延时复位系统及车辆控制器的制作方法

本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种延时复位系统及车辆控制器。

背景技术：

随着电子技术被越来越广泛地应用于车辆技术领域，提高了车辆安全、节能、环保等方面的性能，同时也在改变着车辆的传统结构，并逐步扩展了车辆的功能，电子技术的不断发展也使车辆控制系统的智能化程度逐渐提高。

在现有技术中，当车辆控制器中的看门狗(即Watch Dog，看门狗是一种用于定期的检测芯片内部情况，一旦发生错误就向芯片发出重启信号的电路，可以看作是一种监控芯片)检测到微控制器(Microcontroller Unit，简称：MCU)的供电电路出现异常时，直接复位微控制器。但是对于微控制器来讲，当供电电源出现异常，看门狗触发的复位操作属于硬件复位，系统中的所有数据都不能正常保存，供电电源的诊断数据同样不能进行保存，不但造成数据丢失，也造成系统的诊断功能失效。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种延时复位系统及车辆控制器，用于解决现有技术中在系统出现异常无法保存数据的问题。

根据本公开的第一方面，提供一种延时复位系统，所述系统包括：电源输入模块、低压转换模块、看门狗模块、延时复位模块、备用电源模块以及微控制器；

所述低压转换模块用于将所述电源输入模块提供的电压转换为所述微控制器的工作电压，并将所述工作电压提供给所述微控制器；

所述看门狗模块用于监测所述微控制器和所述低压转换模块的状态，当所述微控制器或所述低压转换模块出现异常时，向所述延时复位模块发送复位请求；

所述延时复位模块用于在收到所述复位请求后触发所述微控制器保存系统数据，并在预设时延时间后向所述微控制器发送复位信号，用于复位所述微控制器；

所述备用电源模块用于在所述低压转换模块出现异常时，向所述微控制器和所述延时复位模块供电。

可选的，所述看门狗模块用于：当检测到所述微控制器发送的喂狗信号不符合预设规则时，确定所述微控制器出现异常，向所述延时复位模块发送复位请求；或者，当检测到所述低压转换模块输出的电压出现过压或欠压时，确定所述低压转换模块出现异常，向所述延时复位模块发送复位请求。

可选的，所述延时复位模块用于，在收到所述复位信号后，启动所述延时复位模块中的定时模块开始计时，并触发所述微控制器启动所述异常下电流程；

所述微控制器用于，在启动所述异常下电流程后进行系统数据诊断生成诊断数据，并且保存包含所述诊断数据的系统数据；

所述延时复位模块还用于，当所述定时模块的计时时间达到所述预设延时时间时产生所述复位信号，并将所述复位信号发送至所述微控制器；

所述微控制器还用于，在接收到所述复位信号后，对所述微控制器进行复位操作。

可选的，所述系统还包括：

电源控制模块，用于在所述低压转换模块出现异常时，控制所述备用电源模块向所述微控制器和所述延时复位模块供电。

可选的，所述电源输入模块的输入端与蓄电池连接，所述电源输入模块的输出端与所述低压转换模块的输入端连接，所述低压转换模块的输出端和所述备用电源模块的输出端分别连接所述电源控制模块的第一输入端和第二输入端，所述电源控制模块的输出端连接所述延时复位模块的电源端以及所述微控制器的电源端。

可选的，所述延时复位模块的信号输出端连接所述微控制器的复位端，所述看门狗模块的第一信号输入端连接所述微控制器的喂狗信号输出端，所述看门狗模块的第二信号输入端连接所述低压转换模块的信号输出端，所述看门狗模块的信号输出端连接所述延时复位模块的信号输入端；

其中，所述看门狗模块的第一信号输入端用于从所述微控制器的喂狗信号输出端接收喂狗信号，所述看门狗模块的第二信号输入端用于监控所述低压转换模块的状态，所述看门狗模块的信号输出端用于向所述延时复位模块的信号输入端发送所述复位请求，所述延时复位模块的信号输出端用于向所述微控制器的复位端发送所述复位信号。

