān)和CPLD之間采用光耦進(jìn)行隔離。本處理器裝置的站號(hào)識(shí)別功能由6位撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行識(shí)別處理，撥碼開(kāi)關(guān)的每 位有“0”和“1”兩種狀態(tài)，總共可以設(shè)置64個(gè)站號(hào)。6位站號(hào)信息的地址為A2，如 BAR+0X00000004。數(shù)據(jù)線DO D5對(duì)應(yīng)6位站號(hào)，對(duì)6位站號(hào)信息的地址進(jìn)行讀操作，數(shù)據(jù) 的最低6位就是對(duì)應(yīng)的站號(hào)，此地址只讀不寫。本處理器裝置的槽號(hào)信息由4位狀態(tài)信息構(gòu)成。由于槽號(hào)信息位在主板是固定 的，本處理器裝置插入機(jī)箱時(shí)，它就會(huì)讀取槽號(hào)信息來(lái)判斷插入的槽號(hào)位置是否正確。4位 槽號(hào)信息的地址為A3，如BAR+0x00000008。數(shù)據(jù)線DO D3對(duì)應(yīng)4位槽號(hào)，對(duì)4位槽號(hào)信 息的地址進(jìn)行讀操作，數(shù)據(jù)的最低4位就是對(duì)應(yīng)的槽號(hào)，此地址只讀不寫。本處理器裝置通過(guò)接口進(jìn)行組態(tài)程序的下裝。所述處理器為嵌入式處理器。本處理器裝置是插在機(jī)箱里的主板上，本裝置的核心處理器的LocalPlus Bus通 過(guò)主板的總線訪問(wèn)其它裝置上的雙口 RAM實(shí)現(xiàn)與其它裝置的通訊。本處理器裝置的FLASH監(jiān)視采用軟件，F(xiàn)lash設(shè)備能否成功初始化是通過(guò)讀取芯 片的廠商ID和設(shè)備ID來(lái)進(jìn)行的，根據(jù)讀取的結(jié)果是否和Flash手冊(cè)中規(guī)定的值是否一致 來(lái)驗(yàn)證能否正確開(kāi)始進(jìn)行Flash的相關(guān)操作。對(duì)于FLASH數(shù)據(jù)的完整性，采用做CRC32校 驗(yàn)的方式來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性，校驗(yàn)碼從Flash中讀取。在初始化時(shí)候完成全部數(shù)據(jù)的校 驗(yàn)操作。以后在周期運(yùn)行階段根據(jù)本周期剩余時(shí)間執(zhí)行部分校驗(yàn)操作，分多個(gè)周期完成全 部完整性檢查，以后根據(jù)需要以一定的時(shí)間間隔重復(fù)該周期過(guò)程。監(jiān)視的內(nèi)容主要包括RTS 代碼和下裝文件等。內(nèi)存分為可變存儲(chǔ)區(qū)和不可變存儲(chǔ)區(qū)。內(nèi)存中不可變存儲(chǔ)區(qū)的初始化主要包括對(duì) 內(nèi)存清零操作和在系統(tǒng)初始化時(shí)候向內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)兩部分。這兩個(gè)步驟能否成功執(zhí)行可 以通過(guò)寫入然后回讀比較的方法進(jìn)行。內(nèi)存中不可變存儲(chǔ)區(qū)主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，在正常 工作中只是用于讀取。所以驗(yàn)證的主要方法就是做CRC32校驗(yàn)。對(duì)主板總線的監(jiān)視主要是驗(yàn)證主板的Local總線是否存在故障。因?yàn)樘幚砥餮b置 是通過(guò)主板Local總線和其它裝置的雙口 RAM進(jìn)行相連，并且雙口 RAM的讀寫速度本身比 較慢，然而監(jiān)視操作又不能占有太多的操作時(shí)間，所以對(duì)主板總線監(jiān)視的主要方法是通過(guò) Local總線對(duì)雙口 RAM某個(gè)預(yù)先定義的用于測(cè)試其功能的地址，具體位置根據(jù)實(shí)際程序進(jìn) 行設(shè)定，進(jìn)行兩次寫反操作。在每次寫入之后進(jìn)行回讀，按照這種方法來(lái)檢測(cè)是否可以成功 寫入。用這種方法可以驗(yàn)證主板總線的物理鏈路是否完好。手動(dòng)復(fù)位也是處理器裝置復(fù)位的情況之一，所以，手動(dòng)復(fù)位也通過(guò)信號(hào)處理之后 傳輸給監(jiān)視模塊。