CN106062720A - 用于监测定时器的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测定时器的设备和方法，尤其是应用于一种用来驱控车辆的人员保护装置的设备，其中，所述定时器被设计为用于生成周期时钟信号，其中，所述设备具有用于监测所述时钟信号的脉冲持续时间的装置，因而由此得以监测所述时钟信号的脉冲持续时间。

Description

用于监测定时器的设备和方法
技术领域
本发明提供了一种用于监测定时器的设备、一种相应的方法以及一种包括该设备或用于实施该方法的控制仪。
背景技术
目前汽车上的安全系统具有多层级监测组件，即所谓的看门狗。其中，可在硬件-和软件-看门狗之间加以区分。
在第一层级中，看门狗监测系统定时器的频率，这种频率是由一种微处理器(μC)通过例如其自身的界面定时器的分频得出而提供给其他内部或外部的、电气的、电子的或数字的模块。
在后续层级中，要正确应答看门狗向所述微处理器提出的“问题”。这些问题例如可被理解为是请求，例如特定的计算任务。要应答这些问题所必需的微处理器-资源可个性化地、尤其是由在相应程序级上的应用内所使用的微处理器-功能组成。看门狗-请求的程序化另外保障问题的准确应答只有在应用程序正确运行的情况下才能够进行。因此，要针对每个程序级(实时程序、后台程序)来架构看门狗层级。
在一种严格的变型中，要在一个预先给定的时间窗口内给出所述微处理器对于各个看门狗层级(实时程序、后台程序)的准确应答。
要在最短时间、即尤其是2毫秒以下做出决定的系统、例如用于控制车辆人员保护装置的系统必须要及时识别出导致错误性能(也就是说例如人员保护装置的所不期望的触发)的故障。这在今天是通过微处理器借助看门狗对系统定时器的频率监测进行的。由此识别出在微处理器内的振荡器的各种故障。其中，所述振荡器可以晶体谐振器或者共振器的形式出现。
发明内容
本发明的核心和优势：
本发明提出了借助软件-看门狗对系统定时器的占空比进行额外的监测。
这具有这样的优点，即：可能导致占空比/Duty-Cycle的脉冲持续时间改变的故障、例如系统定时器的信号在信号发生器、通常是所述微处理器的传输路径上的衰减可能会导致相关硬件-模块(例如ASIC、界面模块以及诸如此类等等)具有冗余功能(例如对于外部传感器的多通道界面)，而不会导致相关模块其中的单个或多个模块、进而可能导致整个系统发生故障。
如果相关联的硬件-模块在其数字状态机、数据传送功能、扫描单元以及诸如此类等等上既要利用外部系统定时器的信号的上升沿、也要利用其下降沿，那么这就尤其重要。
根据本发明，这是通过独立权利要求所述的特征得以实现。有利的变型和设计由附属权利要求中得出。
根据本发明的设备为此具有用于监测时钟信号的脉冲持续时间的装置。其中，所监测的时钟信号来自定时器，尤其是一种用来操作车辆的人员保护装置的设备，该定时器生成周期性的时钟信号。另外，当数字模块既要利用所述时钟信号的上升沿、也要利用其下降沿以便提供其功能时，对所述时钟信号的脉冲持续时间的额外地监测就很重要。
其中，所述脉冲持续时间是指在所生成的时钟信号的上升沿与下降沿之间经历的时间。
在本发明的一种有利的设计中，该设备根据监测来生成闭锁信号，尤其是用于闭锁人员保护装置。
通过本发明的这种有利的设计，有效地避免了在出现故障时，故障功能、例如人员保护装置的激活会导致人身或财产发生风险。
该设备有利地具有用于检测脉冲持续时间的装置。这种用于检测脉冲持续时间的装置可具有一种计数器。计数器会借助单独的定时器来计时，并且，例如通过所要监测的时钟信号的计数器的启动(例如随着上升沿)或者该计数器的停止(例如随着下降沿)，来检测在所要监测的周期性时钟信号的上升沿与下降沿之间的持续时间。在经过一个脉冲长度后，将计数器状态与至少一个阈值进行比较。在一种有利的设计中，将所述计数器状态与一个预定的上阈值和一个预定的下阈值比较。其中，至少一个阈值取决于所述定时器的额定的、预期的脉冲持续时间。
通过这种方式，就简单且成本有利地达到了所述定时器的监测。
在一种替选性的实施方式中，所述设备具有至少一个电容器和一种比较器、尤其是一种窗口比较器，用来检测脉冲持续时间。
这种有利的设计就实现了本发明的一种简单且成本有利的实施方式。简单的电子零部件(电容器和比较器或者窗口比较器)的使用形成了一种鲁棒的设备。
这种替选性的实施方式是基于，借助至少一个比较器，将所述电容器的充满状态与至少一个基准电压进行比较。在这种实施方式的一种有利的设计中，所述比较器是一种窗口比较器，其将所述至少一个电容器的充满状态与至少两个基准电压进行比较。在此，所述两个基准电压例如就形成了所述电容器的一个所预期的上限充满状态和一个所预期的下限充满状态。所述至少一个电容器随着例如所述定时器的所要监测的时钟信号的上升沿的开始而被填充，并且立即随着脉冲中断的开始而放电。所述比较器或窗口比较器的状态显示基准电容器的充电状态(等同于脉冲持续时间)是否处于所预期的水平(基准电压)以下或以上或者说处于通过两个基准电压所构成的监测窗口以内或以外，并会随着所述定时器的时钟信号的下降沿被存储下来。如果所述基准电容器的充满状态相对于所述至少一个阈值(基准电压)而言处于所预期的水平上，那么，脉冲持续时间就具有所预期的最小长度，所述定时器的监测在脉冲持续时间的最小长度方面就得出正的结果。
