用于内部计算机状态的传输、显示和检测的非侵入的、低成本的方法和装置

摘要

描述了一种用于允许PC中的诊断的方法和装置。用户察觉不到的信号通过LED传输，以指示开/关电源状态。小型的手持设备可以用来检测和解释信号，并向用户提供特定问题的可视指示。

说明书

技术领域

本发明涉及检测和显示计算机状态，诸如诊断状态，的领域。

背景技术

已经有几种可用于个人计算机(PC)的故障检修技术，这些技术依 赖于PC操作，至少在一定程度上提供自诊断数据。

一种这样的故障检修技术解码在几乎所有计算机上使用的端口 80诊断数据。安装在计算机中的一个板卡被用来解码信号，并向该 板卡上的显示器提供问题指示。在一些情况下，该显示器包括多个 LED。例如，如果计算机持续开机自检(POST)，则能够提供对上一次 测试的组件、出故障的地址或代码、或者其它诊断信息的指示。

在一些计算机中，通过可听音或蜂鸣音直接向用户提供一组有限 的故障模式指示符。例如，用于某一POST代码的一系列蜂鸣音1-3-1 可以指示DRAM刷新测试中的错误。

附图说明

图1是一个PC的方框图，其说明了在计算机的前面板上的一个 指示灯的连接；

图2是一个电路的方框图，该电路提供信号给图1的指示灯；

图3是一个计算机机箱和手持诊断设备的图；

图4是图4的手持设备内部组件的方框图；

图5说明了由图1的指示灯发送的波形图；

图6说明了提供给图1的指示灯的组合的电源状态信号和串行比 特流。

具体实施方式

描述了一种用于检测和显示特别是计算机诊断信息的方法和装 置。在下面的描述中，阐述了特定的细节，例如特定的波形，以提供 对本发明的彻底理解。显然，对本领域的技术人员来说，本发明可以 不需要这些特定细节而实现。在其它情况下，没有阐述众所周知的电 路和代码，以避免使本发明不必要的难懂。

通常，计算机用户被提供很少的关于诊断检测的信息，计算机可 以运行所述诊断检测作为例如开机自检(POST)的一部分。一些计算机 提供的蜂鸣音很难解释。例如通过端口80卡提供的更详细信息需要 打开计算机，并且在很多情况下，需要熟练的技术人员来理解它。

现在参考图1，说明了一台PC的方框图。它包括处理器10，其 可以是由Intel公司生产的Pentium^处理器。处理器10连接到处理器 总线11。通常情况下，处理器总线11与芯片集14接口，其中芯片集 14可能是具有附加电路的普通芯片集，将结合图2对其进行描述。 芯片集通常与动态随机访问存储器(DRAM)15和图形控制器13接口。

芯片集还通过PCI总线18与I/O控制器集线器13接口。连接到 这个集线器的是诸如硬盘驱动器21和BIOS 22的设备。

BIOS 21通常是一个只读存储器或闪存存储器，其包括基本输入 /输出系统，即，用于计算机的基本代码。该代码提供基本功能，并 且即使当例如硬盘驱动器21故障时使一些操作可运行。BIOS 21通 常包括POST代码。当POST代码被执行时，可能向例如前面提及的 端口80卡报告故障。

虽然在图1中未示出，但是在很多计算机中都使用了一个超级 I/O卡，其尤其是提供一个信号，以驱动安装在计算机前面的指示灯 (通常是发光二极管)。这表示为在计算机机箱的前面板30上的灯31。 在大多数情况下，机箱包括一个主板，主板上容纳图1的许多电路组 件。盘驱动器21以及其它驱动器安装在机箱内。机箱还为显示器和 如键盘的其它外围设备的连接提供接口。虽然图中显示了具有机箱的 计算机，但是本发明可以用于膝上型、手持式或其它类型计算机。

很多情况下，超级I/O芯片提供信号以驱动发光二极管(LED)31。 该LED向用户提供计算机电源状态的指示。通常，LED指示“关” 和“开”状态，以及一个中间状态，待机状态。例如，发光二极管可 以以关闭(不发光)表示“关”状态，以完全亮度表示“开”状态，并 以缓慢闪烁或中间亮度表示待机状态。

图2中的线30向LED 31提供线30上的第一信号，指示电源状 态，如“开”、“关”或待机。如将要讨论的，也连接到LED 31的线 32上的第二信号提供高速串行数字信号，以至于用户觉察不到。

图6中示出了一个可被耦合到线25上的LED 31的典型信号。 图6中的信号的DC部分有3个电平，一个表示周期60，第二个表示 周期62，第三个表示周期63。在周期60期间表示为0DC的第一电 平不提供电源给LED，并表示“关”状态。“开”状态用周期62期 间的DC电平表示，在周期62期间LED完全发光。待机电源状态用 周期63表示，此时，将一个中间DC信号提供给LED，表示待机电 源状态。如前面提及的，这个状态也可以用闪烁，即，通过切换“开” 和“关”状态，来表示。

数字数据的脉冲串和电源状态信号一起以例如从500KHZ到2 MHZ范围的高频传输。这些数字数据的脉冲串出现得太快，并且不 经常出现，以至于从人类观察者来看，它们是觉察不到的。通过实例 可以知道，脉冲串只占“开”或待机时间的约5％。此外，虽然在图 6中，脉冲串66显示为与DC“开”电位和待机电位相比，具有相对 小的幅度，但是实际上数字信号的脉冲串可以使LED从全开变化到 全关。将结合图5讨论一个实施例的脉冲串66的特定波形40。