可选的，所述看门狗模块的第一信号输入端和所述微控制器的喂狗信号输出端均为串行外设接口SPI；

所述看门狗模块的第一信号输入端从所述微控制器的喂狗信号输出端接收的所述喂狗信号为SPI信号。

可选的，所述备用电源模块为纽扣电池。

根据本公开的第二方面，提供一种车辆控制器，其特征在于，包括：第一方面所述的延时复位系统。

通过上述技术方案，本公开的所提供的延时复位系统及车辆控制器，通过看门狗模块监测微控制器和低压转换模块的状态，当微控制器或低压转换模块出现异常时，向延时复位模块发送复位请求，延时复位模块在收到复位请求后触发微控制器保存系统数据，并在预设时延时间后向微控制器发送复位信号，用于复位微控制器，备用电源模块在低压转换模块出现异常时，向微控制器和延时复位模块供电。因此，本公开的所提供的技术方案，使得在系统异常情况时，延时微处理器的复位以便其进行系统数据的保存，并利用备用电源模块确保在系统数据保存过程中微处理器的电源正常，克服了系统故障时无法进行保存系统数据以及系统的诊断功能失效的问题，能够确保系统数据不易丢失，并保证系统诊断功能有效，从而能够提高系统的运行安全性和可靠性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是现有技术中具有看门狗的复位系统的示意图；

图2是根据本公开的一种实施方式提供的一种延时复位系统的结构图；

图3是根据本公开的一种实施方式提供的另一种延时复位系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在介绍本公开的实施例之前，首先介绍一下现有的看门狗模块以及本公开的实际应用场景。在微型计算机系统中，通常包含有微处理器MCU，由于MCU的工作常常可能会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞(因程序编写问题没有按照作者意思运行而进入死循环或者毫无意义地乱运行)，而陷入死循环，使得系统内的程序的正常运行被打断，从而由MCU控制的整个系统无法继续工作，整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果。

所以出于对MCU运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测MCU程序运行状态的芯片，称为Watch Dog，即“看门狗”。一般的看门狗可以是一个定时器电路，有一个输入端，也叫喂狗端，通过程序控制MCU的某一输出管脚定时地往看门狗的这个输入引脚上送入高电平(或低电平)信号，俗称“喂狗”，因此该信号可以称为喂狗信号，这一程序控制语句是分散地放在MCU其他控制语句中间的，另外看门狗还有一个输出管脚连接到MCU的复位端，在MCU由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段不进入死循环状态时，MCU通常无法正常地“喂狗”，因此看门狗可以发现MCU的异常，从而发送复位信号给MCU，触发其产生复位的操作。

其中，关于上述的“喂狗过程”，在系统开始运行的同时启动了看门狗的计数器，看门狗就开始自动计数，在MCU正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到上述喂狗端，从而对看门狗的内部计数进行清零，如果MCU超过规定的时间不喂狗(一般是在程序跑飞时)，那么看门狗计数器就会因为没有喂狗信号输入而计数器溢出从而引起看门狗中断，也就是看门狗的定时超过，就会触发复位信号给MCU，使得MCU复位，防止MCU的死机。从而防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。

现有技术中的带有看门狗的复位系统如图1所示，其中，复位系统中包含供电电源模块、低压转换电路、看门狗电路以及MCU，当供电电源模块上电后，通过低压转换电路给MCU供电，看门狗电路在监测MCU是否有按时喂狗的同时监视低压转换电路是否有异常，当出现MCU没有按时喂狗或者低压转换电路出现异常时，看门狗电路发送用于复位MCU的复位信号，实现MCU的自动复位。在图1所示的技术方案中，由于看门狗电路触发的复位操作属于硬件复位，系统中的所有数据都不能正常保存，供电电源的诊断数据同样不能进行保存，不但造成数据丢失，也造成系统的诊断功能失效。因此为了解决上述问题，本公开提供了一种延时复位系统。

