CN108646708A - 一种程序流监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种程序流监控方法及系统，根据子程序实际调用顺序，利用为每个子程序分配的ID号和建立的加权序列，生成程序流序列，然后结合外部功能看门狗产生的随机序列，进行一次第二计算；再将计算结果与目标值进行比较以得到程序流是否正确的判断，避免了现有技术中每一个子程序均需结合随机码进行运算的过程，降低了程序流监控的运算量；适用于子程序数量庞大的情况，节省了CPU的消耗。

Description

一种程序流监控方法及系统

技术领域

本发明涉及程序流监控技术领域，特别涉及一种程序流监控方法及系统。

背景技术

基于程序序列循环调用来实现某一功能时，在程序序列中的子程序出现错序或未调用的情况下，对应的功能就会出现异常或出现不可控的风险，因此，需要对程序流进行监控。

现有的程序流监控方法主要是为每一个子程序设置一个标识码，在调用每一个子程序时，输入随机码，每一个子程序都需要与随机码按照预设算法(如MD5)进行一次运算，然后将对于每个子程序计算出的结果与目标结果进行比较，若不一致，则判定程序流错误。

然而，上述方法中的每一个子程序均需要结合对应的随机码按照预设算法进行一次运算，然后再和目标结果进行比较，导致运算量大；若监控实体数量很多时，会占用庞大的CPU资源。

发明内容

本发明提供一种程序流监控方法及系统，以解决现有技术中运算量大的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种程序流监控方法，应用于程序流监控系统中，所述程序流监控系统包括控制器，所述控制器包括：功能监控单元和程序流监控单元；所述程序流监控方法包括：

所述程序流监控单元为所述功能监控单元中程序流的每个子程序分配ID号；

所述程序流监控单元建立加权序列；

所述程序流监控单元按照所述功能监控单元中的子程序实际调用顺序，将每个子程序的ID号分别与所述加权序列中相对应的加权系数进行第一计算，得到程序流序列；

所述程序流监控单元根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算，得到运算值；

所述程序流监控单元将所述运算值与目标值进行比较；所述目标值为所述程序流监控单元按照所述功能监控单元中的子程序预设调用顺序，将每个子程序的ID号分别与所述加权序列中相对应的加权系数进行第一计算得到目标程序流序列，并将所述目标程序流序列与所述随机码进行第二计算得到的值；

所述程序流监控单元在所述运算值与所述目标值不一致时，输出第一关闭输出使能信号，并进入安全状态。

优选的，所述第一计算为乘法计算。

优选的，所述第二计算为CRC运算。

优选的，所述程序流监控单元根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算，包括：

所述程序流监控单元将所述随机码放在所述程序流序列的最高位，组成计算序列；

所述程序流监控单元对所述计算序列进行CRC运算。

优选的，所述程序流监控系统还包括：独立设置于所述控制器外部的看门狗；

所述程序流监控方法中，在所述程序流监控单元根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算之前，还包括：

所述看门狗发送所述随机码至所述程序流监控单元；

且所述程序流监控方法中，所述程序流监控单元在所述运算值与所述目标值不一致时的故障响应，还包括：

所述程序流监控单元输出错误回答至所述看门狗；

所述看门狗根据所述错误回答生成并输出第二关闭输出使能信号。

一种程序流监控系统，包括控制器，所述控制器包括：功能监控单元和程序流监控单元；其中：

所述程序流监控单元用于为所述功能监控控制单元中程序流的每个子程序分配ID号；并建立加权序列；再按照所述功能监控单元中的子程序实际调用顺序，将每个子程序的ID号分别与所述加权序列中相对应的加权系数进行第一计算，得到程序流序列；然后根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算，得到运算值；再将所述运算值与目标值进行比较；所述目标值为按照所述功能监控单元中的子程序预设调用顺序，将每个子程序的ID号分别与所述加权序列中相对应的加权系数进行第一计算得到目标程序流序列，并将所述目标程序流序列与所述随机码进行第二计算得到的值；在所述运算值与所述目标值不一致时，输出第一关闭输出使能信号，并进入安全状态。

