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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。
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：①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。②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（CS[A..D]）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（SA[0..2]）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（CS[A..D]）。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串口通讯部分采用软件实现循环冗余校验（CRC）。嵌入式设备故障检测与诊断软件设计中采用第三方编写的多线程串口通讯类C Serial Port。
5 结束语
本文进行了嵌入式设备故障检测和诊断设计，达到较好的嵌入式设备故障检测和诊断目的。本文的研究具有很强的工程应用性，在实践中具有较高的应用价值。
参考文献：
[1]耿朝阳.入式装备故障诊断专家系统[J].西安工业大学学报，2013（11）.
[2]黄高峰.CI总线设备的通用嵌入式故障诊断平台研究[J].计算机应用与软件，2011（02）.
[3]刘朴.入式矿井通风机在线监测与故障诊断系统设计[J].工矿自动化，2013（12）.
[4]王雪.于嵌入式的智能故障诊断的研究与设计[J].黑龙江科技信息，2013（16）.
[5]杨小强.入式设备的机械设备故障诊断技术[J].机电产品开发与创新，2011（01）.
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：①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。②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（CS[A..D]）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（SA[0..2]）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（CS[A..D]）。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串口通讯部分采用软件实现循环冗余校验（CRC）。嵌入式设备故障检测与诊断软件设计中采用第三方编写的多线程串口通讯类C Serial Port。
5 结束语
本文进行了嵌入式设备故障检测和诊断设计，达到较好的嵌入式设备故障检测和诊断目的。本文的研究具有很强的工程应用性，在实践中具有较高的应用价值。
参考文献：
[1]耿朝阳.入式装备故障诊断专家系统[J].西安工业大学学报，2013（11）.
[2]黄高峰.CI总线设备的通用嵌入式故障诊断平台研究[J].计算机应用与软件，2011（02）.
[3]刘朴.入式矿井通风机在线监测与故障诊断系统设计[J].工矿自动化，2013（12）.
[4]王雪.于嵌入式的智能故障诊断的研究与设计[J].黑龙江科技信息，2013（16）.
[5]杨小强.入式设备的机械设备故障诊断技术[J].机电产品开发与创新，2011（01）.