图2是根据本公开的一种实施方式提供的一种延时复位系统的结构图。如图2所示，该系统200包括：电源输入模块10、低压转换模块20、看门狗模块30、延时复位模块40、备用电源模块50以及微控制器60，其中：

低压转换模块20，用于将电源输入模块10提供的电压转换为微控制器60的工作电压，并将工作电压提供给微控制器60。

示例地，该电源输入模块10能够对整个系统的供电电源(蓄电池)进行反接保护，防浪涌保护，并同时进行滤波处理。其中该供电电源可以采用KL30蓄电池，该蓄电池属于常电状态，因此该电源输入模块10一直处于工作状态，反接保护可以采用普通二极管进行，防浪涌保护通过瞬态二极管(英文全称：Transient Voltage Suppressor，简称TVS)实现，并增加电容等元件实现对电路的滤波处理操作。一般的微控制器60的芯片的工作电压为3.3V或者5V，因此低压转换电路20需将KL30的输入电压转换为符合芯片供电需求的工作电压，该工作电压还可以作为控制系统内模拟量采集的参考电压，并为定时开启模块、定时关闭模块以及外部传感器进行供电。由于低压转换模块20为整个系统200的核心器件微控制器60也就是MCU供电，因此安全性要求较高。

一般的，低压转换模块20的实现，可以使用降压稳压器电路以及系统基础芯片实现。降压稳压器电路的功能是在输入电源，也就是蓄电池电压波动的情况下，或当蓄电池电压处于过压状态时，保证后级电压转换电路能够有稳定的输入，同时还可以兼容12V/24V系统。常用降压稳压器电路的实现形式可以多种方式，例如可以通过分立器件也可以选取集成芯片。

示例的，TPS54340B芯片是一款42V，3.5A降压稳压器，内部集成了高端金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(英文全称：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称：MOSFET)。按照ISO7637标准，此器件能够耐受高达45V的抛负载脉冲。电流模式控制提供了简单的外部补偿和灵活的组件选择。一个低纹波脉冲跳跃模式将无负载时的电源电流减小至146μA。当该芯片的使能引脚被拉至低电平时，关断电源电流被减少至1μA。输出电压启动斜坡由芯片内部进行控制以提供一个受控的启动并且消除启动过程中的电流过冲。

或者，还可以采用TPS54340B芯片，该芯片的输入电压范围为4.5V～42V，欠压阈值在内部设定为4.3V，可用使能引脚外接电阻分压从而提高该欠压阈值。该芯片的输出电压范围为0.8～41V、最大输出电流为3.5A，也可以兼容12V/24V系统。

看门狗模块30，用于监测微控制器60和低压转换模块20的状态，当微控制器60或低压转换模块20出现异常时，向延时复位模块40发送复位请求。

其中，看门狗模块30具体用于：当检测到微控制器60发送的喂狗信号不符合预设规则时，确定微控制器60出现异常，向延时复位模块40发送复位请求；或者，当检测到低压转换模块20输出的电压出现过压或欠压时，确定低压转换模块20出现异常，向延时复位模块40发送复位请求。其中，该预设规则例如可以包括：看门狗模块30在距离上一次收到喂狗信号后的规定时间内未收到喂狗信号时，确定微控制器60出现异常；或者，可以将在距离上一次收到喂狗信号后的第一规定时间内未收到喂狗信号看作一次异常事件，当累积出现异常事件的次数达到预设次数阈值时，确定微控制器60出现异常，或者看门狗模块30在距离上一次收到喂狗信号后的第一规定时间内未收到喂狗信号时，确定微控制器60出现异常，其中第二规定时间可以远大于第一规定时间。

