CN101354665A - 控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制装置及控制方法。该装置包括一系统异常检测单元,用于检测一微控制器系统是否运作正常,当该微控制器系统运作不正常时,则输出一系统异常信号;一系统重置单元,用于重置该微控制器系统;一异常信号处理单元,接收该系统异常信号,以输出一系统重置信号;其中,若该异常信号处理单元接收到该系统异常信号,则该异常信号处理单元便输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。通过本发明所提出的异常检测单元先检测系统中各种的异常状况,再针对检测到的异常状况,发出信号通知异常处理单元做适当处理,可降低系统因异常状况而造成误动作的机会,进而提高系统的稳定性。

Description

控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及微控制器系统,特别是涉及一种提高微控制器系统稳定性的控制装置及其方法。
背景技术
以往微控制器主要应用于消费性电子产品,对于可使用温度范围和抗噪声能力的要求较低,但在工业控制以及汽车电子领域上,因为其工作的环境中噪声(Noise)较多,因此应用于此领域的组件必须要具备高抗噪声能力才可以使用,方能确保整体系统能够稳定的运作。
当噪声干扰到电源线造成电源不稳定时,容易发生有错误的信号输入到系统内的装置,造成该装置误动作而输出错误信号,进而影响到其它装置的运作,或者是噪声干扰太过严重而使得系统内的装置失效,让整个系统出现非预期的情况。常见的现象是有:数据处理错误、程序陷入无穷循环(infinite loop)、系统当机。
在传统的微控制器系统中,大部分使用两种装置来防止系统误动作的情况。第一种装置为看门狗(WDT)装置,常用来检测微控制器是否有发生异常。看门狗(WDT)装置的主要检测方式为每隔一段时间就检查微控制器是否运作正常,当发现有未知的异常时,就立刻进行异常回复。举例来说:当程序(Program)执行到非预期的地方,没有依照原定的动作执行时,经过一段时间后看门狗(WDT)装置检测到异常状况后,就会产生溢位(Overflow)信号通知系统进行重置(Reset),让系统可以恢复正常运作。第二种装置为低电压检测(Low Voltage Detect)装置,常用来确保系统的电压是否稳定,当电压出现过低将会导致系统不稳定时,低电压检测(Low Voltage Detect)装置就会领先送出电压异常信号进行系统重置(Reset)来停止系统运作以确保系统的稳定性。
但上述的这二种装置仍无法有效处理一些较复杂的异常情况。例如:当程序(Program)执行到非预期的地方,里面刚好含有执行清除看门狗指令(ClearWDT Instruction),故不断地被延长检测时间,或者是因为系统误动作执行到非预期的程序区块而把看门狗(WDT)装置关闭,导致无法使用看门狗(WDT)装置检测异常情况以及无法使用溢位(Overflow)功能来回复系统。又例如当电压虽有出现过低现象,但由于时间太过短暂,以致于低电压检测(LowVoltage Detect)装置无法检测到此异常现象,但此异常现象却已经造成系统不稳定,便有可能让系统失效而且无法回复。
在以往的系统中,若噪声或电压已经达到会出错的状态,但却因为异常情况没被检测到,而造成系统当机甚至无法回复到正常运作状态的话,那么在高噪声的环境中会非常不适用。因此要应用于高噪声环境中的微控制器除了必须要拥有高抗噪声能力,具备系统自我回复的能力相当重要,可提高系统的稳定度。
发明内容
本发明所要解决的问题在于,提供一种控制装置及控制方法,通过系统所提出的异常检测装置先检测各异常状况,再针对检测到的异常状况,发出信号通知异常处理装置做适当处理,可降低因异常状况的发生而导致系统误动作的机会,进而提高系统的稳定性。
为达上述目的,本发明公开了一种控制装置,包括:
一系统异常检测单元,用于检测一微控制器系统是否运作正常,当该微控制器系统运作不正常时,则输出一系统异常信号;
一系统重置单元,用于重置该微控制器系统;及
一异常信号处理单元,接收该系统异常信号,以输出一系统重置信号;
其中,若该异常信号处理单元接收到该系统异常信号,则该异常信号处理单元便输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
该系统异常检测单元还包括:
