CN110161895B - 监控数字控制单元的功能安全的装置和方法以及控制器 - Google Patents

监控数字控制单元的功能安全的装置和方法以及控制器 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于监控数字控制单元的功能安全的装置。该装置包括接口，该接口被配置为，接收数字控制单元的控制信号以用于电路部件。控制信号表示数字值。该装置还包括计时器电路，该计时器电路被配置为，针对连续的时间点分别输出相关的计时器值。该装置还包括哈希值生成器，该哈希值生成器被配置为，响应于数字值的变化，基于数字值的变化和数字值变化时的计时器值来重新计算哈希值。

Description

监控数字控制单元的功能安全的装置和方法以及控制器
技术领域
实施例涉及监控数字控制单元的功能安全。特别地，实施例涉及监控数字控制单元的功能安全的装置和方法以及控制器。
背景技术
在各种技术领域中，控制模块用于驱动系统的一个或多个电路部件。为了确保系统的功能安全，通常监控该控制模块。以这种方式，可以检查执行的序列或数据流是否正确。这种监测通常非常复杂，因此可能导致高能耗。
发明内容
因此，需要提供用于监控控制器的功能安全的改进技术。
第一实施例涉及一种用于监控数字控制单元的功能安全的装置。该装置包括接口，该接口被配置为，接收数字控制单元的控制信号以用于电路部件。控制信号表示数字值。该装置还包括计时器电路，该计时器电路被配置为，针对连续的时间点分别输出相关的计时器值。该装置还包括哈希值生成器，被配置为响应于数字值的变化，基于数字值的变化和数字值变化时的计时器值来重新计算哈希值。
在一些实施例中，哈希值生成器被配置为，仅当启动信号施加在哈希值生成器的信号输入端时，重新计算哈希值，其中该装置还包括控制电路，该控制电路被配置为，当控制电路确认数字值的变化时，向哈希值生成器的信号输入端输出启动信号。
根据一些实施例，控制电路被配置为，仅当控制电路接收的监控信号指示需要监控电路部件的控制信号时，将启动信号输出到哈希值发生器的信号输入端。
在一些实施例中，控制电路还被配置为，基于数字值的当前值与数字值的先前存储值的比较来确定数字值的变化，其中控制电路还被配置为，当监控信号指示不需要监控电路部件的控制信号时，将数字值的先前存储值重置为预定值。
根据一些实施例，计时器电路还被配置为，当监控信号指示不需要监控电路部件的控制信号时，将计时器值重置为预定值。
在一些实施例中，该装置被配置为，响应于接收到的激活信号来监控控制信号，其中哈希值生成器被配置为，当激活信号指示装置的激活状态开始时，输出预定值作为哈希值。
根据一些实施例，接口还被配置为接收验证信号，其中验证信号指示是否是控制信号的待监控的信号部分，并且其中该接口还被配置为，当验证信号指示不是控制信号的待监控的信号部分时，将数字值设定为预定值。
在一些实施例中，计时器值的比特长度与数字值的比特长度相同。
根据一些实施例，该装置还包括比特长度转换电路，被配置为当计时器值的比特长度不同于数字值的比特长度时，将计时器值的比特长度调整为数字值的比特长度，并且将数字值变化时的、经比特长度调整的计时器值作为计时器值输出到哈希值生成器。
在一些实施例中，哈希值生成器被配置为，基于循环冗余校验方法重新计算哈希值。
根据一些实施例，计时器电路是计数器，该计数器循环输出递增的计数值作为计时器值。
另一实施例涉及一种控制器。该控制器包括信号输出端，该信号输出被配置为，输出用于数字控制单元的控制命令，该控制器命令被配置为，使数字控制单元经通过控制信号驱动电路部件。该控制器还包括：信号输入端，被配置为接收哈希值；以及分析电路，被配置为将哈希值与参考哈希值进行比较。在此，参考哈希值基于由控制命令引起的控制信号的数字值的预期变化和该数字值变化的预期时间点。
在一些实施例中，分析电路还被配置为，当哈希值偏离参考哈希值时，通过数字控制单元确定执行控制命令时的错误。
根据一些实施例，分析电路还被配置为，使用数字控制单元的模拟来确定参考哈希值。
在一些实施例中，哈希值基于由控制命令引起的数字值的实际变化和数字值变化的实际时间点。
此外，实施例涉及一种用于监控数字控制单元的功能安全的方法。该方法包括接收数字控制单元的控制信号以用于电路部件。该控制信号表示数字值。该方法还包括针对连续的时间点输出相关的计时器值。该方法还包括响应于数字值的变化，基于数字值的变化和数字值变化时的计时器值来重新计算哈希值。
