基于JTAG技术的电子装备智能故障监测方法及装置与流程

本发明提供一种基于jtag技术的电子装备智能故障监测方法及装置，涉及电子设备的自测试和故障诊断领域，具体来讲是涉及到jtag测试和维护技术以及人工智能技术。

背景技术：

现代电子装备构成越来越复杂化，电子线路的集成化和电子系统的复杂程度日益提高，这大大提高了装备的故障监测和诊断定位难度。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一套基于jtag技术的电子装备智能故障监测方法及装置，利用jtag技术提高装备自测试性能。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于jtag技术的电子装备智能故障监测方法，包括下列步骤：

（1）采用jtag技术设计配置电子装备，采集记录自测数据，汇总成为自测试数据库；

（2）使用人工智能深度学习方法分析积累的自测试数据和故障情况，构建电子装备的故障模型；

（3）用电子装备的自测试数据库训练故障模型，得到优化的故障模型；

（4）持续积累数据和故障诊断结果，周期性迭代升级模型，得到更好持续优化的故障监测和诊断模型。

基于上述jtag技术的电子装备智能故障监测方法的一种专用装置，包括jtag接口和jtag自测试控制器，jtag自测试控制器内设有自测试主控板，自测试主控板包括cpu、jtag主控器、jtag接口扩展、自测试数据存储器、自测试通信接口，其中，jtag主控器的一端与cpu链接，jtag主控器另一端链接jtag接口扩展，jtag接口扩展外接设备jtag接口，自测试数据存储器和自测试通信接口分别与cpu链接。

与已有技术相比，本发明设计提出了一套智能故障监测诊断方法及专用装置，基于jtag技术提高装备自测试性能，在此基础上长期积累装备自测试数据，对不同的装备采用机器学习方法构建故障模型——即测试数据结果和装备故障之间的关联度，用装备自测大数据来训练和修正模型，能够实时根据自测试数据诊断故障位置，长期运行甚至能够依据当前的测试数据准确的预测装备故障，在装备出勤之前就更换在任务中可能出故障的部件。

下面结合具体实施例对本发明进行详细地解释说明。

附图说明

图1——电子设备内部配置jtag测试结构的基本原理示意图。

图2——电子设备外部配置jtag测试结构的基本原理示意图。

图3——本发明电子装备智能故障监测和诊断方法的流程原理图。

图4——本发明中的故障监测和诊断模型原理示意图。

图5——本发明的故障模型构建与优化的原理示意图。

图6——本发明一种专用装置的自测试主控板的线路结构原理图。

具体实施方式

本发明涉及到jtag测试和维护技术以及人工智能技术，电子装备的自测试性能本质上是一种设计属性，在装备设计过程中置入自测试功能和接口，从而使得系统具有较高的可测试性。

在现代大规模数字电路广泛应用的过程中，jtag接口是必备接口，基于jtag技术可以从两个方面提高装备的自测试性能：一是设计阶段在设备内部配置jtag测试结构，使得设备具有较高的自测试故障覆盖率，架构如图1所示；二是在设备外部构建jtag主控测试和接口，接入到设备引出的jtag接口，可以提高设备的可测试性，技术架构如图2所示。

基于上述，本发明提出了一种基于jtag技术的电子装备智能故障监测和诊断方法，包括下列步骤（参见图3所示）：

（1）采用jtag技术设计配置电子装备，提高已有电子装备的自测试性能，同时采集记录自测数据，汇总成为自测试数据库；

（2）使用人工智能深度学习方法（deepmind）分析积累的自测试数据和故障情况，构建电子装备的故障模型；

（3）用电子装备的自测试数据库训练故障模型，得到优化的故障模型；

（4）持续积累数据和故障诊断结果，周期性迭代升级模型，得到更好持续优化的故障监测和诊断模型。

电子装备的自测试数据长期积累后形成结构化的自测试数据库，数据库字段主要包括时间、自测试项目、测试数据、设备故障代码等。设备故障代码的定义在设备设计过程中由先验知识确定，表征设备的功能和指标的缺失或降低，部分故障可以由自测试直接覆盖，还有一部分故障需要通过分析得出。特定电子装备的故障监测和诊断模型由这两部分构成，可以采用机器学习的方法得到一个统一的模型，根据测试数据得到故障代码。

参见图4所示，故障监测和诊断模型本质上是故障类型代码和自测试数据的各个变量之间的相关性度量，，其中，y为故障代码，x为自测试数据，r为故障代码和自测试数据之间的相关值，而故障诊断则是各个相关值的门限。

基于人工智能机器学习的故障监测和诊断模型构建过程是确定相关值ri,j的过程，部分相关值可以通过先验知识直接构建，部分相关值需要通过大量的数据分析训练得到。如图5所示，其步骤归纳如下：

（1）通过先验知识暂定一组相关值以及相关值的故障门限；

（2）根据自测试得到的数据调整相关值，优化故障模型；

（3）利用新的测试数据检验模型并且调整更新模型的相关值。

另外，在上述的两种电子装备jtag自测试架构中，本发明还设计提出一种专用装置，包括jtag接口和jtag自测试控制器，jtag自测试控制器内设有自测试主控板，其线路结构原理如图6所示，自测试主控板主要由cpu、jtag主控器sn74lvt8980a、jtag接口扩展lvt8986、自测试数据存储器、自测试通信接口等组成。

sn74lvt8980a为ti公司的具有8位通用主机接口的嵌入式测试总线控制器ieeestd1149.1(jtag)，对外提供一个jtag接口，控制接口为典型的地址数据控制总线接口。

jtag主控器受cpu控制，产生jtag测试时序，提供tck、tms、tdi、tdo、trst信号到jtag测试链中。

sn74lvt8986为ti公司的3v链接可寻址扫描端口、多点可寻址ieee标准1149.1(jtag)tap收发器，sn74lvt8986的a9-a0以及p2-p0由拨码开关选择配置，两片sn74lvt8986之间可以通过ctdi和ctdo信号进行级联。

自测试主控板通过扫描桥片扩展jtag接口数量，可以与多个测试对象构成星形拓扑结构。自测试过程中，自测试主控板产生jtag链测试向量，控制测试过程，读取测试结果，判断被测对象故障与否和故障位置，可以将测试数据发送到外部，同时将自测试结果存储带自测试数据存储器中。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于JTAG技术的电子装备智能故障监测方法及装置，包括下列步骤：1）采用JTAG技术设计配置电子装备，采集记录自测数据汇总成为自测试数据库，2）使用人工智能学习方法分析积累的自测试数据和故障情况，构建故障模型，3）用电子装备的自测试数据库训练故障模型，得到优化的故障模型，4）持续积累数据和故障诊断结果，周期性升级模型，得到持续优化的故障监测和诊断模型，基于上述的专用装置，包括JTAG接口和JTAG自测试控制器，JTAG自测试控制器内设有特别设计的自测试主控板，本发明能够提高装备自测试性能，实时诊断故障位置，长期运行能够准确预测装备故障，在装备出勤之前就更换在任务中可能出故障的部件。

技术研发人员：滕克难;杨智勇;王亭;张静;郭明;李彪;张国栋
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军航空工程学院
技术研发日：2017.04.27
技术公布日：2017.12.22