[发明专利]一种数据通信系统异常检测恢复方法、装置和网络设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据通信系统异常检测恢复方法、装置和网络设备，属于数据通信技术领域。 

背景技术

看门狗(Watch Dog Timer，简称WDT)技术是最常见的抗干扰技术。看门狗有硬件看门狗和软件看门狗之分，无论是硬件看门狗还是软件看门狗实际上都是一个可清零的定时计数器。如果该定时计数器用中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)外部电路实现，则为硬件看门狗，如果该定时计数器用CPU芯片内部定时器或者计数器实现，则称为软件看门狗。 

图1是硬件看门狗的一种典型应用。TPS3823是一款看门狗定时芯片，其定时输出端(图1中TPS3823的Reset#脚)连接到CPU和其它芯片的复位端(图1中CPU的Reset#脚)，其定时清零端(图1的WDI)连接到CPU的输入输出端(图1中的I/O)。CPU程序在规定时间范围内通过I/O端对WDI送变化电平，以便使看门狗定时器清零(俗称“喂狗”)。因此如果程序正常工作时，定时器总是不断被清零而不能溢出，也就不能产生复位信号；如果程序出现故障，定时器没有被及时清零，就会使定时器溢出，从而产生复位信号并重启系统。 

看门狗本身并不是用来解决系统出现的问题，而是使系统在出现问题之后能够自我恢复。系统若因为恶劣环境干扰导致CPU死机或系统本身存在可导致自身死机的缺陷，加入看门狗就可以有效的使得系统能够在无人干预的情况下自动恢复到正常的工作状态。若因为环境干扰等导致了系统 部分功能失效，例如图1中的“其他芯片”出现寄存器错乱，而CPU并未死机，在这样的异常情况下，系统将无法快速自我恢复。 

对于数据通信产品这样的高可靠性产品，电源电压异常在实际环境中经常出现，电源是确保产品稳定工作的基础，在电源电压出现异常导致产品出现功能异常后，产品能否迅速地恢复正常，这是衡量一个产品可靠性的重要方面。目前的做法是在产品出厂前对电源进行检测和测试，然而这并不能保证产品在使用中不会出现电源电压波动等异常，一旦电源电压异常造成产品部分功能异常，无法保证产品快速恢复到正常工作。因此对电源电压进行实时监测显得非常重要。 

以以太网交换机为例，一般系统的工作电压有3.3V、2.5V等，当电源电压出现异常后，可能出现的情况是其中一路电压变得很低(如3.3V)，而另外一路虽然变得很低，但仍旧能够正常工作，此时系统2.5V部分还能正常进行寄存器操作等；而3.3V部分已经完全瘫痪，与其相关的寄存器等无法正常操作。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。寄存器内的数据可用来执行算术及逻辑运算，存于寄存器内的地址可用来指向内存的某个位置，即寻址。 

1)若电源电压的异常影响到CPU正常工作，CPU程序不能在规定时间范围内通过I/O端对WDI送变化电平喂狗，不管其他芯片(如以太网交换机交换芯片)是否已经异常，这种情况下通过图1方式可对系统执行复位操作。然而此时电源电压可能还没有恢复正常，即便执行了复位操作，系统仍可能无法正常工作。在电源电压没有恢复正常就执行复位操作还可能带来这样的影响，即复位后CPU可能又正常工作了，而其他芯片工作异常，这种情况下在电源电压恢复正常后，如图1的方式将无法恢复系统的正常工作。 

2)若电源电压的异常使得其他芯片(比如以太网交换机的交换芯片)工作异常，而并未影响到CPU的正常工作，这种情况下CPU程序会在规定 时间范围内通过I/O端对WDI送变化电平喂狗，此时按照如图1的工作方式无法快速实现系统恢复。尽管这种情况下CPU可以对系统功能进行检测，重新初始化功能异常的芯片，尝试恢复其正常工作，但由于缺少触发CPU进行这种操作的条件，使得这种方式的实时性不够，无法使系统快速恢复。 

此外，目前常用的电压异常检测和自动复位的方法是用模拟电路来实现的，只有在电源瞬时完全掉电，才能被准确检测到，而对电源电压的波动(如电压从2.5V波动到1.9V)，该方法将无法准确检测电压异常。对于数据通信系统中常见的低电压(如1.2V、1.8V)，目前模拟电路的检测方法无法准确实现电压异常检测和自动恢复，具有局限性；正因为这样的局限性，对于一般具有多种电压的数据通信系统，目前模拟电路的方法无法实现对多路电压的检测和自动复位。同时，由于模拟方式无法量化电压幅值大小，采用模拟电路的方法检测电压是否恢复正常，无法确保电压真正是恢复到正常后再发起复位。