根据一些实施例，该方法还包括接收指示需要监控电路部件的控制信号的监控信号，其中仅当监控信号指示需要监控电路部件的控制信号时，重新计算哈希值。
在一些实施例中，该方法还包括基于数字值的当前值与数字值的先前存储值的比较来确定数字值的变化，并且当监控信号指示不需要监控电路部件的控制信号时，将数字值的先前存储值重置为预定值。
根据一些实施例，该方法还包括接收验证信号，该验证信号指示是否是控制信号的待监控的信号部分，并且当验证信号指示不是控制信号的待监控的信号部分时，将数字值设置为预定值。
另一实施例涉及一种方法，包括输出用于数字控制单元的控制命令。该控制命令被构造为，使数字控制单元通过控制信号驱动电路部件。该方法还包括接收哈希值，并将哈希值与参考哈希值进行比较。在此，参考哈希值基于由控制命令引起的控制信号的数字值的预期变化和数字值变化的预期时间点。
其他实施例还涉及一种具有程序代码的程序，当该程序在处理器或可编程硬件部件上执行时，执行本文所述方法之一。
另外，实施例涉及一种非易失性机器可读介质，其上存储有具有程序代码的程序，当该程序在处理器或可编程硬件部件上执行时，执行本文所述方法之一。
此外，实施例还涉及用于监控数字控制单元的功能安全的其他装置。该装置包括用于接收数字控制单元的控制信号以用于电路部件的装置。在此，控制信号表示数字值。该装置还包括用于针对连续的时间点输出相关的计时器值的装置。该装置还包括响应于数字值的变化，基于数字值的变化以及数字值变化时的计时器值来重新计算哈希值的装置。
实施例还涉及一种控制装置。该控制装置包括用于输出数字控制单元的控制命令的装置。该控制命令被构造成，使数字控制单元通过控制信号驱动电路部件。该控制装置还包括用于接收哈希值的装置和用于将哈希值与参考哈希值进行比较的装置。在此，参考哈希值基于由控制命令引起的控制信号的数字值的预期变化和数字值变化的预期时间点。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考附图更详细地描述装置和/或方法的一些示例。在图中：
图1示出了监控数字控制单元的功能安全的装置的实施例；
图2示出了控制装置的实施例；
图3是监控数字控制单元的功能安全的方法的第一实施例的流程图；和
图4示出了另一方法的第一实施例的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更详细地描述各种示例，附图中示出了一些示例。在附图中，为了清楚起见，可以放大显示线、层和/或区域的强度。
因此，尽管其他示例适合各种修改和替代形式，但是其些特定示例在附图中示出并且将在下面详细描述。然而，该详细描述并不将其他示例限制于所描述的特定形式。其他示例可以涵盖本公开范围内的所有修改、等同物和替代物。在整个附图的描述中，相同的附图标记指代相同或相似的元件，这些元件可以相同或以修改的形式实施，同时提供相同或相似的功能。
应当理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，元件可以直接连接或耦合，或者通过一个或多个中间元件连接或耦合。当使用“或”组合两个元素A和B时，应理解公开了所有可能的组合，即仅A、仅B以及A和B。用于相同组合的替代方式是“A和B中的至少一个”。这同样适用于超过2个元素的组合。
用于描述某些示例的术语不旨在限制其他示例。如果是单数形式，例如使用“一个”和“这个”和使用仅单个元件既未明确也未暗示地强制性被定义，其它实例也可以使用多个元件来实现相同的功能。如果以下将功能描述为使用多个元件实现，则其他示例可以使用单个元件或单个处理实体来实现相同的功能。还应理解，术语“包括”、“包括…的”、“具有”和/或“具有…的”在使用时指定存在所述特征、整数、步骤、操作、过程、元素、部件和/或其组，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、过程、元素、部件和/或其组。
除非另外定义，否则所有术语(包括技术术语和科学术语)在本文中以其示例所属领域的普通含义使用。
