一种水声信号处理板卡自动监测系统

本发明涉及水声信号处理，尤其涉及一种水声信号处理板卡自动监测系统。

背景技术：

1、水声信号处理板卡是一种用于处理和分析水声信号的专用硬件设备，通常由模拟前端电路、数字信号处理单元和交互接口等功能模块组成。为保证水声数据处理的正确性，因此水声信号处理板卡的工作状态需要被监测。由于水声信号处理板卡的工作环境在水下，而传统的监测方式需要将板卡打捞上来后从容器中取出，然后进行测试，极不便利，效率低下，测试成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述问题提出了一种水声信号处理板卡自动监测系统，通过集成自动测试模块和嵌入式控制模块，与上位机配合共同实现对水声信号处理板卡的自动测试和故障诊断。该系统能够让水声信号处理板卡在不脱离工作环境的情况下自动执行测试任务，提高了测试效率、降低了测试成本。同时，系统还能够识别和处理多种异常数据，实现了自动报警和故障诊断功能。

2、本发明提供的一种水声信号处理板卡自动监测系统，包括板卡监测模块、监测数据传输模块和上位机。板卡监测模块与上位机通过监测数据传输模块通信。所述的板卡监测模块集成在水声信号处理板卡上，包括数据采集模块、微控制器和存储器；水声信号处理板卡中还集成有fpga、dsp微处理器、adc模块和电源模块。数据采集模块用于采集水声信号处理板卡的多个被测参数；被测参数包括水声信号处理板卡中的fpga、dsp微处理器和电源模块的电压值、电流值和温度值，adc模块的状态寄存器数值，dsp微处理器的状态寄存器数值，以及存储器的状态寄存器数值。微控制器用于读取和处理数据采集模块采集的各被测参数。存储器用于存储经过微控制器处理的数据。

3、所述的上位机包括数据处理分析模块、监测控制模块和报警模块。数据处理分析模块用于对接收到的被测参数进行数据处理。所述的监测控制模块用于向板卡监测模块中的微控制器发送数据传输指令，使得板卡监测模块上传数据。所述的报警模块用于对异常数据进行报警。

4、作为优选，工作过程中，上位机中的监测控制模块按照设定周期向板卡监测模块中的微控制器发送数据传输指令；微控制器接收到数据传输指令后向数据处理分析模块发送目标数据集封装得到的监测数据包；目标数据集包括各被测参数。

5、作为优选，所述的监测数据传输模块采用光缆，使得板卡监测模块与上位机通过spi总线建立通信。

6、作为优选，所述的数据采集模块包括电压传感器、电流传感器和温度传感器。fpga、dsp微处理器和电源模块的电压值、电流值和温度值分别由电压传感器、电流传感器和温度传感器采集；dsp微处理器、adc模块和存储器的寄存器数值通过spi总线传输至微控制器。

7、作为优选，数据处理分析模块对各被测参数进行处理的过程包括：通过fpga、dsp微处理器和电源模块的电压值和电流值计算fpga、dsp和板卡的功耗；通过fpga、dsp微处理器和电源模块的温度值确定fpga、dsp微处理器和电源模块是否出现温度异常；通过adc模块的状态寄存器数值判断水声信号处理板卡的数据转换是否完成、是否发生上电复位、芯片转换通道的选择情况；通过dsp微处理器的状态寄存器数值获取包括中断开关、中断入口、中断响应和存储器保护在内的信息；通过存储器的状态寄存器数值获取存储器闪存阵列的可用性状态、写使能锁存状态、安全寄存器锁定状态，以及设备是否启用或禁用写操作。

8、作为优选，所述的存储器采用flash存储器。

9、作为优选，所述的上位机还包括监测结果生成模块；所述的监测结果生成模块用于对数据处理分析模块输出的数据进行整理，形成数据表格。

10、作为优选，所述的异常数据包括以下方面：(1)fpga的电压值、电流值和温度值中的任意一个超出预设的安全区间。(2)fpga、dsp微处理器的功耗值中的任意一个超出预设的安全区间。(3)adc模块的状态寄存器数值与预期数值不相符。(4)dsp微处理器的状态寄存器数值与预期数值不相符。(5)存储器芯片的状态寄存器数值与预期数值不相符。

11、本发明具有以下有益效果：

12、1.本发明能够按照设定的计划和程序自动采集、读取分析水声信号处理板卡的工作数据，无需人工干预，从而提高了工作效率；并且可以分析比对采集的工作数据，对异常数据能够快速响应且准确定位，加快故障排除的速度。

