CN103135460A - 用于产生可配置反馈的系统、电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于产生可配置反馈的系统、电路及方法，尤其在具有电源开关的安全关键的电源系统中。在根据本发明的一个方面，提供了一种用于产生可配置反馈的系统，其中所述系统包括：多个电路，耦接至多个驱动器，并经由单线连接以链的形式互相连接；以及控制电路，连接至所述多个电路，并适于将配置数据输出至所述多个电路中的至少一个电路以配置反馈信号通过所述多个电路经由单线连接传递至所述控制电路。

Description

用于产生可配置反馈的系统、电路及方法

技术领域

本发明涉及用于产生可配置反馈的系统、电路及方法，特别是用于具有电源开关的安全关键的电源系统中。

背景技术

安全工程是不断发展的领域，其中工程师们采用冗余技术，以便减轻在发生错误时产生的不良后果。例如，太空交通工具和飞机包括冗余系统，以便如果发动机控制组件在飞行过程中出现故障，例如，可启动另一台发动机控制组件以允许飞机安全降落。

在一个类似的方面，可产生注重安全的系统中的定时输入/输出（I/O）信号并随后检查该信号，以确保它们实际上被正确地传递。这可用于很多应用中。例如，在汽车系统中，如果输出驱动信号（例如，发动机控制器的火花塞信号）被提供至汽车的发动机，则可将反馈信号（其来自被实际传递至发动机的输出驱动信号）与原始输出驱动信号比较，以确定输出驱动信号是否事实上被正确地传递。因此，如果在发动机控制器和发动机本身之间有“不良”连接（或如果发生某些其它错误事件），则原始驱动信号和反馈信号的比较可检测该错误，从而允许控制系统例如通过照明驾驶员的仪表板上的“检查引擎”灯来通知驾驶员。以此方式，可通知驾驶员发生了发动机问题（例如，火花塞不点火），并然后可以得到保养的车辆，以纠正任何相应的问题。

在具有电源开关（例如，金属-氧化物-半导体场-效应晶体管（MOSFET）或绝缘栅双极晶体管（IGBT））的安全关键的电源系统中，在开始系统的操作之前，需要分析电力系统中的功能块，以避免在一些功能块故障的情况下发生的损害。此外，在运行过程中需要检测老化的影响或分析突发性故障的诊断能力。

正常控制装置的标准输出不能够直接驱动电源开关的控制输入（门）。因此，需要具有其自己的电源的门驱动器组件放大控制信号，并使其适应电源开关的需要。为了避免损失，并确保正确的开关行为，门驱动器组件通常位于靠近电源开关处。

在某些情况下，门驱动器组件将电隔离屏障引入控制装置和电源开关之间，原因是因为它们不参考相同电位。这导致控制装置和门驱动器组件之间的（“低功率”）控制信号损坏的风险以及甚至电源开关的不希望开关的风险。监测数据一致性的选项应对控制装置建立由门驱动器组件接收的控制信号的平行回路，但通常情况下，控制装置上的附加输入引脚的成本太高。其它已知的解决方案不够灵活，即，它们可仅可覆盖被监测的数据量的子集或一个方面。

因此，例如存在对用于监测数据一致性的系统的需要，特别是用于安全关键的电源系统，其是可靠的、灵活的和具有成本效益的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于产生可配置反馈的系统，其中所述系统包括：多个电路，耦接至多个驱动器，并经由单线连接以链的形式互相连接；以及控制电路，连接至多个电路，并适于将配置数据输出至多个电路中的至少一个电路以配置反馈信号通过多个电路经由单线连接被传递至控制电路。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于产生可配置反馈的方法，其中所述方法包括：接收状态输入信号、接收控制信号、接收配置数据、逻辑组合状态输入信号和控制信号、基于所接收的配置数据输出以下信号中的一个信号作为状态输出信号：状态输入信号、控制信号或状态输入信号和控制信号的逻辑组合的结果。

通过参照附图而对本发明的进行以下详细描述，本发明的其它特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

附图被包括在其中以提供本发明的进一步理解，并且被并入构成本说明书的一部分。附图示出本发明的实施方式，并与说明书一起来解释本发明的原理。本发明的其它实施例和本发明的许多预期优点变将得更好理解，因为通过参照下面的详细描述，将很容易理解它们。

图1示例性示出根据本发明实施方式的系统的简化示意图。

图2示例性示出根据本发明其它实施方式的驱动器单元的简化示意图。

图3示出图1中示出的系统的控制装置的优选实施方式。

图4示例性示出根据本发的其它实施方式的驱动器单元的简化示意图。

图5是描绘根据一些实施方式的其中使用积分的方法的流程图。

图6A至图6B示出用于说明图5的流程图的示例波形图。

图7是根据一些实施方式描绘了利用从上升沿或下降沿测量的最小时间窗口的方法的流程图。

图8示出用于说明图7的流程图的一些示例波形图。

图9是根据一些实施方式描绘了利用从上升沿或下降沿测量的最大时间窗口的方法的流程图。

图10示出用于说明图9的流程图的一些示例波形图。

图11是根据一些实施方式描绘了使用从上升沿或下降沿测量的时间窗口比较I/O信号和参考信号的方法的流程图。

图12示出用于说明图11的流程图的一些示例波形图。

图13示出根据本发明的再一实施方式的用于产生可配置反馈的方法。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考附图，这些附图形成本发明的一部分，且在其中通过说明可实践本发明的特定实施例的方式示出。应当理解在不脱离本发明的范围的情况下，可利用其它实施方式，且可进行结构变化或其它变化。因此，下面的详细描述不应被认为具有限制意义，且本发明的范围由所附的权利要求书限定。