图1示出了用于监控数字控制单元(未示出)的功能安全的装置100。数字控制单元是专用电路或结合相关实现软件以执行软件的电路，用于结合相关实现软件以执行软件的电路，该电路被配置为，驱动一个或多个其他电路的元件。数字控制单元被设计为数字电路。功能安全(functional safety)是指电路或系统等的安全部分，它取决于电路或系统等的正确功能，即，单元和单元内运行的方法将按预期工作。与之不同，安全性(Security)涉及防止由故意的、通常是外部事件(例如，由攻击者操纵等)引起的威胁。
装置100包括接口110，接口110被配置为，接收数字控制单元的控制信号101，以用于该接口控制的电路部件。控制信号101表示数字值。该数字值表示电路部件的数字控制单元的特定命令或指令或信息。该数字值可以包括一个或多个比特。例如，数字值能够以二进制指示电路部件的开或关状态(激活或非激活状态)，或用于电路部件的多个比特长度的数据字。
此外，装置100包括计时器电路120，该计时器电路120被配置为针对连续的时间点分别输出相关的计时器值。相应的计时器值表示相关的时间点。计时器值可以例如以描述具体的相关时间点的时间值的形式输出。如图1所示，计时器电路120也可以被构成为计数器。该计数器被配置为，循环输出递增的计数值作为计时器值。每个计数表示输出计数值时的相关时间点。备选地，计时器电路120还可以被配置为以不同的形式或表示输出计时器值。如图1所示，计时器电路120(与装置100的其他部件同样地)可以基于接收的数字时钟信号106进行工作。
此外，装置100包括哈希值生成器130。哈希值生成器130可配置为，响应于控制信号101的数字值的变化，基于数字值的变化和数字值变化时的计时器值来重新计算哈希值102。哈希值生成器130可以使用任何哈希函数，从而将数字值的变化和相关的计时器值映射到哈希值102。如图1所示，哈希值生成器130例如可以被配置为，基于循环冗余校验方法重新计算哈希值102。哈希值102可以允许相对于生成控制信号101来映射数字控制单元102的行为。哈希值102的变化对于数字控制单元的功能是特征性的。换句话说，哈希值102或哈希值102随时间点的变化可用于记录数字控制单元的实际行为。通过例如与参考哈希值比较，可以通过哈希值102来确定数字控制单元是否正常运行。也就是说，哈希值102可用于监控数字控制单元的功能安全。
然而，在此仅当控制信号102的数字值也改变时，哈希值生成器130重新计算哈希值102。与常规方法相比，哈希值的重新计算因此可以较少发生或仅在实际数据变化时发生。相应地，可以减少用于提供哈希值102所需的能量(功率)。因此，由于减少了计算工作量，用于监控数字控制单元的功能安全所消耗或所需的能量(功率)同样也可以减少。
根据一些实施例，哈希值生成器130还可以被配置为，响应于控制信号101的数字值的变化，仅基于数字值的变化来重新计算哈希值102(即，不考虑数字值变化时的计时器值)。
哈希值生成器130还包括信号输入端131。该哈希值生成器130被配置为，仅当启动信号141施加在哈希值生成器130的信号输入端131时，重新计算哈希值102。换句话说，启动信号驱动哈希值生成器130，使得哈希值生成器130仅响应控制信号101的数字值的改变。启动信号141由控制电路140提供。这里，控制电路140被配置为，当控制电路140确认数字值的变化时，将启动信号141输出到哈希值生成器130的信号输入端131。
控制电路140被配置为，仅当控制电路接收的监控信号103指示要监控电路部件的控制信号101时，将启动信号141输出到哈希值发生器的信号输入端131。因此，监控信号103可以被理解为装置100的控制信号，以便激活或停用装置100的监控功能。相应地，仅当电路部件的数字控制单元的控制信号101也应该被监控时，重新计算哈希值102。因此可以避免对控制信号101不必要的监控。
例如，控制电路140可以被配置为，基于数字值的当前值与数字值的先前存储值的比较来确定数字值的变化。为此目的，如图1所示，控制电路140具有存储器142。该存储器142原则上可以是能够存储数字值的信息的任何类型的存储器装置。根据实施例，存储器142例如可以实现为寄存器。控制电路140还被配置为，当监控信号103指示不监控电路部件的控制信号101时，将数字值的先前存储值重置为预定值(例如，“0”或“0xFFFF”)。以这种方式可以确保，在通过监控信号103显示重新监控时，基于预定值相应地开始确定控制信号101的数字值的变化。
