[发明专利]一种基于单片机的状态监测系统

权利要求书

1.基于单片机的状态监测系统，其特征包括：一个接口板单板和多个业务板单板，每个单板包括单片机处理器、电流采集电路、电压和温度采集电路、I²C接口，GPIO接口，模拟I²C接口，接口板单板还包括RS485接口，其中：

单片机处理器：处于接口板单板时，单片机处理器ID号设置为0x01，单片机处理器作为主机，运行于接口板工作模式，采集自身工作状态，查询并收集各业务板工作状态信息，接收上位机发送的单板状态查询指令，根据查询指令中的ID号反馈相应单板状态，并将整机系统状态信息定时上报至外部主控单元；处于业务板单板时，不同的业务板单板设置不同的ID号：业务板1的ID号设置为0x02，业务板2的ID号设置为0x03，业务板3的ID号设置为0x04，单片机处理器作为从机，运行于业务板工作模式，响应接口板单片机处理器的状态查询指令，采集自身状态信息并反馈至接口板单片机处理器；

电流采集电路：对5V和28V电源电流进行放大，并转换为相应的模拟电压信号；

电压和温度采集电路：采集并转换单板关键电源电压、外部芯片管芯温度、电压和温度监测芯片的管芯温度，采集的状态可根据各单板具体配置不同而不同；

I²C接口：完成接口板单片机处理器向业务板单片机处理器发送状态查询指令，并从业务板单片机处理器接收状态信息；完成接口板单片机处理器向外部主控单元发送整机状态信息；接口板单片机处理器、业务板单片机处理器与外部主控单元接在同一I²C接口上，通过合理设计避免总线资源抢占；

GPIO接口：完成将电流采集电路转换后的模拟电压信号发送至单片机处理器；完成外部芯片向单片机处理器发送工作时钟，由单片机处理器的可编程计数阵列PCA捕获时钟，计算出时钟频率值；

模拟I²C接口：完成将电压和温度采集电路转换后的电压、温度值发送至单片机处理器；

RS485接口：完成上位机向接口板单片机处理器发送单板状态查询指令，并从接口板单片机处理器接收单板状态信息。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的状态监测系统，其特征在于：所述的接口板工作模式下单片机处理器的具体工作过程为：

单片机处理器首先进行自检初始化操作，然后进入循环操作；循环操作时，单片机处理器首先检测状态更新时间，时间到则收集单板状态，包括：5V/28V电源电流、关键电源电压、外部芯片管芯温度、电压和温度监测芯片的管芯温度、外部芯片工作时钟。然后通过ID号判断单片机处理器当前处于接口板工作模式，开始执行接口板单片机处理器功能：先检测上报状态定时时间，时间到则上报整机系统状态信息至外部主控单元；其次检测是否通过RS485总线接收到上位机发送的单板状态查询指令，若有则根据指令中的ID号反馈相应单板状态信息；再次，轮流向各业务板单片机处理器发送状态查询指令；最后判断是否通过I²C总线接收到业务板单片机处理器反馈的状态信息，接收完成后置业务板状态接收完毕标志；完成功能后单片机处理器重新进入循环操作。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的状态监测系统，其特征在于：所述的业务板工作模式下单片机处理器的具体工作过程为：

单片机处理器首先进行自检初始化操作，然后进入循环操作；循环操作时，单片机处理器首先检测状态更新时间，时间到则收集单板状态，包括：5V/28V电源电流、关键电源电压、外部芯片管芯温度、电压和温度监测芯片的管芯温度、外部芯片工作时钟；然后通过ID号判断单片机处理器当前处于业务板工作模式，开始执行业务板单片机处理器功能：判断是否通过I²C总线接收到接口板单片机处理器发送的状态查询指令，若有则反馈自身状态信息；完成功能后单片机处理器重新进入循环操作。

4.根据权利要求1所述的基于单片机的状态监测系统，其特征在于：所述的避免I²C总线资源抢占的方法实现工作流程如下：

（a）系统上电后第一次进入循环，接口板单片机处理器先向外部主控单元上报整机系统状态，此时整机系统状态中只包含接口板单板状态信息；

（b）接口板单片机处理器向业务板1单片机处理器发送状态查询指令；

（c）接口板单片机处理器收到业务板1单片机处理器返回的状态信息，第一次循环结束；

（d）第二次进入循环，向外部主控单元上报整机系统状态，此时整机系统状态中包含接口板单板状态信息和业务板1单板状态信息；

（e）接口板单片机处理器向业务板2单片机处理器发送状态查询指令；

（f）接口板单片机处理器收到业务板2单片机处理器返回的状态信息，第二次循环结束；

（g）第三次进入循环，向外部主控单元上报整机系统状态，此时整机系统状态中包含接口板单板状态信息和业务板2单板状态信息；

（h）接口板单片机处理器向业务板3单片机处理器发送状态查询指令；

（i）接口板单片机处理器收到业务板3单片机处理器返回的状态信息，第三次循环结束；

（j）第四次进入循环，向外部主控单元上报整机系统状态，此时整机系统状态中包含接口板单板状态信息和业务板3单板状态信息；

（k）接口板单片机处理器重新向业务板1单片机处理器发送状态查询指令，循环运行步骤（c）～（k）。