本发明涉及用于产生可配置反馈的系统、电路和方法，特别是用于具有电源开关的安全关键的电源系统中。可配置反馈中包含的数据可包括状态数据或签名数据。此外，可以对状态数据或签名数据提供专用线，例如单丝连接，使得可以以时间连续方式提供反馈数据，或数据线，例如单线连接，可使用例如时间分割多路传输与其它数据通信共享，即对状态数据或签名数据的传输提供专用时隙，以便可以以时间离散的方式提供反馈数据。在下文中，将说明上述两种方法的示例性实施方式。

图1示例地示出根据本发明的实施方式的系统的简化示意图。该系统包括控制装置10和连接至控制装置的多个驱动器单元20a-20n。

控制装置10被配置为控制和监测多个驱动器单元20a-20n。为了这个目的，控制装置包括配置信号发生器11、连接至配置信号发生器11的控制单元12、连接至控制单元12的控制信号输出14、连接至控制单元12的签名发生器13，以及连接至控制单元12、配置信号发生器11和签名发生器13的比较单元15。

每个驱动器单元20a-20n都被分配给多个开关30a-30n中的一个，并被配置为基于从控制单元接收的控制信号驱动一个相关联的开关30。

每个驱动器单元20a-20n都包括控制信号输入22、状态输入23、状态输出25、将其输入连接至控制信号输入22和状态输入23的逻辑门24（例如，异或（XOR）门）、多路复用器（MUX）21和门驱动器29。

门驱动器29具有连接至控制信号输入22的第一输入、连接至相关联的开关30的第一输出、连接至多路复用器21的输入的第二输出，以及至用于接收开关30的开关状态的开关的其它连接。

多路复用器21将其输出连接至状态输出25，以及将其输入连接至控制信号输入22、状态输入23、异或门24的输出和门驱动器29的第二输出。

控制单元12可以为每个驱动单元20a-20n产生单个的控制信号，例如脉冲宽度调制（PWM）信号。控制信号经由控制装置10的输出14被传输至各自驱动器单元20a-20n。驱动器单元20a-20n的门驱动器29a-29n分别放大和/或转换接收的控制信号，以产生驱动信号，该驱动信号被转移至连接至各自门驱动器29的开关30。门驱动器29也可被配置为通过分析门电压、源电流、相关联开关的漏极电压或其它值来确定实际驱动器状态（诸如开关导通或阻塞），并基于确定的驱动器状态产生驱动器状态信号。典型的驱动器状态信号是“电源正常（OK）”、温度、开关导通或阻塞、负载过流或过压。

开关30a-30n（也称为电源开关）可使能负载，例如，或一般基于接收的驱动信号控制任务。

提供状态输入23a-23n和状态输出25a-25n，以使反馈信号能从驱动器单元20a-20n被传递回控制装置10。由于这个原因，驱动器单元20a-20n经由它们各自的状态输入和输出串联连接，即驱动器单元20a-20n以链的形式连接，其中，在序列或链中，一个驱动器单元的状态输出25分别连接至下一个驱动器单元的状态输入23。为序列中第一个的驱动单元20a的状态输入23a连接至所定义的电位。为了避免第一驱动器单元20a的状态输入处的浮动电位，可通过以下方式设置驱动单元20a-20n：如果在状态输入23a-23n处不接收状态信号，则由预定标准信号（例如，接地电位）替换状态信号。这可通过对固定电位提供上拉电阻器或下拉电阻器（其拉动开状态输入23或没有连接的状态输入23）来影响，并因此确保在此输入处的标准值。为序列中最后一个的驱动器单元20n的状态输出25n连接至控制装置10的比较单元15。因此，形成连接控制装置10与所有驱动器单元20a-20n的单线反馈线。

根据本发明的实施方式，驱动单元20a-20n包括配置装置，特别是多路复用器21a-21n，用于选择在其状态输出25a-25n处输出哪种类型的反馈信号。多路复用器21a-21n由从控制装置10接收的配置信号控制。因此，控制装置10的配置信号发生器11产生配置信号，用于配置控制装置10的比较单元15经由单线反馈线从驱动单元20a-20n中接收的反馈信号。

在本发明的本实施方式中，每个多路复用器21a-21n都可在其输入处接收以下信号：

-在状态输入23接收的状态信号；

-在控制信号输入22从控制装置10接收的控制信号；

-在驱动器单元各自的输入接收的状态信号和控制信号的逻辑组合;

-表示门驱动器29和/或相关联的开关30的状态的由门驱动器29所产生的驱动器状态信号。

因此，多种类型的反馈信号可通过向驱动器单元20a-20n的多路复用器21a-21n提供某些配置信号来配置。在下面示出示例性反馈信号类型组：

A）基于所有驱动器单元的控制信号的组合的签名信号；

B）由一个特定驱动器单元接收的单个（individual）控制信号；

C）与一个特定驱动器单元相关联的驱动器的单个驱动器状态信号。

A）产生基于所有驱动单元的控制信号的组合的签名信号，以提供来自所有驱动单元的控制线的反馈和/或监测所有驱动单元的控制线。简单的签名产生可基于奇偶校验逻辑，因为其独立于时间和地点。图1的实施方式示出基于异或门的签名产生的实施。为了提供基于所有驱动器单元的控制信号的组合的签名信号，由控制装置传输的配置信号控制每个多路复用器21a-21n，以转发并输出从相应异或门24a-24n的输出接收的信号。因此，当每个驱动器单元20a-20n逻辑组合在其状态输入23a-23n处接收的状态/签名信号和在控制输入22a-22n处接收的控制信号，并将所得到的信号发送至链中的下一个驱动器单元的状态输入或在驱动器单元是链中的最后一个时将所得到的信号发送至控制装置时，对由所有驱动器单元20a-20n接收的各个（individual）控制信号进行XOR运算，以产生签名信号。因此，传递至控制装置的反馈信号包括所有驱动器单元20a-20n的控制信号的逻辑组合。因此，来自所有驱动器单元20a-20n的反馈可经由单线反馈线被提供至控制装置10。