此外，可以响应监控信号103来控制计时器电路120。例如，计时器电路130可以被配置为，当监控器信号103指示不监控电路部件的控制信号101时，将计时器值重置为预定值(例如，“1”或“0x00”)。以这种方式可以确保，在通过监控信号103显示重新监控时，计时器值相应地以预定值开始。
装置100被配置为响应接收的激活信号104而激活。因此，激活信号104可以被理解为装置100的控制信号，以便激活或停用装置100。哈希值生成器130被配置为，当激活信号104指示装置100的激活状态开始时，输出预定值(例如，“0”或“0xFFFF”)作为哈希值。换句话说，当装置100被激活时，哈希值生成器130总是输出相同的哈希值。以这种方式，可以确保始终以相同值开始重新计算哈希值102。例如，控制电路140可以被配置为，当激活信号104指示装置100的激活状态开始或结束时，驱动哈希值生成器140以将哈希值重置为预定值。
此外，控制信号101不需要/不必总是被监控。接口110还相应地被配置为接收验证信号105。该验证信号105指示控制信号101的当前信号部分是否是控制信号101的待监控的信号部分。该接口110还被配置为，如果或者只要所述验证信号105指示这不是控制信号101的待监控的信号部分，则将数字值设定为预定值(例如，恒定值或存储器142中存储的数字值的先前值)。只要验证信号105指示它不是控制信号101的待监控的信号部分，就可以确保控制电路140确定数字值没有变化。因此，哈希值生成器102也不再重新计算哈希值102(尽管控制信号101的数字值可能存在实际变化)。换句话说，通过验证信号105，可以驱动装置100仅针对控制信号101的待监控的信号部分重新计算哈希值102。以这种方式，可以避免对控制信号101的不需要监控的信号部分的哈希值102进行不必要的重新计算，使得由于减少的计算工作量，可以减少监控数字控制单元的功能安全所消耗或所需的能量(功率)。
如图1所示，控制信号101的改变的数字值和相关的计时器值可以是顺序地、即依次地输入到哈希值生成器130以重新计算哈希值102。为此目的，图1中示出了定序电路150，其由控制电路140驱动(启动)，首先输出控制信号的改变的数字值，然后输出相关的计时器值作为哈希值发生器130的输入。备选地，控制信号的改变的数字值和相关的计时器值也可以在一个周期中并行地包括在哈希值102中。根据其他实施例，控制信号的改变的数字值和相关的计时器值也可以通过“XOR”链路组合。
在一些实施例中，计时器值的比特长度可以与数字值的比特长度相同。在其他实施例中，计时器值的比特长度也可以不同于数字值的比特长度。然后，装置100还可以包括比特长度转换电路160。该比特长度转换电路160被配置为，将计时器值的比特长度调整为数字值的比特长度，并且将数字值改变时的经比特长度调整的计时器值作为的计时器值输出到哈希值生成器130。例如，计时器电路120可以被配置为，输出8比特的计时器值(例如，作为8比特计数)。如果数据宽度、即数字值的比特长度小于8比特，则比特长度转换电路160可以被配置为，将计时器电路120的8比特计时器值的y(＝数字值的比特长度)最低有效比特作为经比特长度调整的计时器值输出到哈希值生成器130。如果数据宽度，即数字值的比特长度大于8比特，则计时器值可以通过比特长度转换电路160例如扩展相同的计时器值。例如，对于14比特的数字值，比特长度调整的计时器值可以是[13：0]＝(计时器值[5...0]，计时器值[7...0])。
根据替代实施例，比特长度转换电路160还可以被配置为，将数字值的比特长度调整为计时器值的比特长度，并将经比特长度调整的数字值作为数字值输出到哈希值生成器130。
如上所述，数字控制单元原则上可以是任何类型的专用电路或结合相关实现软件以执行软件的电路，从而驱动一个或多个任意电路部件。在下文中，将参考更详细的示例再次阐明这一点。数字控制单元可以例如用于驱动半导体芯片上的雷达信号的发送信道的一个或多个电路部件。特别地，发射信道可以是频率调制连续波(FMCW)雷达系统的一部分。例如，一个或多个电路部件可以是斜坡电路(发送电路，发射器电路)的一部分，其产生雷达发送信号的频率斜坡或斜坡序列。因此，控制信号101可以是用于斜坡电路的电路部件之一的控制信号。