但監(jiān)視模塊僅把手動(dòng)復(fù)位作為一個(gè)報(bào)警處理，并不作為處理器裝置的故障進(jìn)行處理。自診斷功能的處理器裝置進(jìn)行自診斷的過(guò)程為首先通過(guò)鑰匙開(kāi)關(guān)對(duì)該處理器的 工作模式進(jìn)行選擇，工作模式信息送入到CPLD進(jìn)行邏輯處理后通過(guò)顯示模塊進(jìn)行顯示，同 時(shí)CPLD完成對(duì)系統(tǒng)中站號(hào)信號(hào)和槽號(hào)信息的識(shí)別和處理，處理后的信息送入到嵌入式處 理器進(jìn)行相關(guān)診斷程序的執(zhí)行，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)中各模塊的診斷能力本發(fā)明采用PowerPC架構(gòu)的處理器減小裝置的功耗，無(wú)風(fēng)扇，防止了由風(fēng)扇引入 的不確定性故障。其次本發(fā)明采用了4位點(diǎn)陣模塊增加了裝置多樣化的顯示手段。最后本 發(fā)明為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行狀態(tài)的確定性增加了一些自診斷項(xiàng)，擴(kuò)大了自診斷的覆 蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有自診斷功能的處理器裝置，所述自診斷功能的處理器裝置放置在系統(tǒng)主板 上，通過(guò)自身的總線驅(qū)動(dòng)器與系統(tǒng)總線相連，所述自診斷功能的處理器包括鑰匙開(kāi)關(guān)，光耦 隔離器，CPLD以及處理器，所述鑰匙開(kāi)關(guān)的信號(hào)通過(guò)光耦隔離器后傳遞給CPLD，所述CPLD 通過(guò)電路中的多路數(shù)據(jù)傳輸總線與處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其特征在于所述自診斷功能的處 理器設(shè)有3種運(yùn)行模式包括正常運(yùn)行、測(cè)試和下裝模式，上述3種運(yùn)行模式通過(guò)3位鑰匙開(kāi) 關(guān)來(lái)進(jìn)行選擇和實(shí)現(xiàn)，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)處于固定模式時(shí)，處理器讀取相應(yīng)的狀態(tài)信息，3位鑰匙 開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息的入口地址為Al，數(shù)據(jù)的低3位對(duì)應(yīng)的鑰匙開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)；所述鑰匙開(kāi)關(guān) 和CPLD之間采用光耦進(jìn)行隔離，實(shí)現(xiàn)電氣上的隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置，其特征在于自診斷功 能的處理器裝置的站號(hào)識(shí)別功能由6位撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行識(shí)別處理，撥碼開(kāi)關(guān)的每位有“0”和 “1”兩種狀態(tài)，總共設(shè)置64個(gè)站號(hào)，6位站號(hào)信息的入口地址為A2，數(shù)據(jù)線DO D5對(duì)應(yīng)于 6位站號(hào)，CPLD對(duì)6位站號(hào)信息的進(jìn)行讀操作，數(shù)據(jù)的最低6位就是對(duì)應(yīng)的站號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置，其特征在于自診斷功 能的處理器裝置的槽號(hào)信息由4位狀態(tài)信息構(gòu)成，槽號(hào)信息位在主板是固定的，當(dāng)自診斷 功能的處理器裝置插入機(jī)箱時(shí)，讀取槽號(hào)信息判斷插入的槽號(hào)位置，4位槽號(hào)信息的入口地 址為A3，數(shù)據(jù)的最低4位就是對(duì)應(yīng)的槽號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置，其特征在于自診斷功 能的處理器裝置設(shè)計(jì)采用6個(gè)指示燈LED，分別指示電源、運(yùn)行、測(cè)試、正常運(yùn)行、下裝和錯(cuò) 誤6種狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)供電正常后所述電源指示燈LED為恒定的指示狀態(tài)，其它5個(gè)可控指示 燈LED的入口地址為A4，數(shù)據(jù)線DO D4分別對(duì)應(yīng)5個(gè)可控指示燈LED。