故障检测装置及方法
【专利说明】
[0001]发明描述
技术领域
[0002]本发明涉及用于故障检测的方法及装置，并且不是排他性地具有在微控制器、中央处理单元(CPU)等等内进行故障检测的适用性。
【背景技术】
[0003]如果主控制系统失效时，从控制器到其控制的更广泛外部系统的误差和故障传播会发生。这将导致外部系统的一个或多个部分生成非法响应或根本没有进行响应。主控制器内的故障通常是由损坏的软件、硬件故障或不符合规格的操作造成的。故障可以经由那些被配置为不正确值的其输出引脚从外部传播到主控制器。在适当的时间框架中需要正确的值，以用于外部系统的预计操作。US7359819公开了一种通过将从标准化的输出数据获得的值与基线输出数据进行比较并且检测两者之间变化来测试驱动器输出的方法。一种常规散列算法被用于计算散列值。
【发明内容】
[0004]正如随附权利要求中所描述的，本发明提供了一种故障检测装置和方法。
[0005]本发明的具体实施例在从属权利要求中被陈述。
[0006]根据下文中描述的实施例，本发明的这些或其它方面将会很明显并且被阐述。
【附图说明】
[0007]根据附图，仅仅通过举例的方式，本发明的进一步细节、方面和实施例将被描述。在附图中，相似的参考符号被用于表示相同或功能相似的元素。为了简便以及清晰，附图中的元素不一定按比例绘制。
[0008]图1示意性地显示了被布置用于监视中央处理单元的输入和输出的故障检测装置的一个实施例的一个例子；
[0009]图2是故障检测装置的一个实施例的简化方框图；
[0010]图3是说明了散列表的功能的不意图，以及
[0011]图4是用于检测在例如中央处理单元的设备内故障的第一方法的一个例子的简化流程图。
[0012]图5是用于检测故障的第二方法的一个例子的简化流程图，以及
[0013]图6是用于检测故障的第三方法的一个例子的简化流程图。
【具体实施方式】
[0014]由于本发明说明的实施例可能大部分是通过使用本领域所属技术人员所熟知的电子元素和电路被实施，为了对本发明基本概念的理解以及认识不混淆或偏离本发明所教之内容，细节不会在比上述所说明的认为有必要的程度大的任何程度上进行解释。
[0015]现在参照图1，包括监视器100的故障检测装置可以可操作地耦合于CPU 101，其中CPU 101被用于监视故障。CPU 101可能包括控制系统的一部分，并且经由多个输入线102和输出线103可以可操作地耦合于多个外围组件(未显示)。输入线102和输出线103中的一个或多个可以可操作地耦合于监视器100，以用于检查有效输入状态变化和CPU101对其进行的反应，并且在特定时间段、间隔或限制内。“失效安全”模块104可以可操作地耦合于监视器100，并且可以被布置成，一旦监视器100检测到故障，就采取行动以阻止故障进一步传播或将CPU 101置于操作的失效安全操作模式。例如，监视器100可能在输出接口 105上生成故障状况通知，并且失效安全模块104可能通过将CPU 101的输出引脚设置到安全状态而作出响应。在一个实施例中，失效安全模块的功能可以被包括在监视器100 内。
[0016]在替代布置中，监视器100可以不必可操作地耦合于CPU。例如，CPU 101可能实现由集成设备支持的功能的子集，其中该集成设备替代地可以可操作地耦合于监视器100。例如，这样的集成设备可能支持若干不同类型的I/o (输入/输出)接口，例如ADC (模-数字转换器)、DAC(数-模转换器)、UART和以太网端口。在如同这些的例子中，监视器100可以被布置成监视一个或多个端口。监视器100随后可以可操作地耦合于需要监视的端口的那些引脚和寄存器，所以在这种情况下，监视器将从CPU监视解除耦合。因此，在一些情况下，CPU可以被监视，但是在其它情况下，可以经由中断或由监视器100生成的其它这样的信号，向CPU通知被监视的系统或集成设备的一部分内的误差状况。在其它情况下，在需要被监视的系统内可以存在自主模块化的块，并且可以经由中断仅仅向CPU通知误差状况。
[0017]现在参照图2，图2是图1的监视器100的简化示意方框图并且更详细地进行显示；监视器100可能包括定时器201。这样的定时器201可能被用于实现响应于在允许的时间段内CPU的特定输入状态的变化，来监视CPU 101输出的状态变化的反应时间。
[0018]监视器100还可能包括“散列索引键生成器”模块202，其可能对CPU输入102或输出103中任何所选择的一个或多个执行散列函数。所述散列索引键生成器模块202的输出(其操作将将在下面更详细地描述)可以可操作地耦合于散列表203。
[0019]散列表203可以是可编程的，以允许CPU 101的输入和输出状态被动态检验为有效或无效。
[0020]“提取表项”模块204可以可操作地耦合于散列表203并且被布置成提取散列表的特定条目(或“分栏”)，其中它们与(由散列索引键生成器模块202提供的)散列索引键相关联并且被提供给“比较状态和完成动作”模块205。
[0021]“比较状态和完成动作”模块205可以被布置成将CPU 101的输出状态与从散列表203提取的预定义状态进行比较，并且还可以可操作地耦合于定时器201，并且还被布置成完成与提取表项相关联的特定动作，并且在以下描述的特定情况下在输出接口 206上生成故障通知信号。
[0022]图2的监视器100可能提供自主硬件输入/输出反应系统，其监视可可选择的内部和外部CPU输入转换，并且随后确保响应于在配置的时间框架内的输入状态变化而发生有效的反应。在一个实施例中，反应的有效性是针对散列表203中的条目而检查的。散列表203可能提供了用于实时应用的检查输入有效性和响应于输入的反应的可调节和高效的方法。如果检测到在指定时间限制内输出的预期有效变化不会发生、或是到无效状态的输出变化，那么监视器100可能检测这一点，并且在输出接口 206上生成故障通知信号。CPU输入例子可以是外部引脚上的信号、内部信号或注册配置。输出和反应的例子可以是状态变化、接口或寄存器或外部引脚上的信号。
[0023]由监视器100进行监视并且还可以被馈送给散列索引键生成器模块202的信号可能包括但不限于，例如，寄存器状态、配置寄存器、输入/输出信号、总线控制信号、硬件的内部信号、传送数据、接收数据、存储器内数据、地址和它们的任何组合。在具有被用于控制状态机器的寄存器的应用中，那么这些寄存器的输出以及相关联的输入/输出信号可能包括到监视器100和散列索引键生成器模块202的输入。
[0024]通常，用户或“芯片”设计者可能决定要监视哪个聚集的、通常解除耦合的功能；例如，通信接口，诸如数-模拟转换器或模-数字转换器或串行端口及其相关联寄存器，以检查配置和状态。所选择的字段(例如寄存器比特和输入/输出线)可以被聚集，以形成查找键。所选择的字段可能包括到散列索引键生成器202的24比特的输入数据，从而得到2*24个组