一检查码产生电路,该检查码产生电路用于产生一检查码,该检查码的位数不小于两位,该系统异常检测单元检查该复数字元的检查码是否正确,以确认该微控制器系统是否运作正常;以及
一检查电路,该检查电路用于将该位检查码与一预定检查值做比较,当比较结果不相同时则输出该系统异常信号。
所述的控制装置,进一步包括:
一记忆单元,提供数据的储存;及
一数据异常检测单元,用于对该记忆单元输出的数据执行错误检测,当检测该记忆单元输出的数据有错误,则输出一数据异常信号;
其中,若该异常信号处理单元接收到该数据异常信号,则该异常信号处理单元便更正该记忆单元输出的错误数据,或输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
该数据异常信号由该数据异常检测单元检测到该记忆单元传输的数据其所对应的地址超出边界而产生,该异常信号处理单元接收到该数据异常信号后,便输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
本发明还公开了一种控制装置,包括:
一记忆单元,提供数据的储存;
一数据异常检测单元,用于对该记忆单元输出的数据执行错误检测,当检测该记忆单元输出的数据有错误,则输出一数据异常信号;
一系统重置单元,用于重置一微控制器系统;及
一异常信号处理单元,接收该数据异常信号,以输出一系统重置信号或更正该记忆单元输出的错误数据;
其中,若该异常信号处理单元接收到该数据异常信号,则该异常信号处理单元便更正该记忆单元输出的错误数据,或输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
该数据异常信号由该数据异常检测单元检测到该记忆单元传输的数据其所对应的地址超出边界而产生,该异常信号处理单元接收到该数据异常信号后,便输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
本发明还公开了一种增加微控制器系统稳定性的控制方法,该方法包括:
提供一系统异常检测单元来判断该微控制器系统是否有异常;
提供一异常信号处理单元,由该系统异常检测单元的判断结果,若得知该微控制器系统发生异常,则提出系统重置要求;及
提供一系统重置单元来执行该异常信号处理单元所提出的系统重置要求。
该系统异常检测单元判断该微控制器系统是否有异常,是通过产生一检查码,该检查码的位数不小于两位,并周期性将该检查码与一预定检查值做比较,若比较结果不相同,则表示该微控制器系统发生异常。
所述的控制方法,还包括:
提供一数据异常检测单元来检测该微控制器系统的记忆单元所传输的数据是否有错误;及
若该数据异常检测单元检测到记忆单元所传输的数据有错误,则通知该异常信号处理单元执行错误数据的更正或提出系统重置要求。
该数据异常检测单元若检测到由该记忆单元传输的数据其对应的地址范围超出边界,则通知该异常信号处理单元提出系统重置要求。
该异常信号处理单元执行错误数据的更正时,若该异常信号处理单元无法更正错误数据,则要求该微控制器系统的记忆单元重新传输数据。
本发明还公开了一种增加微控制器系统稳定性的控制方法,包括:
提供一数据异常检测单元来检测该微控制器系统的记忆单元所传输的数据是否有错误;
提供一异常信号处理单元,根据该数据异常检测单元检测结果,若得知记忆单元所传输的数据有错误,则提出系统重置要求或更正该微控制器系统的记忆单元所传输的数据;及
提供一系统重置单元来执行该异常信号处理单元所提出的系统重置要求。
该数据异常检测单元若检测到由该记忆单元传输的数据其对应的地址范围超出边界,则通知该异常信号处理单元提出系统重置要求。
该异常信号处理单元更正该微控制器系统的记忆单元所传输的数据时,若该异常信号处理单元无法更正错误数据,则要求该微控制器系统的记忆单元重新传输数据。
通过本发明所提出的异常检测单元先检测系统中各种的异常状况,再针对检测到的异常状况,发出信号通知异常处理单元做适当处理,可降低系统因异常状况而造成误动作的机会,进而提高系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明的控制装置的功能方块图;
图2为系统异常检测单元的功能方块图;
图3为本发明检测系统异常的方法流程图;
图4为本发明检测数据异常的功能方块图;及
图5为本发明的增加微控制器系统稳定性的控制方法流程图。
其中,附图标记:
控制装置1              系统异常检测单元11
检查码产生电路111      检查电路112
数据异常检测单元12     记忆单元13
只读存储器131          随机存取内存132