B）由一个特定驱动器单元接收的单个控制信号被转发至控制装置10，以提供来自一个特定驱动器单元的控制线的反馈和/或监测一个特定驱动器单元的控制线。为此，由控制装置10发送的配置信号使所述一个特定驱动器单元将在其控制信号输入处接收的控制信号转发至其状态输出，并使在随到链中的所述一个特定驱动器单元之后设置的所有驱动器单元（即位于链中的所述一个特定驱动器单元之后）将在其状态输入处接收的信号不加修改地转发至其状态输出。在这种情况下，仅由所述一个特定驱动器单元接收的控制信号被设置为经由单线反馈线对控制装置10提供的反馈信号。控制装置10的比较单元14然后可确定其由控制装置10产生的针对一个特定门驱动器的控制信号和经由驱动器单元20a-20n的链接收的反馈信号之间的回路定时。将在下面更详细地描述比较单元14的功能。在一般情况下，对于平行的所有驱动器单元20a-20n不需要该定时的知识。因此，可使用单线反馈在控制装置的控制下一个接一个地“扫描”驱动单元20a-20n，这能够以低成本实现诊断能力。

C）由与连接至所述一个特定开关的驱动器单元关联的门驱动器29所产生的单个驱动器状态信号被转发至控制装置10，以监测门驱动器和/或相关联的开关的驱动器状态。为此，控制装置10发送配置信号，其使连接至所述一个特定开关的驱动器单元将驱动器状态信号转发至其状态输出，并使随链中所述一个特定驱动器单元之后布置的所有驱动器单元（即，位于链中的所述一个特定驱动器单元之后））将在其状态输入处接收的信号不加修改地转发至其状态输出。在这种情况下，仅由所述一个特定驱动器单元的门驱动器产生的驱动器状态信号被提供为经由单线反馈线到控制装置10的反馈信号。反馈信号可由控制装置10的比较单元14用来确定原始控制信号（由控制装置10产生的）和电源开关自身的反应之间的开关定时。在一般情况下，该定时的知识并非对于平行的所有开关是需要的。因此，可使用单线反馈在控制装置的控制下一个接一个地“扫描”门驱动器/开关，这能够实现以低成本的诊断能力。

应理解：除了如上所述类型的反馈信号之外，其它类型的反馈信号也是可能的。例如，可修改A）项下描述的反馈信号，原因在于并非所有的驱动器单元20a-20n都逻辑组合其接收的控制信号与接收的状态/签名信号，而是仅逻辑组合驱动器单元20a-20n的子集，而所有其它驱动器单元不加修改地转发接收的状态/签名信号。因此，传递至控制装置10的反馈信号可包括仅驱动器单元20a-20n的子集的签名信号（即，控制信号的逻辑组合）。

用于产生反馈信号的另一种选择可在其与图1中所示的系统的布局相比稍作修改的系统中实现：基于所有驱动器状态信号的组合的状态或签名信号，即与各自驱动器单元相关联的所有驱动器的驱动器状态信号。为此，每个驱动器单元的多路复用器包括附加的输入，其接收状态/签名信号和指示门驱动器和/或相关联开关的状态的由门驱动器所产生的驱动器状态信号的逻辑组合（例如，异或组合）。这样的信号可通过额外的异或门接收作为输入的状态/签名信号和驱动器状态信号来提供。为了获得所有驱动器状态信号的组合，控制每个驱动器单元的多路复用器来转发额外异或门的输出。

在参照图1的上述实施方式中，分别为状态和配置数据的传输提供单个的线。在本发明的替代实施方式中，为状态和配置数据的传输仅提供一个单线连接。在该替代的实施方式中，经由单线连接在传输的数据流的单个分配时隙中来传输状态和配置数据。可选地，可在其没有被分配用于传输状态或配置数据的其它时隙中经由单线连接传输其它数据。

因此，如果单线连接被连续用于状态信号的传输（这是例如在图1的实施方式中的情况），则支持在运行时间期间的连续状态检查。

否则，如果在连续数据流内的离散时隙中传输状态信号（这是在上述的替代实施方式中的情况），则可仅在特定的时间点处进行状态检查。

图2示例地示出根据本发明的另一个实施方式的连接至相关联开关的驱动器单元的简化示意图。在图2中所示的驱动器单元220可用于图1中所描述的系统中，其中驱动器单元20a-20n分别由图2的驱动器单元220替代，且控制单元（未示出）分别被按照以下解释稍作修改。

图2的门驱动器单元220具有类似于图1的驱动器单元20a-20n的设计，但从控制装置接收两个控制信号。因此，图1的控制装置10被修改，因为控制单元被配置为产生两组控制信号（即，用于每个驱动器单元的两个控制信号），并经由控制信号输出将这些控制信号传输至驱动单元。

门驱动器单元220包括第一控制信号输入222、第二控制信号输入227、状态输入223、状态输出225、使其输入连接至第一控制信号输入222和状态输入223的输入的第一逻辑门224（例如，异或门）、使其输入连接至第二控制信号输入和第一异或门的输出的输入的第二逻辑门228（例如，异或门）、多路复用器221和门驱动器229。

门驱动器229具有连接至第一和第二控制信号输入222和227的第一和第二输入、连接至相关联开关230a的第一和第二输出、连接至多路复用器221的输入的第三输出，以及至用于接收开关230的开关状态的开关的其它连接。

