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智能自檢流程可優化嵌入式系統的加電
智能自檢流程可優化嵌入式系統的加電
為什么加電自檢很重要
在典型的嵌入式系統中，微控制器連接到PCB上的各種組件。它依靠內存芯片來存儲關鍵參數或歷史記錄。參數的每一位都可能影響功能算法的結果。
使工業設備自動化的嵌入式系統還依靠輸入來激活某些閥門或電動機。在大多數情況下，輸入是從連接到PCB的傳感器獲得的模擬信號。確保系統加電時傳感器正常運行是很重要的。
隨著世界擁抱物聯網，嵌入式系統可以通過更廣泛的技術相互通信。無論使用哪種接口，傳統活動（如基本握手協議或簡單的狀態檢查）對于確保系統以正確的方式通電仍然至關重要。
當然，有人會爭辯說，可靠的固件將確保在執行算法之前評估正確的輸入或參數。那么，為什么還要進行一系列的自檢呢？
對系統故障采取行動的最佳時間是在加電期間。
在大多數應用中，嵌入式系統由設備附近的技術人員供電。與在執行某些邏輯之前發現的異常相比，啟動期間發現的任何異常都可以立即采取行動，這可能需要幾天或幾周的時間。
除此之外，由于電源故障而中斷的嵌入式系統可能沒有機會完成其最后的操作。他們可能在斷電之前已部分存儲了交易記錄。在某些情況下，在電源恢復后，嵌入式系統根本就沒有準備好應對這種情況。
有用的嵌入式系統自檢程序
就像嵌入式系統的設計可能有所不同一樣，所需的自檢程序也可能有所不同。根據我在開發用于商業和工業應用的嵌入式系統方面的經驗，以下是一些在加電期間要執行的最自檢：
1.內存檢查
嵌入式系統通常將參數或歷史日志存儲在閃存，鐵磁隨機存取存儲器（FRAM）和靜態隨機存取存儲器（SRAM）等存儲器中。這些存儲芯片通常通過內部集成電路（I2C）或串行外圍接口（SPI）協議連接到微控制器。
執行讀取命令時SPI的問題在于，即使相應的存儲芯片出現故障，您也可能會收到無效的0xFF十六進制值。這可能導致微控制器執行錯誤的算法。
因此，請謹慎確保在啟動過程中PCB中使用的每個存儲芯片都可以正常工作。例如，在FRAM和SRAM中分配一個虛擬字節以比較“讀”和“寫”值或從閃存中檢索設備ID。
通過快速自檢，確保所有內存芯片在啟動過程中均正常運行。
2.數據庫檢查
在歷史記錄對應用程序至關重要的嵌入式系統中，確保電源恢復后存儲任何記錄之前數據庫處于良好狀態是一種很好的做法。與軟件應用程序中的SQL副本相比，嵌入式系統中的數據庫相當原始。
嵌入式系統數據庫通常是自定義構建的，并且可能存在潛在的漏洞，無法通過測試。需要對記錄指針進行基本檢查，以確保它們在其指定的扇區內。這樣可以防止由于覆蓋不同數據類型之間的扇區而導致數據庫損壞。
3.輸入檢查
用于工業自動化的嵌入式系統在很大程度上依賴于數字和模擬輸入來執行相關功能。對于微控制器，在啟動主算法之前，請確保連接安全開關的數字輸入端提供正確的值，這是一個好習慣。
在使用4-20 mA模擬傳感器的應用中，微控制器可以快速檢查傳感器是否正確連接。等效模擬值小于4 mA表示傳感器有故障，應立即警告技術人員。
4.通訊檢查
在某些情況下，嵌入式系統通過有線或無線通信連接到其他設備。讓微控制器在這些設備上啟動狀態檢查是在系統開始運行之前識別任何故障設備的好方法。
雖然我們樂觀地期望第三方設備是完美的，但我的經驗證明了事實并非如此。我有一些有時會拒絕正確啟動的工業條碼打印機。通過在啟動過程中進行的快速調查，我可以確保立即解決所有緊迫的問題，并且不會有生氣的客戶在我的脖子上喘不過氣來。