独立传感器信号的受保护传输的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]近年来，计算机系统已越来越多地用作在功能安全应用中使机器(例如汽车、工业机器等)更加安全的手段。功能安全应用目的在于通过降低不期望的事件的概率来最小化对人的伤害。通常，功能安全应用通过在汽车和工业应用中提供对安全关键(safety-critical)应用的实时控制来这么做。例如，当今的汽车具有多种多样的功能安全系统，范围从气囊展开系统到具有事故预测和避免能力的高级驾驶员辅助系统(ADAS)。
【附图说明】
[0002]图1是传感器系统的一些实施例的框图，所述传感器系统被配置成在共用通信接口上游将信道保护数据单独引入到独立传感器信号中。
[0003]图2是传感器系统的一些实施例的框图，所述传感器系统具有信道保护元件，所述信道保护元件包括被配置成向独立传感器信号提供信道保护数据的多个信道保护机构。
[0004]图3至图5是传感器系统的一些附加实施例的框图，所述传感器系统被配置成使用独立传感器信号来提供功能安全。
[0005]图6是通过向独立传感器信号引入信道保护数据来提供功能安全的方法的一些实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0006]现在参考附图来描述所要求保护的主题，其中同样的附图标记自始至终用于指的是同样的元素。在以下描述中，出于说明的目的，阐述了许多特定的细节以便提供对所要求保护的主题的全面理解。然而，可能明显的是，没有这些特定的细节也能够实践所要求保护的主题。
[0007]安全关键系统通常包括被配置成测量物理量(S卩，刺激)的传感器。传感器可以被配置成向电子控制单元(ECU)提供与所测量的刺激相对应的数据。基于接收到的数据，ECU能够监视系统的操作，并且在危险情形的情况下通过向致动器提供控制信号来采取动作。例如，如果第一汽车的自动暂停系统确定与另一汽车的距离过小，则该自动暂停系统将会生成控制信号，所述控制信号操作致动器以施行第一车辆的暂停。
[0008]如果安全关键系统未能恰当地执行其预期的功能，则该系统有可能造成用户人身伤害。例如，安全关键系统的这样的失败能够由多种原因引起，比如随机硬件故障(例如，短路)、通信协议错误或传输线错误。通过最小化失败的概率能够降低与安全关键系统相关联的风险。一种最小化安全关键系统中失败概率的方式是通过使用多个独立的传感器来检测物理量。所述独立的传感器能够独立地向EOT传输传感器信号，所述EOT能够比较传感器信号以确保传感器在恰当地工作。
[0009]在这样的冗余系统中，使用独立的通信接口从每个独立的传感器向E⑶提供数据。然而已认识到，独立通信接口的使用具有许多缺点。例如，独立通信接口昂贵并且能够给汽车增加大量的重量，因为这样的传感器系统使用两个发射机、两个接收机以及两倍数目的传输线(例如，导线)。另外，两个独立封装的传感器的使用利用了更多物理空间，造成了测量点之间的物理距离，该物理距离能够导致测量的差异。测量的差异对于为了检测传感器故障而在传感器信号之间实施的比较而言需要增加的容限。
[0010]因此，本公开内容涉及具有共用通信接口的传感器系统，所述共用通信接口被配置成传输来自多个传感器的具有独立信道保护数据的传感器信号。在一些实施例中，传感器系统包括多个传感器，所述多个传感器被配置成独立生成与所感测的量相对应的传感器信号。多个信道保护元件分别被配置成接收传感器信号之一并将信道保护数据附到接收到的传感器信号上以生成信道受保护传感器(CPS)信号。共用通信接口被配置成从信道保护元件中的一个或多个接收CPS信号，并根据一个或多个通信协议将CPS信号提供到传输线上。通过在共用通信接口上游将信道保护数据引入到传感器信号，能够使用相同的通信接口传输来自多个独立传感器的信道受保护传感器信号，并且由相同通信接口引入的故障作为由传感器集成芯片外部的失真引起的故障被相同的机构覆盖。
[0011]图1是传感器系统100的一些实施例的框图，所述传感器系统100被配置成通过在共用通信接口 106上游将信道保护数据单独引入独立的传感器信号中来提供功能安全。
[0012]传感器系统100包括被配置成独立测量物理量的多个传感器102a-102n。在各种实施例中，所述多个传感器102a-102n可以被配置成测量包括转向角、温度、磁场、对象的空间位置等的物理量。所述多个传感器102a-102n被配置成生成代表所感测的物理量的多个独立的传感器信号SrS?。所述多个独立的传感器信号4-5；包括与分别由彼此独立操作的传感器102a-102n测量的物理刺激相对应的传感器信号。例如，第一传感器信号5^可以由第一传感器102a测量，而第二传感器信号5^可以由第二传感器102b测量。在各种实施例中，所述多个独立的传感器信号能够由使用不同的传感器技术(例如，霍尔传感器、GMR传感器等等)、传感器元件的不同位置或取向、不同的电学设定(例如，传感器偏置)、不同的测量范围等等的传感器102a-102n来实现。在一些实施例中，所述独立的传感器信号