多路复用器221使其输出连接至状态输出225以及使其输入连接至第一控制信号输入222、第二控制信号输入227、状态输入223、第二异或门228的输出和门驱动器229的第三输出。

控制单元可为每个驱动器单元220产生两个控制信号，例如PWM信号，并经由其控制信号输出将这两个信号传输至每个驱动器单元220。驱动器单元220的门驱动器229放大和/或转换所接收的控制信号，以产生相应的驱动器信号，该驱动器信号被转移至连接至门驱动器229的开关230。门驱动器229还可以被配置为通过分析门电压、源电流、漏极电压或相关联开关的其它值来确定实际的驱动器状态（诸如开关导通或阻塞），并基于确定的驱动器状态产生驱动器状态信号。典型的驱动器状态信号是“电源正常（OK）”、温度、开关导通或阻塞、负载过流或过压。

提供状态输入223和状态输出225，以使反馈信号能够从驱动器单元被传递回控制装置。由于这个原因，驱动器单元经由其各自的状态输入和输出而串联连接，即驱动器单元以链的形式连接，其中，在序列或链中一个驱动器单元的状态输出225分别连接至下一个驱动器单元的状态输入223。为序列中第一个的驱动器单元的状态输入连接至所定义的电位。为了避免第一驱动器单元的状态输入处的浮动电位，可通过以下方式设置驱动器单元：如果在状态输入223处不接收状态或签名信号，则由预定标准信号（例如，接地电位）替换状态/签名信号。这可通过对固定电位提供上拉电阻器或下拉电阻器（其拉动开状态输入223或没有连接的状态输入223）来影响，并因此确保在此输入处的标准值。为序列中最后一个的驱动器单元的状态输出225连接至控制装置的比较单元。因此，形成连接控制装置与所有驱动器单元的单线反馈线。

还是在本发明的本实施方式中，每个驱动器单元都包括配置装置，特别是多路复用器，用于选择在其状态输出225处传递哪种类型的反馈信号。多路复用器221由从控制装置接收的配置信号控制。因此，控制装置的配置信号发生器产生配置信号，用于配置控制装置的比较单元经由单线反馈线从驱动器单元中接收的反馈信号。

在本发明的本实施方式中，每个多路复用器221都可在其输入处接收以下信号：

-在状态输入223接收的状态或签名信号；

-在第一控制信号输入222从控制装置接收第一控制信号；

-在第二控制信号输入227从控制装置接收第二控制信号；

-在驱动器单元220各自的输入接收的状态/签名信号与第一控制信号和第二控制信号的逻辑组合；

-表示门驱动器229和/或相关联开关230的状态的由门驱动器229所产生的驱动器状态信号。

因此，多种类型的反馈信号可通过向驱动器单元20a-20n的多路复用器21a-21n提供某些配置信号来配置。在下面示出示例性反馈信号类型组：

A）基于由驱动器单元接收的所有控制信号的组合的签名信号（即用于每个驱动器单元的两个控制信号）；

B）由一个特定驱动器单元接收的单个控制信号（即，第一或第二控制信号）；

C）与一个特定驱动器单元相关联的门驱动器229的单个驱动器状态信号。

应理解：除了如上所述类型的反馈信号之外，其它类型的反馈信号也是可能的。例如，可修改A）项下描述的反馈信号，原因是并非所有驱动器单元都逻辑组合其接收的控制信号与接收的状态/签名信号，而仅逻辑组合驱动器单元的子集，而所有其它驱动器单元不加修改地转发接收的状态/签名信号。因此，传递至控制装置10的反馈信号可包括仅驱动器单元的子集的签名信号（即，控制信号的逻辑组合）。

用于产生反馈信号的另一种选择可在其与包括根据图2中所示的实施例的多个驱动器单元的系统的布局相比稍作修改的系统中实现：

基于所有驱动器状态信号的组合的状态或签名信号，即与各自驱动器单元相关联的所有驱动器的驱动器状态信号。为此，每个驱动器单元的多路复用器包括附加的输入，其接收状态/签名信号和指示门驱动器和/或相关联开关的状态的由门驱动器所产生的驱动器状态信号的逻辑组合（例如异或组合）。这样的信号可通过额外的异或门接收作为输入的状态/签名信号和驱动器状态信号的来提供。为了获得所有驱动器状态信号的组合，控制每个驱动器单元的多路复用器来转发额外异或门的输出。

根据本发明的其它实施方式，驱动器单元也可从控制装置接收两个以上的控制信号。此外，在这种情况下，可配置反馈可以是以下反馈信号类型之一：

A）基于由驱动器单元接收的所有控制信号的组合的签名信号；

B）由一个特定驱动器单元接收的一个单个控制信号；

C）与一个特定驱动器单元相关联的驱动器的单个驱动器状态信号；

D）基于所有驱动器状态信号的组合的状态/签名信号。

图3示出图1中所示的系统的控制装置的优选实施方式。具体地，在图3中更详细地示出比较单元15，而在不修改的情况下，描绘了控制装置10的所有其它部分。在本实施方式中，比较单元15可包括多路解复用器（DEMUX）317、输入-输出（I/O）比较器318和签名比较器319。

如参照图1已经描述的，控制装置10通过将至少一个单独（separate）控制信号输出至每个驱动器单元来控制多个驱动器单元。这些控制信号也被传输至产生参考签名信号的签名发生器13。配置信号发生器产生配置信号，用于配置从驱动器单元传递至控制装置10的反馈输入16的反馈。

多路解复用器317具有连接至反馈输入16的第一输入、连接至配置信号发生器11的第二输入、连接至I/O比较器318的第一输出和连接至签名比较器319的第二输出。I/O比较器318进一步连接至控制单元12，且签名比较器319进一步连接至签名发生器13。