如果所述基准电容器的充满状态处于由一个上基准电压和一个下基准电压规定的监测带内，那么，脉冲持续时间就处于上监测阈值与下监测阈值以内，所述定时器的监测在脉冲持续时间方面就得出正的结果。
具有重要意义的是本发明借助一种方法的实现。根据本发明的方法可借助一种控制元件来执行，所述控制元件被设置用于控制仪、尤其是用于操作车辆的人员保护装置的设备。其中在控制元件上存储有程序，该程序可在一种计算设备上、尤其是一种微处理器或信号处理器上运行并且适合用来执行根据本发明的方法。因此，在这种情况下，本发明是通过一种被存储在控制元件上的程序来实现的，因而这种装有所述程序的控制元件以与所述程序适用于其实施的方法一样的方式构成了本发明的内容。尤其是可使用一种电存储介质、例如一种只读存储器作为控制元件。
附图说明
下面借助附图来阐述本发明的实施例。其中：
图1为具有定时器的设备的电路框图；
图2为根据现有技术的用于检验定时器的设备的框图；
图3为根据本发明的用于检验定时器的设备的第一实施方式的框图；
图4为根据本发明的用于检验定时器的设备的另一实施方式的框图；
图5为根据本发明的方法的示意性流程图。
具体实施方式
在图1中示出了一种具有定时器的设备。定时器Oscillator(振荡器)在所示实施方式中被布置在微控制器μC内。定时器Oscillator将晶体(例如石英或共振器)的机械振动转化为电气振动，并且由此生成了一种基频，所谓的基准时钟。基于这种基准时钟，例如通过分频，构成了时钟信号ECLK。这种时钟信号通常被称为外部时钟。所述微控制器μC将由此构成的时钟信号ECLK传送给所连接的数字模块、例如传送给用于同步数控的安全模块SCON。在所示的实施方式中，所述安全模块SCON具有接口、例如SPI、PSI和硬件-看门狗WD。所述硬件-看门狗同样具有定时器WD Oscillator，例如RC-振荡器，该振荡器通过外部接地电阻来定义其频率。所述硬件-看门狗WD另外具有用于闭锁人员保护装置的触发(锁住功率级)的功能。外部的传感器xIS被连接到所述接口PSI上。其中，x可通过例如S或F来替代，然后导致SIS＝Side Impact Sensor，即侧面碰撞传感器，FIS＝Front Impact Sensor，即正面碰撞传感器。
在图2中示出了一种根据现有技术用于检验定时器的设备的框图。所要检验的定时器是微控制器μC的内部定时器μC Clock。所述内部定时器μC Clock由其定时器(例如石英、共振器以及诸如此类等等)推导而给出周期性的时钟信号ECLK，具有频率例如为nMHz。所要检验的、具有特定的周期持续时间Teclk的时钟信号ECLK被导入用于监测的设备WD。这个设备通常具有分频器Divider，以便使得所述时钟信号ECLK以适合的方式与所述用于监测的设备WD的边界条件相适配(例如在最大处理速度方面等等)。所述分频器Divider可通常取1至1024的值。如果值被设置为1，用于监测的设备WD就最为灵敏。通过所述分频器Divider所分隔的时钟信号ECLK的周期持续时间Teclkd，称作ECLKd，然后借助通过基准振荡器WD CLOCK计时的计数器WD Counter被测定。计数器WD Counter的周期持续时间Twd在本实施例中取决于所述定时器的预期周期持续时间。所述计数器WD Counter具有处理逻辑，包括功能START用于启动所述计数器WD Counter、STOP用于停止所述计数器WDCounter、RESET用于所述计数器WD Counter的重置以及READ用于读取所述计数器WDCounter的计数器状态。在每个ECLKd周期后，进行所述计数器状态与上阈值(WD_smax)或下阈值(WD_smin)的比较(COMPARE)。阈值存在于相应设计的存储单元内，或者被硬接线地设置在所述设备内。然后，所述计数器被重置(RESET)并且重新启动(START)。如果计数器状态处于所分频的时钟信号ECLKd的监测带以外，就可进行安全相关功能的闭锁。
在图3中示出了根据本发明的用于监测定时器WD+的设备的一种实施方式的框图(＝周期持续时间-看门狗+脉冲持续时间-看门狗)。除了现有技术(周期持续时间)以外，还测定了所述时钟信号ECLK的脉冲持续时间。其中，所述脉冲持续时间是指在所述时钟信号的上升沿与下降沿之间经历的时间。
为此，所分频的时钟信号WCLKd的脉冲持续时间Tpelckd是借助通过具有频率WD+的基准振荡器计时的计数器来测定的。在每个ECLKd脉冲持续时间后，进行所述计数器状态与上阈值或下阈值的COMPARE(比较)(Lesen读取)，所述阈值定义了关于预期脉冲持续时间Tpeclkd的公差带。然后，所述计数器WD Counter被重置(RESET)，并且根据所示的实施方式以最近的正沿重新启动。