可以由使用相同测量原理进行操作的传感器102a-102n来测量。在其他实施例中，独立的传感器信号^厂5；可以由根据多样的原理进行操作的传感器102a-102n来测量，以致传感器102a-102n对共同的原因不同地反应。
[0013]将所述多个独立的传感器信号^厂5；分别提供给多个信道保护元件104a_104n。所述多个信道保护元件104a-104n被配置成将信道保护数据(例如，额外的数据比特)单独地添加到所述多个独立的传感器信号中的个体传感器信号以生成多个信道受保护传感器(CPS)信号Scps,fScps,?。将理解，可以仅针对传感器信号4-5；中所选择的传感器信号提供信道保护数据。可替代地，所述信道保护数据能够被提供以用于独立的传感器信号S「S?中的每一个。信道保护数据使指定的元件(例如，接收机114)能够检测在通信协议生成和/或多个CPS信号5^,-5^?的传输期间生成的故障。在一些实施例中，例如，信道保护数据可以包括冗余码(例如，任何类型的错误检测代码，比如循环冗余检查)。在额外的实施例中，信道保护数据可以包括针对每个独立传感器信号的个体传感器ID和/或定时信息。
[0014]将所述多个CPS信号Scps, fScps, ?从所述多个信道保护元件104a_104n提供给与所述多个信道保护元件104a-104n相连的共用通信接口 106。在一些实施例中，所述多个传感器102a-102n、多个信道保护元件104a_104n和共用通信接口 106被安置到相同的集成芯片118 (例如，相同的半导体衬底)上。共用通信接口 106被配置成根据一个或多个通信协议(例如，PSI5或SPC)将所述多个CPS信号提供到传输线112上。例如，共用通信接口 106可以使用第一通信协议(例如，PSI5)在传输线112上发送第一 CPS信号并且还可以使用第二通信协议在传输线112上发送第二 CPS信号Scps,2。非限制性地，第二通信协议可以与第一通信协议(例如，PSI5)相同；可替换地，第二通信协议可以与第一通信协议(例如，SPC)不同。本领域普通技术人员将容易理解，可以存在多于两个与传输线112相结合使用的通信协议。在另一实施例中，共用通信接口 106可以在大帧中集体传输来自不同传感器信道(并且从而来自不同传感器102a-102n)的CPS信号5；&厂，其中使用适合于这样的大帧传输的专用通信协议来传输所述大帧。非限制性地，通信协议可以与第一或第二协议相同或者与其不同。
[0015]接收机114被配置成从传输线112接收所述多个CPS信号Scps, fScps, ?的协议编码版本，并解码所述多个CPS信号5；% ?的协议编码版本以在接收机114处恢复所述多个CPS信号Scps,「Scps,?。在一些实施例中，接收机114可以包括电子控制单元(EOT) 116，其被配置成控制安全功能系统(例如，致动器)的一个或多个组件的操作。在各种实施例中，ECU116可以包括引擎控制单元、气囊控制单元、动力方向盘控制单元或被配置成控制可替换的系统的控制单元。
[0016]接收机114被配置成使用来自所恢复的CPS信号的信道保护数据来确定在所述多个信道保护元件104a-104n的下游是否出现故障(S卩，在共用通信接口 106和/或传输线112中是否修改了 CPS信号Scps,fScps)。如果接收机114确定在第一 CPS信号中存在故障，但是在第二 CPS信号中不存在故障，则来自第二 CPS信号的传感器数据可以可靠地被接收机114使用。如果接收机114确定所述多个CPS信号中都不存在故障，则接收机114还可以被配置成通过比较来自所述多个传感器102a-102n的个体传感器信号^厂5；来确定所述多个传感器102a-102n是否在恰当地工作。
[0017]因此，传感器系统100包括多个信道保护元件104a_104n，所述多个信道保护元件104a-104n作为位于共用通信接口 106上游的相异元件位于分离的数据路径中。这允许接收机114使用相同的保护机构来检测由共用通信接口 106 (S卩，在协议处理期间)和传输线112引入传感器信号中的故障。
[0018]图2是传感器系统200的一些实施例的框图，传感器系统200具有被配置成将信道保护数据附到独立传感器信号上的信道保护元件204。
[0019]传感器系统200包括第一传感器102a和第二传感器102b。第一传感器102a和第二传感器102b被配置成分别向处理元件202a和202b提供与所感测的物理量相对应的传感器数据。处理元件202a和202b被配置成从传感器数据生成独立的传感器信号SfS2。在各种