优选的，所述第一计算为乘法计算。

优选的，所述第二计算为CRC运算。

优选的，所述程序流监控单元用于根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算时，具体用于：

将所述随机码放在所述程序流序列的最高位，组成计算序列；

对所述计算序列进行CRC运算。

优选的，所述程序流监控系统还包括：独立设置于所述控制器外部的看门狗；

所述看门狗用于在所述程序流监控单元根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算之前，发送所述随机码至所述程序流监控单元；并在所述运算值与所述目标值不一致时，根据所述程序流监控单元输出的错误回答，生成并输出第二关闭输出使能信号。

本发明提供的程序流监控方法，根据子程序实际调用顺序，利用为每个子程序分配的ID号和建立的加权序列，生成程序流序列；然后仅需要对随机码和程序流序列进行一次第二计算，即可与目标值进行比较以得到程序流是否正确的判断，避免了现有技术中每一个子程序均需结合随机码进行运算的大运算量，降低了程序流监控的运算量；适用于子程序数量庞大的情况，节省了CPU的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的程序流监控系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的程序流监控方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的各个子程序的ID号与计算序列之间的对应关系示意图；

图4是本发明另一实施例提供的程序流监控方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了解决现有技术中运算量大的问题，本发明提供一种程序流监控方法，该程序流监控方法应用于程序流监控系统中；参见图1，该程序流监控系统包括控制器100，控制器100包括：功能控制单元101、功能监控单元102及程序流监控单元103；其中：

功能控制单元101用于输出控制信号，比如脉冲宽度调制信号；

功能监控单元102用于监控功能控制单元101输出的控制信号以及功能控制单元101的控制逻辑是否运行正常；

程序流监控单元103用于执行图2所示的程序流监控方法，具体的，该程序流监控方法包括：

S101、程序流监控单元为功能监控单元中程序流的每个子程序分配ID号；

图3以程序流包括四个子程序为例进行展示，这四个子程序也即本方法中的监控实体。程序流监控单元为功能监控单元中程序流的每个子程序分配ID号(比如：01D、02D、03D及04D)作为标识；在具体的实际应用中，也可以由1开始的各个整数分别作为各个子程序的ID号，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

S102、程序流监控单元建立加权序列；

该加权序列可以为由1开始的整数序列，比如(1，2，3，4)，但并不仅限于此，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

S103、程序流监控单元按照功能监控单元中的子程序实际调用顺序，将每个子程序的ID号分别与加权序列中相对应的加权系数进行第一计算，得到程序流序列；

优选的，该第一计算为乘法计算。

假设图3所示情况的实际调用顺序为01D、02D、03D、04D，计算得到的程序流序列为(PQ1，PQ2，PQ3，PQ4)。

S104、程序流监控单元根据程序流序列及接收到的随机码进行第二计算，得到运算值；

优选的，该第二计算为CRC运算。

优选的，步骤S104包括：

1)、程序流监控单元将随机码放在程序流序列的最高位，组成计算序列(如图3中的WD_Q，PQ1，PQ2，PQ3，PQ4)；

2)、程序流监控单元对计算序列进行CRC运算。

实际应用中，在进行CRC运算时，可根据监控实体的数量和要实现的摘要数据的汉明距，灵活选用8位或16位或32位校验方式，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

S105、程序流监控单元将运算值与目标值进行比较；

该目标值为程序流监控单元按照功能监控单元中的子程序预设调用顺序，将每个子程序的ID号分别与加权序列中相对应的加权系数进行第一计算得到目标程序流序列，并将目标程序流序列与随机码进行第二计算得到的值；

假设预设调用顺序也为01D、02D、03D、04D，则计算得到的目标程序流序列也为(PQ1，PQ2，PQ3，PQ4)，与程序流序列相同，两者经过步骤S104之后，得到的运算值和目标值一致；而假如预设调用顺序为02D、01D、03D、04D，则计算得到的目标程序流序列为(PQ2，PQ1，PQ3，PQ4)，与程序流序列不同，两者经过步骤S104之后，得到的运算值和目标值不一致。

S106、程序流监控单元在运算值与目标值不一致时，输出第一关闭输出使能信号，并进入安全状态。

当本方法应用于新能源汽车的电机驱动器在程序流执行错误时，该第一关闭输出使能信号能够用于控制驱动器关闭输出，进而避免可能出现的输出扭矩不可控的风险。

本实施例提供的程序流监控方法，根据子程序实际调用顺序，利用为每个子程序分配的ID号和建立的加权序列，生成程序流序列；然后仅需要对随机码和程序流序列进行一次第二计算，即可与目标值进行比较以得到程序流是否正确的判断，避免了现有技术中每一个子程序均需结合随机码进行运算的大运算量，降低了程序流监控的运算量；适用于子程序数量庞大的情况，节省了CPU的消耗。