数据暂存装置133        异常信号处理单元14
系统重置单元15         指令总线IB
数据总线DB
具体实施方式
请参阅图1所示,为本发明控制装置的功能方块图。本发明的控制装置1包括系统异常检测单元11、记忆单元13、数据异常检测单元12、异常信号处理单元14及系统重置单元15。
控制装置1使用系统异常检测单元11来判断一微控制器系统(图未示)是否处于稳定状态。当系统异常检测单元11检查到系统不稳定时,就会发出信号通知异常信号处理单元14,使系统重置单元15进行系统重置,以避免在系统不稳定的情况下,系统仍继续工作容易造成错误或当机的情况。
当系统电源不稳定或噪声干扰很严重时,此时微控制器(图未示)从记忆单元13中抓取的数据有可能就出现错误,当数据有错误的情况下,程序代码或者是欲处理的数据便有可能变成不可预期。如此一来,系统若恰巧执行到错误的程序代码,将导致系统当机甚至无法回复。
针对上述现象,本发明对于储存在记忆单元13内的数据,增加了错误检查和错误校正功能的信息,方便在读取时先进行数据的正确性判断,若发现数据有误时,能够通过这些额外增加的信息将原本正确的数据校正回来。因此,从记忆单元13中抓取的数据均会先通过数据异常检测单元12做先行确认的动作,检测该数据是否有误,当发现有错误时,就送给异常信号处理单元14进行数据的校正,若发现数据错误太多而无法校正时,就必须通知系统针对这一笔数据做重新抓取的命令,要求记忆单元13重新传送该笔数据。
再者,当数据异常检测单元12在确认系统于记忆单元13中所抓取的数据时,若发现该笔数据所对应的地址范围超出边界,将通知异常信号处理单元14有数据发生错误,异常信号处理单元14便命令系统重置单元15进行系统重置的动作。经由传输数据错误的检测,进而更正错误的料或重置系统,可避免把错误的数据误送入系统执行,导致有不可预期的状况发生。
接下来说明本发明的控制装置1中各单元的动作原理及关系。
请参阅图2所示,为系统异常检测单元11的功能方块图。控制装置1采用检查码的方式来判断系统是否有异常。如图2中所示,系统异常检测单元11包括一检查码产生电路111及一检查电路112;其中检查码产生电路111根据系统工作情况固定输出n个位的检查码(n>=2),而检查电路112会每隔一段时间以一预定的检查值来检查检查码产生电路111所产生的检查码,以确认系统是否运作正常。例如以检查码产生电路111固定输出4个位的检查码为例,若检查码为1100(2),而预定检查值也为1100(2),经检查电路112比较后检查码与预定检查值相同,则表示系统运作正常;若检查码为1110(2),而预定检查值为1100(2),经检查电路112比较后检查码与预定检查值不相同,则表示系统运作异常。
因为当系统不稳定时,输出检查码的检查码产生电路111也会相对的不稳定,于是一旦发现检查码有误时,便可以判定系统此时必须要停止运作。所以,当发现检查码有误时,系统异常检测单元11会输出一系统异常信号,以通知异常信号处理单元14进行系统重置的要求,使系统重置单元15将系统重置;待系统重置后,再检查此检查码是否正确来判定系统是否已经恢复正常,若尚未恢复正常,就会持续通知异常信号处理单元14要求系统重置单元15做系统重置,直到系统恢复正常为止。
请复参阅图3,为本发明检测系统异常的方法流程图。在检查码产生电路111输出n个位的检查码后,检查电路112周期性的检查n位检查码是否正确(如步骤S301);若检查码正确,则表示系统运作正常,而持续检查检查码是否正确;若检查码发生错误,则表示系统运作异常,通知异常信号处理单元14进行系统重置的要求(如步骤S303),待系统重置后,再检查此检查码是否正确来判定系统是否已经恢复正常。
请参阅图4,为本发明检测数据异常的功能方块图。本发明的控制装置1中的记忆单元13至少包括一挥发性内存(Volatile Memory)或非挥发性内存(Non-Volatile Memory),如图所示,记忆单元13包含只读存储器131,随机存取内存132及数据暂存装置133,其中数据暂存装置133又可为只读存储器(ROM),随机存取内存(RAM)或缓存器(REGISTER)等。只读存储器131主要是储存程序代码(Program),以输出指令到指令总线IB(Instruction Bus)上;随机存取内存132主要是储存微控制器(图未示)运算时所需的数据,数据暂存装置133则是用于储存一些系统数据,而随机存取内存132和数据暂存装置133则会将系统欲使用的数据送到数据总线DB(Data Bus)上让系统读取。