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置，其特征在于自診斷功 能的處理器裝置采用了一個(gè)4位的點(diǎn)陣模塊用來(lái)顯示具體的狀態(tài)信息，點(diǎn)陣顯示的入口地 址為A5，數(shù)據(jù)線DO D6分別對(duì)應(yīng)點(diǎn)陣的7個(gè)數(shù)據(jù)位，此點(diǎn)陣模塊共有四位，第一位的地址 為A6，第二位的地址為A7，第三位的地址為A8，第四位的地址為A9，分別對(duì)這4個(gè)地址進(jìn)行 寫操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)陣模塊的4位分別進(jìn)行顯示控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置，其特征在于所述自診 斷功能的處理器裝置通過(guò)總線接口方式進(jìn)行組態(tài)程序的下裝，所述處理器為嵌入式處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置，其特征在于所述自診 斷功能的處理器裝置插在機(jī)箱里的主板上，所述處理器通過(guò)主板的總線訪問(wèn)其它裝置上的 雙口 RAM實(shí)現(xiàn)與其它裝置的通訊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置，其特征在于所述自診 斷功能的處理器裝置能夠自診斷的內(nèi)容包括電源供電電壓、FLASH、內(nèi)存、總線、上電復(fù)位、 手動(dòng)復(fù)位和看門狗復(fù)位自診斷(1)供電電源電壓的自診斷采用多路電源監(jiān)控芯片，當(dāng)板上的幾種工作電壓的任何一 種電壓超出正常值的士 10%時(shí)，監(jiān)控芯片對(duì)應(yīng)的輸出引腳就會(huì)輸出電平信號(hào)，使相應(yīng)的電 源狀態(tài)指示燈熄滅，同時(shí)電源監(jiān)控芯片的復(fù)位腳也會(huì)輸出復(fù)位信號(hào)，通過(guò)主板傳給監(jiān)視系 統(tǒng)；(2)自診斷功能的處理器裝置的FLASH自診斷采用CRC32校驗(yàn)的方式來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性，在周期運(yùn)行階段根據(jù)本周期剩余時(shí)間執(zhí)行校驗(yàn)操作，分多個(gè)周期完成全部完整性檢 查，以一定的時(shí)間間隔重復(fù)該周期過(guò)程，監(jiān)視的內(nèi)容包括RTS代碼和下裝文件；(3)對(duì)主板總線的自診斷主要是驗(yàn)證主板的Local總線是否存在故障，對(duì)主板總線監(jiān) 視的主要方法是通過(guò)Local總線對(duì)雙口 RAM某個(gè)預(yù)先定義的用于測(cè)試其功能的地址進(jìn)行兩 次寫反操作，在每次寫入之后進(jìn)行回讀；(4)對(duì)看門狗和核心處理器的自診斷，看門狗和核心處理器各自有獨(dú)立的時(shí)鐘，當(dāng)電源 上電完成后，看門狗定時(shí)器立即啟動(dòng)，核心處理器的喂狗程序開(kāi)始在看門狗定時(shí)器的有效 時(shí)間內(nèi)喂狗，一旦喂狗時(shí)間溢出，看門狗將輸出一個(gè)持續(xù)的復(fù)位信號(hào)，終止核心處理器的程 序，在程序運(yùn)行狀態(tài)正常的情況下，自診斷處理器通過(guò)訪問(wèn)看門狗的計(jì)數(shù)寄存器對(duì)看門狗 狀態(tài)進(jìn)行周期監(jiān)視，在每個(gè)程序運(yùn)行周期，核心處理器讀取看門狗計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)值，并與上 