本发明另一实施例还提供了另外一种程序流监控方法，在上述实施例的基础之上，优选的，其应用的程序流监控系统，如图1所示，还包括：独立设置于控制器100外部的看门狗200；

该程序流监控方法，在图2的基础之上，优选的，参见图4，在步骤S104之前，还包括：

S201、看门狗发送随机码至程序流监控单元；

且步骤S106中，程序流监控单元在运算值与目标值不一致时，还包括：程序流监控单元输出错误回答至看门狗；

在步骤S106之后，还包括：

S202、看门狗根据错误回答生成并输出第二关闭输出使能信号。

需要说明的是，步骤S201只要在S104之前即可，至于其与S101、S102及S103之间的先后顺序此处并不做具体限定，图4仅为一种示例，并不限定于此，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

图1所示的程序流监控系统中，其程序流监控单元103通过接收外部看门狗200发出的随机问题(即随机码)，对其与程序流序列进行CRC运算得到运算值，并与目标值进行比较之后，判定功能程序流执行是否正确。

当程序流执行正确时，程序流监控单元103通过查寻答案表的方式将答案发送至外部看门狗200，该答案表由不同类型功能看门狗决定。

当程序流执行不正确时，发送的答案为不同于看门狗答案的四个0x00～FF的组合数据(即错误回答)，如:

OxA5，OxA5，OxA5，OxA5

OxAA，OxAA，OxAA，OxAA等

但不局限于上述组合，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

本实施例提供的该程序流监控方法，通过为每一个子程序分配ID号，并将各个ID号与对应的加权系数相乘，生成程序流序列。然后将随机码和程序流序列进行CRCx运算，根据安全需求选择CRC运算的位数。再将运算值与目标值比较，当运算值与目标值不一致时，则程序流错误。当控制器发现程序流错误时，控制器按上述通讯原则发送错误回答至外部看门狗，并通过IO口发送第一关闭输出使能信号。而外部看门狗在接收到错误回答后，通过输出第二关闭输出使能信号同样使能驱动器停止扭矩输出，确保驱动器进入安全状态。

值得说明的是，现有技术中也存在一种基于看门狗的程序流监控方法，其主要是通过看门狗在每一个子程序或监控实体设置检测点，包括alive和deadline两种形式，利用看门狗检测子程序的调用时序。但是这种方法，一方面对程序流调用乱序不能完全的覆盖；另一方面，看门狗发现程序流不正确时，看门狗会复位系统，在某些情况下，不希望系统自动复位，故障响应的处理存在局限性。

而本实施例提供的该程序流监控方法，所应用的程序流监控系统，采用外部独立的看门狗产生随机码，以确保随机码产生的独立性和程序流错误被检测后故障处理的独立性。

本发明另一实施例还提供了一种程序流监控系统，参见图1，包括控制器100，控制器100包括：功能控制单元101、功能监控单元102及程序流监控单元103；其中：

功能控制单元101用于输出控制信号，比如脉冲宽度调制信号；

功能监控单元102用于监控功能控制单元101输出的控制信号以及功能控制单元101的控制逻辑是否运行正常；

程序流监控单元103用于为功能监控控制单元102中程序流的每个子程序分配ID号；并建立加权序列；再按照功能监控单元102中的子程序实际调用顺序，将每个子程序的ID号分别与加权序列中相对应的加权系数进行第一计算，得到程序流序列；然后根据程序流序列及接收到的随机码进行第二计算，得到运算值；再将运算值与目标值进行比较；目标值为按照功能监控单元102中的子程序预设调用顺序，将每个子程序的ID号分别与加权序列中相对应的加权系数进行第一计算得到目标程序流序列，并将目标程序流序列与随机码进行第二计算得到的值；在运算值与目标值不一致时，输出第一关闭输出使能信号，并进入安全状态。