多路解复用器317由配置信号发生器11的配置信号控制，且多路解复用器317基于配置信号将从反馈输出16中接收的反馈信号输出至I/O比较器318或签名比较器319。在下文中，给出了基于上面参考图1而指定的示例性反馈信号类型的一些实例：

I）如果反馈信号为类型A（签名信号），则配置信号（它被用来配置反馈信号）控制多路解复用器来将接收的反馈信号输出至签名比较器319。

II）如果反馈信号是类型B或类型C（单个控制信号或单个驱动器状态信号），则配置信号控制多路解复用器来将接收的反馈信号输出至I/O比较器318。

I）签名比较器319接收从签名发生器13接收的参考签名信号和反馈信号（即，由驱动器单元产生的签名信号），并比较两个接收的信号。签名发生器逻辑组合以与驱动器单元所用的方式相同的方式来组合发送至驱动器单元的控制信号。因此，反馈信号和参考签名信号具有预定关系，除非例如发生突发事件，诸如连接松动、故障的晶体管、电源故障，或α-粒子撞击控制装置。在这种情况下，控制装置可选择地断言错误信号，诸如中断，或启动预定操作。

II）I/O比较器318接收来自控制单元的参考信号（例如，发送至待检查的特定驱动器单元的单个控制信号）和来自多路解复用器的反馈信号（即，单个控制信号或单个驱动器状态信号），并比较两个接收信号。如果反馈信号和参考信号不具有预定关系，则控制装置可选择性地断言错误信号，诸如中断，或启动预定操作。

在本发明的一些实施方式中，根据图1或图3的控制装置的比较单元还可以包括历史缓存器，用于存储多个比较和分析电路。分析电路然后可在给定的时间间隔内或给定数量的比较中检查多个突发事件/错误。以此方式，可基于多个突发事件和它们之间的关系，而不是简单地基于一个单一突发事件的发生，来断言错误信号。

图4示例性地示出根据本发明的另一实施方式的连接至相关联的开关430的驱动器单元的简化示意图。在图4中所示的驱动器单元420可用于根据上面已经简要提到的替代实施方式的系统中：在本实施方式中，为状态和配置数据的传输仅提供一个单线连接。状态和配置数据在经由单线连接传输的数据流的单个的分配时隙中传输。可选地，其它数据可经由单线连接在没有被分配用于状态数据或配置数据的传输的其它时隙中传输。

驱动器单元包括控制信号输入422、数据输入428、数据输出429、包括连接至开关430的输出级431和输入级432的门驱动器439、移位寄存器451、寄存器452a、452b和452c、使其输入连接至输入级432和寄存器452b的第一逻辑门441（例如，异或门），以及使其输入连接至控制输入和寄存器452b的第二逻辑门442（例如，异或门）以及多路复用器221。

移位寄存器451用作串行数据流的接收/发送寄存器，且提供寄存器452a、452b和452c用于保持从由移位寄存器451从数据输入接收的数据流中读出的数据，以及其要插入经由数据输出429而传输的串行数据流中的数据。

寄存器452a接收并保持从串行数据流中的第一预定位置提取的配置数据，并将配置数据转发至多路复用器421的控制输入。

寄存器452b接收和保持从串行数据流中的第二预定位置提取的状态数据，例如：状态位。状态数据被转发至多路复用器的第一输入和异或门441和442的第一输入。

在控制输入422处接收的控制数据被转发至输出级431，以控制开关430，并且还转发至多路复用器421的第二输入和第二异或门442的第二输入。通过门驱动器439产生的驱动器状态数据被输出至多路复用器421的第三输入和第一异或门441的第二输入。第一异或门441的输出由多路复用器421的第四输入接收，并第二异或门的输出由多路复用器421的第五输入接收。多路复用器基于在其控制输入处接收的配置数据输出在其五个输入中的一个输入处接收的数据。

由多路复用器421输出的数据被转发至寄存器452c并被进一步被转发至接收/发送寄存器（移位寄存器）451，以被插入在串行数据流中的第三预定位置，并在串行数据流中被转发。

在第二和第三预定义位置相同的情况下，输入状态数据在串行数据流中的某一特定的（即，预定义的）位置被接收、修改（即，由输出状态数据取代），然后在串行数据流中（在相同预定义的位置处）被转发。

还是在本实施方式中，可配置反馈可以是以下反馈信号类型之一：

A）基于由驱动器单元接收的所有控制信号的组合的签名信号；

B）由一个特定驱动器单元接收的一个单个控制信号；

C）与一个特定驱动单元相关联的驱动器的单个驱动器状态信号；

D）基于由驱动器单元的门驱动器产生的所有驱动器状态信号的组合的状态/签名信号。

类型A）、B）和C）已经参照图1进行了描述。除了组合由驱动器单元接收的所有控制信号，而不是组合由门驱动器产生的所有驱动器状态信号之外，类型D）几乎与类型A）相同。因此，所有驱动器单元的多路复用器被控制转发第一异或门441的输出。

在图4所示的实施方式中，状态和配置数据经由单线连接在传输的数据流的分开的预定位置或分配的时隙中传输。输入状态和配置数据被从预定位置处的串行数据流提取，且输出状态数据被插入也位于预定义位置处的串行数据流。预定义位置或分配的时隙可位于串行数据流中，例如与包含在串行数据流中的参考数据（诸如帧起始（SOF））有关，或与在另一个引脚处接收的信号有关。

可选地，其它数据可在其没有被分配用于传输状态数据或配置数据其它时隙中经由单线连接传输。因此，可使用例如时分多路传输（即，为状态数据或签名数据的传输提供专用时隙）与其它数据通信共享单一数据线，例如单线连接。在该实施方式中，反馈数据可以以时间离散的方式提供。