现在参考图2，所示的电路可以被便利地包括在芯片集14内， 作为集成电路的一部分。优选地，如线25指示的，使用集成电路的 单个管脚或触点向LED 31提供信号。这个信号理想地包括电源状态 信号和串行数字数据的脉冲串。因此，基于例如超级I/O芯片的该用 于提供“开”、“关”、待机电源状态信号的当前电路，可以合并到芯 片集的集成电路上。可选地，由芯片集中的电路的线32提供的串行 数字数据，可以和来自超级I/O芯片的、如线30所示的信号结合， 以提供线25上的单个信号。这是不希望的，因为它在主板上需要一 条线路，并可能需要一个组件。

如前面指出的，串行数字信号代表计算机的状态信息。例如，如 上所述，它可能代表与POST代码相关联的诊断信息。该状态信息可 能包括计算机中的组件的标识号或序列号。可以发送用于确定故障性 质的信息、标识需要被替换的组件的信息、或者关于导致故障的事件 的信息。

图2的电路以并行的方式从总线33接收数据。总线33可以提供 到PCI总线18和/或处理器总线11的直接连接。总线33可以是地址 总线、数据总线、多路复用总线，或者包括数据和地址的总线。总线 信号选择器34从总线33选择信号，并把它们耦合到并行到串行寄存 器35。一个普通的门电路可以被用作选择器34。

在一个实施例中，选择器34在软件控制下运行，并在例如BIOS 代码的执行中，在指定点处从总线33选择信号。这些信号表示在 POST代码执行期间检测的各种组件的状态或操作性。可选地，如果 发生不期望的执行终止，执行停止处的地址可以被发送到寄存器35。 这可以被用来确定故障的性质。软件也可以将组件(例如，故障组件) 的标识符，例如序列号、型号和配置状态，置于总线33上或寄存器 35中。

定时控制器40向寄存器35提供时钟信号。可以使用根据芯片集 的定时信号操作的普通时钟电路。来自控制器40的时钟信号串行移 出从总线33以并行方式放入寄存器35中的比特。如上所述，数据被 从寄存器35移出的时钟频率可以在500KHz到2MHz的范围内。此 外，如将结合图5讨论的，为了标识数据脉冲串的开始和停止，可以 使脉冲串的起始比特和结束比特具有更长的持续时间(更低的频率)。 此外，因为数据理想地以自同步码进行编码，所以一些数据可以以一 个频率传输，而其它数据可以以不同的频率传输。因此，软件可以控 制定时控制器40，使它根据数据的性质，以不同的频率传输所述数 据。这允许通过简单地标识传输的频率，来使同样的代码代表不同的 状态信息。

并行到串行寄存器35可以包含任何数量的比特。例如，可以使 用8比特，其通常小于总线33的总宽度。因此，例如，诊断信息可 以仅被置于总线的某些线路中。可选地，寄存器可以比总线宽，并且 几个总线循环的数据可以被装载进寄存器35，用于在单个脉冲串中 传输。因此，脉冲串可以包括例如4k比特。

如图2中说明的，寄存器35的输出通过曼彻斯特编码器41耦合。 曼彻斯特编码可以是用于提供自同步的编码技术中的一种。也可以使 用其它允许时钟恢复的编码技术。此外，纠错码和/或奇偶校验位可 以和脉冲串一起传输，以确保传输数据的完整性。众所周知，这些也 可以通过编码器41来添加。

通常在PC中，用发光二极管(LED)来指示电源状态。对这些LED 进行测试发现，许多可以在超过2MHz的频率运行，即使它们并不 专用于这样的应用。在实施本发明时，指示器31应该能够传输数据 脉冲串，以使得它们可以被检测。

如图3中所示的，例如，使用一个笔形状的手持设备40来检测 来自LED 31的否则不可觉察的数据脉冲串。如图4中所示，该手持 设备40包括光敏二极管41，其提供代表由LED 31传输的数据的电 信号。在一个实施例中，这个信号连接到嵌入的控制器或处理器42。 控制器/处理器42包括用于接收串行数据的串行端口，包括用于恢复 时钟信号的电路，用于解码来自二极管41的信号的电路。然后，由 控制器/处理器将这些信号与存储在连接到处理器的控制器或存储器 的非易失性存储区域中的信号进行比较，或进行解释，以指示传输的 状态或其它信息。现场可编程门阵列(FPGA)，或其它可编程逻辑， 如市场上可获得的CPLD，可以被用来代替控制器或处理器42。

在一个实施例中，控制器/处理器42驱动图3中所示的多个灯44。 例如，如果发生故障，则计算机可以发送一个脉冲串到设备40，指 示故障的性质。然后，灯的不同组合可以被点亮，以指示不同的故障。 可以提供一个表，来允许用户解释发光的灯的组合，以识别特定的故 障。此外，如图3中所示，手持设备可以包括开/关按钮45，用于给 手持设备加电，和/或复位该设备。

可选地，嵌入的控制器/处理器42可以向显示器提供一个信号， 以允许显示器向用户提供一个读出，例如，指示“硬盘驱动故障”。

在另一个实施例中，光敏二极管被包括在比笔大的手持设备中， 如手掌大小的设备，其包括整体的显示器、控制器或处理器，以及光 检测设备。这允许显示更多信息，如序列号、零件号等。

在图5中，所示的数据的单个脉冲串包括8比特和一个奇偶校验 位。该传输采用时钟率“t”。等于三倍时钟周期的初始脉冲用于指示 脉冲串的开始。同样地，三倍时钟周期持续时间的、但是具有相反极 性的信号用于指示脉冲串的结束。如图5所示，在脉冲串期间传输的 数据包被进行曼彻斯特编码，从而允许传输而不需要单独的时钟信 号，因为时钟信号可从数据本身恢复。

这样，描述了一种方法和装置，其允许在计算机中以低开销产生 诊断信号或其它信息信号。该信号被简单地编码，并传输到一个便宜 的设备，以读出解释。