13、2.本发明克服了现有水声信号处理板卡需要定期打捞进行检测的缺陷，大大降低了水声信号处理板卡的维护测试成本。

技术特征：

1.一种水声信号处理板卡自动监测系统；其特征在于：包括板卡监测模块、监测数据传输模块(2)和上位机(3)；板卡监测模块与上位机(3)通过监测数据传输模块(2)通信；所述的板卡监测模块集成在水声信号处理板卡(1)上，包括数据采集模块(1-1)、微控制器(1-2)和存储器(1-3)；水声信号处理板卡(1)中还集成有fpga、dsp微处理器、adc模块和电源模块；数据采集模块(1-1)用于采集水声信号处理板卡(1)的多个被测参数；被测参数包括水声信号处理板卡(1)中的fpga、dsp微处理器和电源模块的电压值、电流值和温度值，adc模块的状态寄存器数值，dsp微处理器的状态寄存器数值，以及存储器的状态寄存器数值；微控制器(1-2)用于读取和处理数据采集模块(1-1)采集的各被测参数；存储器(1-3)用于存储经过微控制器(1-2)处理的数据；

2.根据权利要求1所述的一种水声信号处理板卡自动监测系统，其特征在于：工作过程中，上位机(3)中的监测控制模块按照设定周期向板卡监测模块中的微控制器(1-2)发送数据传输指令；微控制器(1-2)接收到数据传输指令后向数据处理分析模块发送目标数据集封装得到的监测数据包；目标数据集包括各被测参数。

3.根据权利要求1所述的一种水声信号处理板卡自动监测系统，其特征在于：所述的监测数据传输模块(2)采用光缆，使得板卡监测模块与上位机(3)通过spi总线建立通信。

4.根据权利要求1所述的一种水声信号处理板卡自动监测系统，其特征在于：所述的数据采集模块(1-1)包括电压传感器、电流传感器和温度传感器；fpga、dsp微处理器和电源模块的电压值、电流值和温度值分别由电压传感器、电流传感器和温度传感器采集；dsp微处理器、adc模块和存储器的寄存器数值通过spi总线传输至微控制器。。

5.根据权利要求1所述的一种水声信号处理板卡自动监测系统，其特征在于：数据处理分析模块对各被测参数进行处理的过程包括：通过fpga、dsp微处理器和电源模块的电压值和电流值计算fpga、dsp和板卡的功耗；通过fpga、dsp微处理器和电源模块的温度值确定fpga、dsp微处理器和电源模块是否出现温度异常；通过adc模块的状态寄存器数值判断水声信号处理板卡(1)的数据转换是否完成、是否发生上电复位、芯片转换通道的选择情况；通过dsp微处理器的状态寄存器数值获取包括中断开关、中断入口、中断响应和存储器保护在内的信息；通过存储器的状态寄存器数值获取存储器闪存阵列的可用性状态、写使能锁存状态、安全寄存器锁定状态，以及设备是否启用或禁用写操作。

6.根据权利要求1所述的一种水声信号处理板卡自动监测系统，其特征在于：所述的存储器(1-3)采用flash存储器。

7.根据权利要求1所述的一种水声信号处理板卡自动监测系统，其特征在于：所述的上位机(3)还包括监测结果生成模块；所述的监测结果生成模块用于对数据处理分析模块输出的数据进行整理，形成数据表格。

8.根据权利要求1所述的一种水声信号处理板卡自动监测系统，其特征在于：所述的异常数据包括以下方面：(1)fpga的电压值、电流值和温度值中的任意一个超出预设的安全区间；(2)fpga、dsp微处理器的功耗值中的任意一个超出预设的安全区间；(3)adc模块的状态寄存器数值与预期数值不相符；(4)dsp微处理器的状态寄存器数值与预期数值不相符；(5)存储器芯片的状态寄存器数值与预期数值不相符。

技术总结
本发明公开了一种水声信号处理板卡自动监测系统；该系统包括水声信号处理板卡、板卡监测模块、监测数据传输模块和上位机。板卡监测模块与上位机通过监测数据传输模块通信。所述的板卡监测模块集成在水声信号处理板卡上，包括数据采集模块、微控制器和存储器；数据采集模块用于采集水声信号处理板卡的多个被测参数；微控制器用于读取和处理数据采集模块采集的各被测参数。存储器用于存储经过微控制器处理的数据。上位机包括数据处理分析模块、监测控制模块和报警模块。本发明能够按照设定的计划和程序自动采集、读取分析水声信号处理板卡的工作数据，无需人工干预，从而提高了工作效率。

技术研发人员：张福洪,罗宸召,曹亚良,易志强
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16