记忆单元13输出的数据,包括只读存储器131、随机存取内存132及数据暂存装置133中的数据,部先将经过数据异常检测单元12做数据异常的检查。若数据异常检测单元12发现记忆单元13输出的数据其所对应的地址范围超出原定范围(例如:存取数据的范围只允许00H~6FH,但出现存取70H的值,即超出边界的动作),即可判定有错误发生,数据异常检测单元12便会输出一数据异常信号给异常信号处理单元14,异常信号处理单元14则会输出系统重置信号给系统重置单元15,以要求系统重置单元15执行系统重置的动作来修正此项错误。
另外,数据异常检测单元12针对每笔由记忆单元13输入进来的数据,采用错误修正码(Error-Correcting Codes)来检查输入进来的数据是否正确,一旦发现数据有误时,数据异常检测单元12会输出一数据异常信号通知异常信号处理单元14,以要求异常信号处理单元14进行数据回复的动作。
所以,当异常信号处理单元14根据数据异常信号得知记忆单元13输出的数据经错误修正码检查而发现有误时,会利用错误修正码先试着将错误数据更正,若可以更正成功,便让系统持续操作,不致因错误而中断。若无法更正成功,则必须输出一数据异常重读信号给系统,以要求记忆单元13重新传送数据。若异常信号处理单元14根据数据异常信号得知数据错误的原因为存取数据的范围超过系统限定范围时,即认定系统已出错,立即会通知系统重置单元15重置系统。
当异常信号处理单元14收到数据异常信号时,异常信号处理单元14会先进行数据校正。然而,以一般微控制器的结构来说,若发现是程序有误,则直接将修正后的结果放入指令总线,取代错误的程序;而修正过后的运算数据则会是放在数据总线,完成数据的修正。
承上所述可知,在本发明控制装置1中,当已检测到系统不稳定时,即会通知系统重置单元15立即重置系统,以确保系统的稳定性。而前述的系统重置单元15的功能为将系统重置,在系统重置的状况下,系统不会执行任何程序及内部的运作,类似处于一停止的状态。
最后请参阅图5,为本发明检测数据错误的控制方法流程图。首先由数据异常检测单元12接收记忆单元13所传来的数据(如步骤S501),接着便分别判断记忆单元13传输的数据其对应的地址范围是否超出边界(如步骤S503),以及根据错误修正码检查记忆单元13所传输的数据是否有误(如步骤S505);若记忆单元13所传输的数据其对应的地址范围超出边界,或根据错误修正码检查出记忆单元13所传输的数据有误,则数据异常检测单元12便输出一数据异常信号给异常信号处理单元14(如步骤S507)。
异常信号处理单元14接收数据异常信号后,便根据数据异常信号是由步骤S503所产生或是由步骤S505所产生来判断是否执行错误数据的更正(如步骤S509)。若数据异常信号是由步骤S503所产生,则异常信号处理单元14无须执行错误数据的更正,而输出一系统重置信号给系统重置单元15(如步骤S517);若数据异常信号是由步骤S505所产生,则异常信号处理单元14便执行错误数据的更正(如步骤S511),以及根据错误资料是否能成功更正(如步骤S513);若错误数据更正成功,则系统持续正常运作(如步骤S515),而若错误数据更正失败,则异常信号处理单元14便输出系统重置信号给系统重置单元15(如步骤S517)。
最后,当系统重置单元15收到系统重置信号后,便执行系统重置的动作,以确保系统运作的稳定性(如步骤S519)。
综上所述,通过本发明所提出的异常检测单元先检测系统中各种的异常状况,再针对检测到的异常状况,发出信号通知异常处理单元做适当处理,以降低系统因异常状况而造成误动作的机会,进而提高系统的稳定性。
上述仅为本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明的实施范围,凡依本发明申请权利要求书所作的等效变化与修改,皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims (14)

1、一种控制装置,其特征在于,包括:
一系统异常检测单元,用于检测一微控制器系统是否运作正常,当该微控制器系统运作不正常时,则输出一系统异常信号;
一系统重置单元,用于重置该微控制器系统;及
一异常信号处理单元,接收该系统异常信号,以输出一系统重置信号;
其中,若该异常信号处理单元接收到该系统异常信号,则该异常信号处理单元便输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