示例地，看门狗模块30和低压转换模块20的功能可通过一个系统基础芯片实现，例如可以利用选用恩智浦公司的FS6500芯片，该FS6500芯片能够为MCU供电，并通过DC/DC开关稳压器、线性稳压器和超低功耗节能模式来优化能耗。该芯片还具有以下特性：功能安全高级措施，可用于控制和诊断MCU的SPI(英文：Serial Peripheral Interface，中文：串行外设接口)，同时集成了CAN(中文：控制器局域网络，英文：Controller Area Network)接口及一系列的安全功能，如一个故障安全状态机和一个高级看门狗模块(高级看门狗模块相比传统的看门狗模块，除了定时监控MCU是否正常“喂狗”外，还可以监控位于同一芯片上的低压转换模块)，此外需要说明的是，在采用系统基础芯片同时实现看门狗模块30和低压转换模块20的功能时，看门狗模块30与低压转换模块20之间的通信属于芯片内部通信，无需再外设通信接口以及线路。

延时复位模块40，用于在收到复位请求后触发微控制器60保存系统数据，并在预设时延时间后向微控制器60发送复位信号，用于复位微控制器60。

其中，延时复位模块40具体用于：在收到该复位信号后，启动延时复位模块40中的定时模块开始计时，并触发微控制器60启动异常下电流程。

该延时复位模块40的主要功能是根据MCU的设置实现在该预设时间内对MCU进行延时复位，通过触发该延时复位模块40中的定时模块，启动计时功能，在启动的同时令MCU开始进行异常下电流程，也就是先进行数据保存之后下电。该定时模块为了确保稳定和可靠性，可以采用独立电源供电，例如在系统下电后，使用备用电源50对其进行供电。

示例地，延时复位模块40可以选用集成芯片实现，亦可以使用数字电路实现。例如可以采用恩智浦公司的PCF2123芯片实现该延时复位模块40的功能。通过串行外设接口以6.25Mbit/s的最大数据速率进行串行数据传输。同时该芯片带有警报和定时器的功能，也具备中断能力，可在中断引脚上生成脉冲触发信号，同时可根据用户需求进行自由编程定时器和警报的设置；该芯片的时钟工作电压为1.1V至5.5V。

微控制器60，用于在启动异常下电流程后进行系统数据诊断生成诊断数据，并且保存包含诊断数据的系统数据。

示例地，该延时复位模块40，还用于当定时模块的计时时间达到预设延时时间时产生复位信号，并将复位信号发送至微控制器60。

微控制器60，还用于在接收到复位信号后，对微控制器60进行复位操作。

其中，微控制器60作为整个系统的核心，由低压转换模块20供电，在上电后通过通用输入/输出管脚控制低压转换模块20的使能管脚，防止各唤醒信号丢失造成的数据丢失。例如，可以选择恩智浦公司的MPC5748G芯片作为微控制器。

备用电源模块50，用于在低压转换模块20出现异常时，向微控制器60和延时复位模块40供电。

示例地，该备用电源模块50可以为纽扣电池。由于纽扣电池的体积小，稳定性高，因此在低压转换电路出现异常时，无法实现对系统的正常供电，微控制器60和延时复位模块40则切换到由备用电源模块50，也就是纽扣电池进行供电。这也就是说，当低压转换电路20正常工作时，为了节省纽扣电池的功耗，延长使用寿命，微控制器60和延时复位电路40都通过低压转换电路20进行供电。

综上所述，本公开的所提供的延时复位系统通过延时复位模块，使得在系统异常情况时，延时MCU的复位以便其进行系统数据的保存，并利用备用电源模块确保在系统数据保存过程中MCU电源正常，克服了系统故障时无法进行保存系统数据以及系统的诊断功能失效的问题，能够确保系统数据不易丢失，并保证系统诊断功能有效，从而能够提高系统的运行安全性和可靠性。