如果所述WD+计数器的计数器状态处于脉冲持续时间Tpeclkd的监测带以内并且所述WD计数器的计数器值也同样处于其对于周期持续时间Teclkd而言的监测带以内，就不进行安全相关功能的任何闭锁，因为所述定时器的频率和脉冲持续时间、进而包括Duty-Cycle＝占空比(＝脉冲持续时间/周期持续时间)均正常。
在图4中示出了根据本发明的用于检验定时器的设备的另一种实施方式的框图。
在此，电容器Cref在ECLKd高相的期间以恒定电流I线性充电，并且随着ECLKd脉冲中断的开始硬性(快速)地放电。
借助窗口比较器，检验电容器Cref上的电压uc处在Vref_u与Vref_o之间的带内的位置。Vref_u在此表示电容器的最小的下限充满状态，Vref_o表示最大的上限充满状态。在ECLKd信号的下降脉冲沿的时间点上的状态被存储在触发器FF内(带内：Q＝1；带外：Q＝0)。如果电容器Cref在下降脉冲沿的时间点上的电压uc处于带外，定时器的时钟信号ECLK的脉冲持续时间就不对，因此，即便是在时钟信号ECLK的频率合适的情况下，占空比＝脉冲持续时间/周期持续时间＝Duty-Cycle也不成立。其中，时钟信号的频率例如是借助由现有技术已知(见图1)的、用于监测定时器的设备来监测的，在图4中并未示出。
在图5中是根据本发明的方法的示意性流程图。在步骤501中，通过定时器μCClock生成时钟信号。在步骤502中，监测时钟信号的脉冲持续时间。

Claims (14)

1.一种用于监测定时器(μC Clock)的设备(WD+)，其中，所述定时器(μC Clock)被设计用于生成周期性的时钟信号(ECLK)，其特征在于，所述设备具有用于监测所述时钟信号(ECLK)的脉冲持续时间(Tpeclkd)的装置。
2.根据权利要求1所述的设备(WD+)，其特征在于，所述定时器(μC Clock)是针对驱控用于车辆的人员保护装置的设备的定时器(μC Clock)，并且所述设备(WD+)根据所述监测生成用于闭锁所述人员保护装置的驱控的闭锁信号(Sperrung)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于检测所述脉冲持续时间(Tpeclkd)的装置、尤其是计数器(WD+Counter)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述设备具有第二定时器(WD+Clock)，并且所述设备(WD+)尤其是借助所述第二定时器(WD+Clock)来操作所述计数器(WD+Counter)。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述用于检测所述脉冲持续时间(Tpeclkd)的装置包括至少一个电容器(Cref)和至少一个比较器、尤其是一种窗口比较器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于将所述脉冲持续时间(Tpeclkd)与至少一个阈值(WD+_smin，WD+_smax，Vref_u，Vref_o)进行比较(Compare)的装置。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，当所述脉冲持续时间(Tpeclkd)处在下阈值(WD+_smin，Vref_u)以下或者处在上阈值(WD+_smax，Vref_o)以上时，所述设备就生成闭锁信号(闭锁)。
8.一种用于监测定时器的方法(500)，其中所述定时器被设计用于生成(501)周期性的时钟信号(ECLK)，其特征在于，监测(502)所述时钟信号的脉冲持续时间(Tpeckld)。
9.根据权利要求8所述的方法(500)，其特征在于，所述定时器(μC Clock)是针对驱控用于车辆的人员保护装置的设备的定时器(μC Clock)，并且根据所述监测来生成用于闭锁所述人员保护装置的驱控的闭锁信号(Sperrung)。
10.根据权利要求8或9任一项所述的方法(500)，其特征在于，借助计数器(WD+Counter)来检测所述脉冲持续时间(Tpeckld)。
11.根据权利要求8或9任一项所述的方法(500)，其特征在于，根据至少一个电容器(Cref)的状态来检测所述脉冲持续时间(Tpeckld)。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法(500)，其特征在于，将所述脉冲持续时间与至少一个阈值(WD+_smin，WD+_smax，Vref_u，Vref_o)进行比较。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法(500)，其特征在于，当所述脉冲持续时间(Tpeclkd)处在下阈值(WD+_smin，Vref_u)以下或者处在上阈值(WD+_smax，Vref_o)以上时，就生成闭锁信号(闭锁)。
14.一种控制仪，包括根据权利要求1至7中任一项所述的设备(WD+)和/或被配置为用于实施根据权利要求8至13中任一项所述的方法(500)。
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