关于图5-图12，在下面讨论可由图3中所示的控制装置中的I/O比较器使用的信号比较的方法的几个实例。虽然这些方法被示出并在下文中被描述为一系列动作或事件，但是本公开并不限于这样的动作或事件的图示顺序等。对于本文所公开的其它方法同样也是一样的。例如，一些动作可以不同顺序和/或同时与除了本文所示和/或所述的那些动作或事件之外的其它动作或事件一起发生。此外，并非所有示出的动作都需要，且波形的形状仅是说明性的，且其它波形可与所示的那些显着不同。此外，可在一个或多个单个的动作或阶段中进行本文所描述的动作中的一个或多个动作。应理解关于图1、3和4的上述控制装置可包括用于实现这些方法的适当的硬件和/或软件。

图5-图6涉及I/O测量技术，该技术利用积分来确定是否发生了错误。图5以流程图格式示出方法500，而图6示出与图5的方法一致的示例波形。

在502中设置了初始积分器值之后，图5的方法在监测I/O信号和参考信号的电压和/或电流电平的504开始。

在506中，该方法求出I/O信号的电压或电流电平和参考信号的电压或电流电平之间的差。在分布在时间周期内的多个不同时间求差。

在508中，该方法在整个时间周期内对I/O信号和参考信号之间的差进行积分。

在510中，该方法确定积分的差是否超过上积分阈值。如果不是（在510中为“否”），则该方法继续至块512并确定积分的差是否超过下积分阈值。如果不是（在512中为“否”），则该方法假设不存在错误，并继续处理块502-506中所示的信号。

然而，如果积分差超过上积分阈值（在508中为“是”）或降到低于下积分阈值（在510中为“否”），则在块514中，该方法在历史缓存器中存储错误事件和相应的时间戳。

在516中，该方法然后分析错误事件的模式，以确定真正的错误条件是否存在。例如，在一些实施方式中，可以相对于其它错误事件时间戳分析该错误事件的时间戳，如果这些错误共同表示可修复的错误条件（例如，“不良”电连接或有故障的晶体管，其在未来可以被修复和防止），则使中断生效。相反，如果时间戳表示错误是随机的（例如，由于α粒子），则方法可以对错误事件分配不同的优先级，用于表示错误事件可能是不可修理的或可预防的。

如果检测到可修复或可预防的错误，则由I/O比较器在518产生中断请求。例如在接收中断之后，可由处理器采取适当的补救措施。

图6A至图6B示出与图5的方法500一致的一系列实例波形。如图6A至图6B中所示，方法求I/O信号602和参考信号604之间的差，从而产生差信号606。差信号被积分，以提供积分的差波形608，且可基于积分的差608与预期的积分窗口610是否具有预定关系产生错误信号。例如，如果积分的差608超过上积分阈值612或下降到低于下积分阈值614，则可以断言错误。图6A示出其中没有检测到错误的正常操作，而图6B示出一个实例，其中I/O信号中的丢失脉冲616使积分的差信号608在时间618下降到低于下积分阈值614。因此，在图6B中，可以产生诸如中断的错误事件信号，所以可以适当地处理错误条件。

图7至图8涉及定时I/O测量技术，其利用时间窗口来确定定时信号是否不可接受地比预期的短。图7以流程图的形式示出方法700，而图8示出与图7的方法一致的示例波形。

图7的方法700开始于702，在702监测I/O信号。

在704（图7）中，该方法设置最小时间窗口（例如，图8中的T_最小），该最小时间窗开始于一种类型的边沿（例如，监测的I/O信号的第一上升沿或下降沿），并结束于从该上升沿或下降测量的预定时间。最小时间窗口的结束对应于与预期的I/O信号边沿（例如，图8中的804）的最大可接受的时间偏差（例如，图8中的802）。在图8的实例中，监测预期的I/O信号边沿与表示时间窗口的开始（上升）的边沿是相反的（例如，下降）。在某些情况下，使用相同类型的边沿来开始窗口并监测边沿，且脉冲检查是频率检查。虽然图8仅示出一个检查，当时应理解：可以平行进行这些检查中的一些，其中具有覆盖不同故障机制的高或低电平时间或频率的长度。

在706（图7）中，方法700确定所监测的信号在最小时间窗口期间是否呈现第二上升沿或下降沿。如果是（706中的“是”），则可在708中断言错误信号，否则在702-706中，监测可以简单地继续。请注意，第二边沿不需要与第一边沿连续，而是可以是距离第一上升沿或下降沿预定数量的状态变化。

如图8的第一部分中所示，如果在最大可接受时间偏差802内发生第二上升沿，则波形脉冲被认为是有效脉冲。然而，如果在最小时间窗口T_最小内发生第二上升沿（即，最大可接受时间偏差802之外），则检测到错误。在图8的实例中，因为监测I/O信号太短，所以发生错误。

图9至图10涉及定时I/O测量技术，该测量技术利用时间窗口来确定定时信号是否不可接受地比预期的长。图9的方法900开始于902，在902中监测I/O信号。

在904（图9）中，该方法设置最大时间窗口（例如，图10中的T_{最 大}），该最大时间窗口开始于监测的I/O信号的第一上升沿或下降沿，并结束于从该上升沿或下降测量的预定时间。最大时间窗口的结束对应于与预期的I/O信号边沿（例如，图10中的1004）的最大可接受时间偏差（例如，图10中的1002）。

在906（图9）中，方法900确定所监测的信号是否在最大时间窗口之外呈现第二上升沿或下降沿。如果是（906中的“是”），则可在908中断言错误信号，否则在902-906中，监测可以简单地继续。请注意，第二边沿不需要与第一边沿连续，而是可以是距离第一上升沿或下降沿预定数量的状态变化。