示例地，图3是根据本公开的一种实施方式提供的另一种延时复位系统的结构图，如图3所示，该系统200还包括：

电源控制模块70，用于在低压转换模块20出现异常时，控制备用电源模块50向微控制器60和延时复位模块40供电。

该电源输入模块10的输入端与蓄电池连接，电源输入模块10的输出端与低压转换模块20的输入端连接，低压转换模块20的输出端和备用电源模块50的输出端分别连接电源控制模块70的第一输入端和第二输入端，电源控制模块70的输出端连接延时复位模块40的电源端以及微控制器60的电源端。

也就是说，电源控制模块70通过与低压转换模块20和备用电源模块50分别相连，从而实现根据不同的系统状态切换微控制器60和延时复位模块40的供电电源。例如该电源控制模块70可以通过一个“或”门实现，以保证无论是在异常情况还是正常情况下，微控制器60和延时复位模块40都能够被正常供电。

另外，延时复位模块40的信号输出端连接微控制器60的复位端，看门狗模块30的第一信号输入端连接微控制器60的喂狗信号输出端，看门狗模块30的第二信号输入端连接低压转换模块20的信号输出端，看门狗模块30的信号输出端连接延时复位模块40的信号输入端。

其中，看门狗模块30的第一信号输入端用于从微控制器60的喂狗信号输出端接收喂狗信号，看门狗模块30的第二信号输入端用于监控低压转换模块20的状态，看门狗模块的信号输出端用于向延时复位模块40的信号输入端发送复位请求，延时复位模块40的信号输出端用于向微控制器60的复位端发送复位信号。示例的，该复位模块40的信号输出端可以是中断引脚，该中断引脚用于将复位信号作为一个高电平发送到微控制器60的复位端，当微控制器60的复位端接收到该高电平时，则确认对微控制器60进行复位。

看门狗模块30的第一信号输入端和微控制器60的喂狗信号输出端均为串行外设接口SPI。

看门狗模块30的第一信号输入端从微控制器60的喂狗信号输出端接收的喂狗信号为SPI信号。

其中，需要说明的是，延时复位模块40也可以通过SPI与微处理器60进行通信(图中未示出)，用于微处理器60对该延时复位模块40进行配置，例如，对其定时模块进行配置。

SPI是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。可以在MCU的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，进行全双工通信，其数据传输速度总体来说比其他总线快，速度可达到几Mbps。

MCU与低压转换模块20的芯片通过SPI进行通信，从而配置该低压转换模块20的各种工作模式。MCU与复位延时模块40的定时模块通过SPI进行通信，配置该复位延时模块40的时钟信息，使得该延时复位模块40的时钟与MCU的时钟保持一致，在复位延时模块40被开启后，MCU则同时开始进入异常下电流程，首先对电源输入模块10的数据进行诊断，并进行该诊断数据以及系统其它数据的保存后再进行该MCU的下电。从而实现在系统出现异常需要对微处理器60进行复位时，微处理器60对电源的诊断功能并未失效。

另外，除了通过使用上述的电源控制模块70实现在系统不同状态的下的供电电源的切换外，还可以直接通过在MCU写入电源选择程序完成，例如该程序的逻辑为：在系统正常运行的情况下(低压转换模块20未出现异常)，默认不使能备用电源模块50，通过低压转换模块20对MCU和延时复位模块40进行供电；而只有当该低压转换模块20出现故障时，通过MCU对备用电源模块50进行使能操作，将MCU和延时复位模块40的供电电路切换至备用电源模块50，而在MCU完成对系统数据的保存操作后，再由MCU关闭备用电源模块40的使能，随后MCU执行下电操作。

综上所述，本公开的所提供的延时复位系统通过延时复位模块，使得在系统异常情况时，延时MCU的复位以便其进行系统数据的保存，并利用备用电源模块确保在系统数据保存过程中MCU电源正常，克服了系统故障时无法进行保存系统数据以及系统的诊断功能失效的问题，能够确保系统数据不易丢失，并保证系统诊断功能有效，从而能够提高系统的运行安全性和可靠性。

本公开还提供一种车辆控制器，该车辆控制器包括：图1至图3任一所述的延时复位系统。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。