优选的，该第一计算为乘法计算。

优选的，该第二计算为CRC运算。

优选的，该程序流监控单元103用于根据程序流序列及接收到的随机码进行第二计算时，具体用于：

将随机码放在程序流序列的最高位，组成计算序列；

对计算序列进行CRC运算。

优选的，参见图1，该程序流监控系统还包括：独立设置于控制器100外部的看门狗200；

该看门狗200用于在程序流监控单元203根据程序流序列及接收到的随机码进行第二计算之前，发送随机码至程序流监控单元103；并在运算值与目标值不一致时，根据程序流监控单元103输出的错误回答，生成并输出第二关闭输出使能信号。

具体的原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种程序流监控方法，其特征在于，应用于程序流监控系统中，所述程序流监控系统包括控制器，所述控制器包括：功能监控单元和程序流监控单元；所述程序流监控方法包括：

所述程序流监控单元为所述功能监控单元中程序流的每个子程序分配ID号；

所述程序流监控单元建立加权序列；

所述程序流监控单元按照所述功能监控单元中的子程序实际调用顺序，将每个子程序的ID号分别与所述加权序列中相对应的加权系数进行第一计算，得到程序流序列；

所述程序流监控单元根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算，得到运算值；

所述程序流监控单元将所述运算值与目标值进行比较；所述目标值为所述程序流监控单元按照所述功能监控单元中的子程序预设调用顺序，将每个子程序的ID号分别与所述加权序列中相对应的加权系数进行第一计算得到目标程序流序列，并将所述目标程序流序列与所述随机码进行第二计算得到的值；

所述程序流监控单元在所述运算值与所述目标值不一致时，输出第一关闭输出使能信号，并进入安全状态。

2.根据权利要求1所述的程序流监控方法，其特征在于，所述第一计算为乘法计算。

3.根据权利要求1所述的程序流监控方法，其特征在于，所述第二计算为CRC运算。

4.根据权利要求3所述的程序流监控方法，其特征在于，所述程序流监控单元根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算，包括：

所述程序流监控单元将所述随机码放在所述程序流序列的最高位，组成计算序列；

所述程序流监控单元对所述计算序列进行CRC运算。

5.根据权利要求1所述的程序流监控方法，其特征在于，所述程序流监控系统还包括：独立设置于所述控制器外部的看门狗；

所述程序流监控方法中，在所述程序流监控单元根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算之前，还包括：

所述看门狗发送所述随机码至所述程序流监控单元；

且所述程序流监控方法中，所述程序流监控单元在所述运算值与所述目标值不一致时的故障响应，还包括：

所述程序流监控单元输出错误回答至所述看门狗；

所述看门狗根据所述错误回答生成并输出第二关闭输出使能信号。

6.一种程序流监控系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器包括：功能监控单元和程序流监控单元；其中：

所述程序流监控单元用于为所述功能监控控制单元中程序流的每个子程序分配ID号；并建立加权序列；再按照所述功能监控单元中的子程序实际调用顺序，将每个子程序的ID号分别与所述加权序列中相对应的加权系数进行第一计算，得到程序流序列；然后根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算，得到运算值；再将所述运算值与目标值进行比较；所述目标值为按照所述功能监控单元中的子程序预设调用顺序，将每个子程序的ID号分别与所述加权序列中相对应的加权系数进行第一计算得到目标程序流序列，并将所述目标程序流序列与所述随机码进行第二计算得到的值；在所述运算值与所述目标值不一致时，输出第一关闭输出使能信号，并进入安全状态。

7.根据权利要求6所述的程序流监控系统，其特征在于，所述第一计算为乘法计算。

8.根据权利要求6所述的程序流监控系统，其特征在于，所述第二计算为CRC运算。

9.根据权利要求8所述的程序流监控系统，其特征在于，所述程序流监控单元用于根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算时，具体用于：

将所述随机码放在所述程序流序列的最高位，组成计算序列；

对所述计算序列进行CRC运算。

10.根据权利要求6所述的程序流监控系统，其特征在于，所述程序流监控系统还包括：独立设置于所述控制器外部的看门狗；

所述看门狗用于在所述程序流监控单元根据所述程序流序列及接收到的随机码进行第二计算之前，发送所述随机码至所述程序流监控单元；并在所述运算值与所述目标值不一致时，根据所述程序流监控单元输出的错误回答，生成并输出第二关闭输出使能信号。