如图10的第一部分中所示，如果第二下降沿在最大可接受时间偏差1002内发生，则波形脉冲被认为是有效脉冲。然而，如果第二下降沿在最大时间窗口T_最大结束后发生（即，最大可接受时间偏差1002之外），则检测到错误。在图10的实例中，因为监测I/O信号太长，所以发生错误。

图11至图12涉及通过使用时间窗口比较I/O信号和参考信号的方法1100。

在1102（图11）中，监测I/O信号和参考信号。

在1104中，方法1100设置可接受的时间窗口，该窗口开始于参考信号的第一上升沿或下降沿，并结束于从第一上升沿或下降沿测量的预定时间。时间窗口的结束对应于与预期I/O信号的最大可接受时间偏差。

在1106中，该方法确定所监测的I/O信号在可接受时间窗口内是否呈现第二上升沿或下降沿。如果是（508中的“是”），则可假设不存在错误，并继续进行监测。如果不是（508“否”），则断言错误信号。

为了说明，图12示出参考信号1202和I/O信号（1204、1206、1208）的几个不同实例。在参考信号的边沿上，打开时间窗口（例如，1210、1212）。给定时间窗口的边沿可间隔（例如，相等或非相等）大约相应参考信号边沿，并对应于与参考信号的最大可接受时间偏差。在某些情况下（图12中未示出），时间窗口的边沿可对齐参考信号。

第一I/O信号1204的边沿在时间窗口内下降。因此，假设信号1204无错误。

第二I/O信号1206的第一边沿也在时间窗口1210内下降。然而，第二I/O信号1206的第二边沿在时间窗口1212的开始之前发生。因此，第二I/O信号1206的第二边沿发生过早，且可断言错误信号。

第三I/O信号1208的第一边沿在时间窗口1210内再次下降。然而，第三I/O信号1208的第二边沿在时间窗口1212的开始之后发生。因此，第三I/O信号1208的第二边沿发生太晚，且可断言错误信号。

图13示出根据本发明的又一个实施方式的用于产生可配置反馈的方法，其中方法包括以下步骤：

接收状态或签名输入信号、控制信号和配置数据（步骤1302）；

逻辑组合状态/签名输入信号和控制信号（步骤1304）；

基于接收的配置数据，输出以下信号中的一个作为状态/签名输出信号：状态/签名输入信号、控制信号、状态/签名输入信号和控制信号的逻辑组合的结果（步骤1306）。

虽然本文已经示出和描述了具体实施方式，但是本技术领域的那些普通技术人员应理解在不脱离的范围情况下，各种替换和/或等同实施可取代示出和描述的具体实施方式。本申请旨在覆盖本文所讨论的特定实施方式的任何修改或变化。因此，其目的在于本发明将仅受权利要求及其等同物的限制。

Claims (25)

1.用于产生可配置反馈的系统，所述系统包括：

多个电路，耦接至多个驱动器，并经由单线连接以链的形式互相连接；

控制电路，连接至所述多个电路，被配置为将配置数据输出至所述多个电路中的一个电路以使所述一个电路基于所述配置数据执行以下操作中的一个：

经由所述单线连接将从前一个电路中接收的输出信号不加修改地转发至在所述链中的下一个电路；

经由所述单线连接将由所述一个电路接收的控制信号作为输出信号而转发至所述链中的所述下一个电路；

经由所述单线连接将与所述一个电路相关联的驱动器的驱动器状态信号作为输出信号而输出至所述链中的所述下一个电路；

逻辑组合从所述前一个电路接收的输出信号和由所述一个电路接收的所述控制信号，并经由所述单线连接将其结果作为输出信号而转发至所述链中的所述下一个电路；或

逻辑组合从所述前一个电路接收的输出信号和与所述一个电路相关联的所述驱动器的所述驱动器状态信号，并经由所述单线连接将其结果作为输出信号而转发至所述链中的所述下一个电路。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路还被配置为将单个配置数据输出至所述多个电路中的每个，以使所述多个电路中的每个都基于所述单个配置数据执行以下操作中的一个：

经由所述单线连接将从前一个电路中接收的输出信号不加修改地转发至在所述链中的所述下一个电路；

经由所述单线连接将由各个电路接收的控制信号作为输出信号转发至所述链中的所述下一个电路；

经由所述单线连接将与所述各个电路相关联的驱动器的驱动器状态信号作为输出信号输出至所述链中的所述下一个电路；

逻辑组合从所述前一个电路接收的输出信号和由所述各个电路接收的所述控制信号，并经由所述单线连接将其结果作为输出信号而转发至所述链中的所述下一个电路；或

逻辑组合从所述前一个电路接收的所述输出信号和与所述各个电路相关联的所述驱动器的所述驱动器状态信号，并经由所述单线连接将其结果作为输出信号而转发至所述链中的所述下一个电路。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述链中的第一电路接收预定信号作为起始信号。

4.用于产生可配置反馈的系统，所述系统包括：

多个电路，耦接至多个驱动器，并经由单线连接以链的形式互相连接；以及

控制电路，连接至所述多个电路，并适于将配置数据输出至所述多个电路中的至少一个电路以配置反馈信号通过所述多个电路经由所述单线连接传递至所述控制电路。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，每个电路经由所述单线连接从前一个电路接收数据流，修改所述数据流中预定位置的内容，并经由所述单线连接将修改的数据流输出至所述链中的所述下一个电路。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，每个电路经由所述单线连接从前一个电路接收数据流，从所述数据流中的第一预定位置提取状态输入数据，将状态输出数据插入所述数据流中的第二预定位置中，并经由单线连接将所述数据流输出到所述链中的所述下一个电路。