2、如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,该系统异常检测单元还包括:
一检查码产生电路,该检查码产生电路用于产生一检查码,该检查码的位数不小于两位,该系统异常检测单元检查该复数字元的检查码是否正确,以确认该微控制器系统是否运作正常;以及
一检查电路,该检查电路用于将该位检查码与一预定检查值做比较,当比较结果不相同时则输出该系统异常信号。
3、如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,进一步包括:
一记忆单元,提供数据的储存;及
一数据异常检测单元,用于对该记忆单元输出的数据执行错误检测,当检测该记忆单元输出的数据有错误,则输出一数据异常信号;
其中,若该异常信号处理单元接收到该数据异常信号,则该异常信号处理单元便更正该记忆单元输出的错误数据,或输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
4、如权利要求3所述的控制装置,其特征在于,该数据异常信号由该数据异常检测单元检测到该记忆单元传输的数据其所对应的地址超出边界而产生,该异常信号处理单元接收到该数据异常信号后,便输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
5、一种控制装置,其特征在于,包括:
一记忆单元,提供数据的储存;
一数据异常检测单元,用于对该记忆单元输出的数据执行错误检测,当检测该记忆单元输出的数据有错误,则输出一数据异常信号;
一系统重置单元,用于重置一微控制器系统;及
一异常信号处理单元,接收该数据异常信号,以输出一系统重置信号或更正该记忆单元输出的错误数据;
其中,若该异常信号处理单元接收到该数据异常信号,则该异常信号处理单元便更正该记忆单元输出的错误数据,或输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
6、如权利要求5所述的控制装置,其特征在于,该数据异常信号由该数据异常检测单元检测到该记忆单元传输的数据其所对应的地址超出边界而产生,该异常信号处理单元接收到该数据异常信号后,便输出该系统重置信号给该系统重置单元以重置该微控制器系统。
7、一种增加微控制器系统稳定性的控制方法,其特征在于,该步骤包括:
提供一系统异常检测单元来判断该微控制器系统是否有异常;
提供一异常信号处理单元,由该系统异常检测单元的判断结果,若得知该微控制器系统发生异常,则提出系统重置要求;及
提供一系统重置单元来执行该异常信号处理单元所提出的系统重置要求。
8、如权利要求7所述的控制方法,其特征在于,该系统异常检测单元判断该微控制器系统是否有异常,是通过产生一检查码,该检查码的位数不小于两位,并周期性将该检查码与一预定检查值做比较,若比较结果不相同,则表示该微控制器系统发生异常。
9、如权利要求7所述的控制方法,其特征在于,其步骤还包括:
提供一数据异常检测单元来检测该微控制器系统的记忆单元所传输的数据是否有错误;及
若该数据异常检测单元检测到记忆单元所传输的数据有错误,则通知该异常信号处理单元执行错误数据的更正或提出系统重置要求。
10、如权利要求9所述的控制方法,其特征在于,该数据异常检测单元若检测到由该记忆单元传输的数据其对应的地址范围超出边界,则通知该异常信号处理单元提出系统重置要求。
11、如权利要求9所述的控制方法,其特征在于,该异常信号处理单元执行错误数据的更正时,若该异常信号处理单元无法更正错误数据,则要求该微控制器系统的记忆单元重新传输数据。
12、一种增加微控制器系统稳定性的控制方法,其特征在于,步骤包括:
提供一数据异常检测单元来检测该微控制器系统的记忆单元所传输的数据是否有错误;
提供一异常信号处理单元,根据该数据异常检测单元检测结果,若得知记忆单元所传输的数据有错误,则提出系统重置要求或更正该微控制器系统的记忆单元所传输的数据;及
提供一系统重置单元来执行该异常信号处理单元所提出的系统重置要求。
13、如权利要求12所述的控制方法,其特征在于,该数据异常检测单元若检测到由该记忆单元传输的数据其对应的地址范围超出边界,则通知该异常信号处理单元提出系统重置要求。
14、如权利要求12所述的控制方法,其特征在于,该异常信号处理单元更正该微控制器系统的记忆单元所传输的数据时,若该异常信号处理单元无法更正错误数据,则要求该微控制器系统的记忆单元重新传输数据。
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