周期讀取值進(jìn)行比較以確定看門狗運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)核心處理器檢測(cè)到看門狗時(shí)鐘失效時(shí)，核 心處理器停止喂狗并終止程序，當(dāng)看門狗時(shí)鐘故障或者自診斷處理器故障時(shí)，模塊輸出故 障信號(hào)給監(jiān)視模塊；(5)手動(dòng)復(fù)位電路檢測(cè)，手動(dòng)復(fù)位也通過(guò)信號(hào)處理之后傳輸給監(jiān)視模塊，監(jiān)視模塊僅把 手動(dòng)復(fù)位作為一個(gè)報(bào)警處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置，其特征在于當(dāng)系統(tǒng)電 源輸入后，經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后得到自診斷功能的處理器裝置所需的三種電壓，對(duì)于這三種電 源電壓的監(jiān)視，模塊采用專用的電源監(jiān)視IC，當(dāng)電源上電完成之后，電源監(jiān)視IC輸出上電 復(fù)位信號(hào)，處理器裝置采用指示燈LED進(jìn)行顯示，當(dāng)三種電源供給都存在的情況下，指示燈 LED亮，否則指示燈LED滅，顯示故障，當(dāng)電源電壓出現(xiàn)過(guò)壓或低壓的時(shí)候，電源監(jiān)視IC就會(huì) 輸出復(fù)位信號(hào)，自診斷功能的處理器裝置監(jiān)視板載電源電壓的故障，自診斷功能的處理器 裝置把復(fù)位信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后輸出給監(jiān)視模塊，同時(shí)監(jiān)視模塊開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超過(guò)特定的時(shí)間， 自監(jiān)視認(rèn)為處理器裝置故障產(chǎn)生。
10.采用權(quán)利要求1-9任何一項(xiàng)所述的一種具有自診斷功能的處理器裝置進(jìn)行自診斷 的方法，其特征在于，所述的自診斷功能的處理器裝置進(jìn)行自診斷的過(guò)程為首先通過(guò)鑰匙 開(kāi)關(guān)對(duì)該處理器的工作模式進(jìn)行選擇，工作模式信息送入到CPLD進(jìn)行邏輯處理后通過(guò)顯 示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)CPLD完成對(duì)系統(tǒng)中站號(hào)信號(hào)和槽號(hào)信息的識(shí)別和處理，處理后的信 息送入到嵌入式處理器進(jìn)行相關(guān)診斷程序的執(zhí)行，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)中各模塊的自診斷能力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有自診斷功能的處理器裝置，該裝置在電路結(jié)構(gòu)上包括顯示模塊、檢測(cè)模塊、電源監(jiān)控模塊、鑰匙開(kāi)關(guān)模塊、插入監(jiān)控模塊和槽號(hào)校驗(yàn)?zāi)K，本發(fā)明的自診斷功能的處理器裝置與現(xiàn)有處理器裝置相比具有功耗低、無(wú)風(fēng)扇、運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、獨(dú)特的總線的通訊方式、采用雙口RAM作為總線的隔離手段、對(duì)器件的自診斷內(nèi)容多、自診斷的覆蓋面廣等特點(diǎn)。該裝置可應(yīng)用于核電站等大型工程領(lǐng)域，能夠保證系統(tǒng)的高安全性和穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G06F11/00GK102087621SQ20091024133
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者周飛, 張睿瓊 申請(qǐng)人:中國(guó)廣東核電集團(tuán)有限公司, 北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司