7.根据权利要求4所述的系统，其中，所述反馈信号包括关于单个电路和/或其相关联驱动器的信息，或包括关于所有电路和/或所有相关联驱动器的信息。

8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述配置数据

使所述多个电路中的一个电路经由所述单线连接将由所述一个电路接收的控制信号或与所述一个电路相关联的驱动器的驱动器状态信号作为输出信号转发至在所述链中的下一个电路，并使所述链中的所述一个电路之后的所有电路经由单线连接将前一个电路的输出信号作为输出信号不加修改地转发至所述链中的下一个电路；

或使所述多个电路中的每个电路逻辑组合所述前一个电路的输出信号和由各个电路接收的所述控制信号，并经由所述单线连接将其结果作为输出信号转发至所述链中的下一个电路；或

或使所述多个电路中的每个电路逻辑组合所述前一个电路的输出信号和与所述各个电路相关联的驱动器的驱动器状态信号，并经由单线连接将其结果作为输出信号转发至所述链中的下一个电路。

9.根据权利要求4所述的系统，其中，所述多个电路中的每个电路包括：

输入引脚，用于接收起始信号或电路的链中的前一个电路的输出信号；

控制信号输入引脚，用于接收控制信号；

输出引脚，用于输出输出信号；

逻辑门，使其输入连接至所述输入引脚和所述控制信号输入引脚，并逻辑组合所述前一个电路的输出信号和控制信号；以及

多路复用器，其包括

连接至所述输入引脚的第一输入；

连接至所述控制信号输入引脚的第二输入；以及

连接至所述逻辑门的输出的第三输入；

其中，所述多路复用器被配置为基于在其控制输入上接收的配置数据将在其一个输入上接收的信号输出至所述输出引脚。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多路复用器还包括接收相关联的驱动器的驱动器状态信号的第四输入。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，每个电路还包括另外的逻辑门，所述另外的逻辑门接收并逻辑组合所述输入信号和所述驱动器状态信号；以及

所述多路复用器还包括连接至所述另外的逻辑门的输出的第五输入。

12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个电路中的一个的输出引脚经由所述单线连接而连接至作为所述链中的下一个电路的另一个电路的输入引脚。

13.根据权利要求12所述的电路，其中，所述输入信号从经由所述单线连接接收的数据流中的第一预定位置提取，且所述输出信号在第二预定位置处被插入所述数据流中，并经由所述单线连接在所述数据流中被传输至所述链中的所述下一个电路。

14.用于产生可配置反馈的电路，所述电路包括：

用于接收输入信号的输入引脚；

用于接收控制信号的控制信号输入引脚；

输出引脚；

逻辑门，使其输入连接到所述输入引脚和所述控制信号输入引脚，并逻辑组合所述输入信号和所述控制信号；以及

多路复用器，包括

连接至所述输入引脚的第一输入；

连接至所述控制信号输入引脚的第二输入；以及

连接至所述逻辑门的输出的第三输入；

其中，所述多路复用器被配置为基于在其控制输入接收的配置数据将在其第一输入、第二输入或第三输入上接收的信号输出至所述输出引脚。

15.根据权利要求14所述的电路，其中，所述输入信号从经由所述单线连接接收的数据流中的第一预定位置提取，并且所述输出信号在第二预定位置被插入所述数据流中，并经由所述单线连接在所述数据流中传输至所述链中的所述下一个电路。

16.根据权利要求14所述的电路，其中，所述逻辑门是异或门。

17.根据权利要求14所述的电路，其中，所述多路复用器还包括接收相关联的驱动器的驱动器状态信号的第四输入。

18.根据权利要求17所述的电路，其中，每个电路还包括另外的逻辑门，所述另外的逻辑门接收并逻辑组合所述输入信号和所述驱动器状态信号；以及

所述多路复用器还包括连接至所述另外的逻辑门的输出的第五输入。

19.根据权利要求14所述的电路，其中，所述电路被配置为串联连接至具有与所述电路基本上相同的设计的另外的电路，其中所述电路的所述输出引脚连接至所述另外的电路的输入引脚。

20.用于产生可配置反馈的电路，其中，所述电路与开关相关联并包括：

用于接收输入信号的输入引脚；

用于接收控制信号的控制信号输入引脚；

输出引脚；

第一逻辑门，在其输入上接收输入信号和控制信号，并逻辑组合所述输入信号和所述控制信号；

第二逻辑门，从连接至所述开关的驱动器接收输入信号和驱动器状态信号，并逻辑组合所述输入信号和所述驱动器状态信号；以及

多路复用器，包括

连接至所述输入引脚的第一输入；

连接至所述控制信号输入引脚的第二输入；

接收所述驱动器状态信号的第三输入；

连接至所述第一逻辑门的输出的第四输入；以及

连接至所述第二逻辑门的输出的第五输入；

其中，所述多路复用器被配置为基于在其控制输入上接收的配置数据将在其输入中的一个上接收的信号输出至所述输出引脚。

21.根据权利要求20所述的电路，其中，所述第一逻辑门和所述第二逻辑门是异或门。

22.用于产生可配置反馈的方法，所述方法包括：

接收状态输入信号；

接收控制信号；

接收配置数据；

逻辑组合所述状态输入信号和所述控制信号

基于接收的配置数据，输出作为状态输出信号的以下信号中的一个信号：

所述状态输入信号；

所述控制信号；

所述状态输入信号和所述控制信号的逻辑组合的结果。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述状态输入信号在数据流中接收，并在所述数据流中的第一预定位置提取；且其中所述状态输出信号插入在所述数据流中的第二预定位置并在所述数据流中转发。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述配置信号还在所述数据流中接收，并从所述数据流中的第三预定位置处的数据流中提取。

25.根据权利要求22所述的方法，还包括：

将所述比较的结果写入历史缓存器中。

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