控制信号101内的数据变化通常只出现在一个斜坡段开始处(斜坡序列由一个或多个斜坡段组成)。如上所述，装置100所计算的哈希值102是合适的装置用来监控数字控制单元的功能。装置100仅响应控制信号101的数字值的变化(即响应数据变化)来重新计算哈希值102。因此，在监控斜坡电路的电路部件的控制信号101时，由于数据改变，通常仅在斜坡段的开始处重新计算一次或多次哈希值102，因为在斜坡段内的控制信号101中否则通常不会发生进一步的数据变化。因此，用于斜坡电路的电路部件的数字控制单元的功能安全能够以减少计算或能量消耗的方式实现，例如与监控方法相比，计算数字控制单元的每个时钟周期的哈希值。
因为除了数据变化(即，数字值的改变)之外，计时器值也包括在哈希值102中，因此还可以追溯是否控制信号101中的数据变化发生在正确的时间点，或者例如在斜坡序列中更早或者更晚几个周期。换句话说，在每次数据变化之后，将计算哈希值102中的时间戳(例如通过运行计数器生成)。因此，哈希值102可以被理解为斜坡序列指纹(RSFP)。或者，改变的数据也可以通过异或运算加时间戳。但是这种方法的缺点是哈希安全性的质量降低，因为某些错误不再能被检测到。
如上所述，例如，由于良好的错误检测属性和硬件中的空间有效实现，CRC被用作哈希值生成器130的哈希算法。当在软件中进行计算时，CRC有时需要大量的计算工作。然而，由于仅将数据变化考虑到CRC中，与CRC在整个斜坡序列上连续更新的方法相比，提供给哈希操作的数据总量以及因此的计算工作量将减少。因此，例如，可以修改斜坡序列，并且将RSFP装置100计算的CRC与适当时间帧中计算的参考CRC值进行比较。
斜坡序列指纹(RSFP)通常确保斜坡电路输出的正确性。为了监控斜坡电路的电路部件的数字控制单元，可以例如通过循环冗余校验(例如，具有多项式表示0x1021的CRC-16CCITT)来确定哈希值102。CRC的初始值可以是例如0xFFFF。其他哈希函数、多项式或初始值也是可能的。仅当监控输入为激活时(即，监控信号103指示要监控控制信号101)，才计算CRC校验和中的数据变化。
在一些实施方案中，例如仅需要针对某些特定的斜坡段监控某些配置设置。例如，仅当通过发射天线传递功率时，发射信道的IQ调制器相位可能是有意义的。仅监控序列的有意义部分允许数字控制单元(例如，作为固件实现)改变雷达发送信号的相位，因为软件不需要在特定的序列时钟周期中改变IQ设置，而是改变IQ设置，只要发送信道的功率放大器关闭。这由验证信号105指示。当验证输入为非激活时(即，验证信号105指示它不是要监控的控制信号101的信号部分)，数据输入或接口110被多路复用到例如恒定的零值，这可以认为是控制电路140的数据改变。
在控制电路140识别到每个数据变化之后，如果在当前时钟周期中没有出现其他数据变化，则将计算例如CRC校验和中的计数器值(作为计时器值的示例)。来自计时器120的计时器信息(例如，计数器)确保识别出斜坡序列中特定时间点发生的数据变化。即使监控器输入处于非激活状态(即，监控器信号103指示不应监控控制信号101，但是对于数据改变，监控器输入必须是激活的)，计数器值始终在CRC中记录的数据更改后计算。
如上所述，RSFP一旦被禁用(即，激活信号104指示装置100的激活状态为结束或装置100为非激活状态)，便可以重置整个RSFP。
存储在控制电路140的寄存器中的数字值及计数值的先前值的初始值是预定的(例如，零)，并且将被重置为这些值，当“监控”输入为非激活时(即，监控器信号103指示不应监控控制信号101)。
数字控制单元的CRC校验和的计算可以包括以下特征(该数字控制单元驱动雷达信号的斜坡电路的一个或多个电路部件)：
1.激活装置100：初始计数＝0；CRC初始值＝0xFFFF；数字值的先前值＝0；
2.“监控”输入端必须是激活状态，否则无活动(除了时间戳或计数必须在CRC中计算)；
3.“验证”输入端为非激活：数据输入可视为总零(尽管实际数据有任何变化)；
4.在输入端的数据变化：在CRC校验和中计算；
5.在(几个)数据改变之后，当前时间戳(计数值)总是可以计算到CRC校验和中；和
6.“监控”输入端为非激活：计数器重置为零。
仅计算哈希函数(例如，CRC)中数据变化的方法(通常仅发生在相对稀少的斜坡段开始处)可以确保数字控制单元的正确输出。下面参考图2更详细地描述涉及基于哈希值验证数字控制单元的正确功能的实施例。
图2示出了控制器200。该控制器200包括信号输出端210，其被配置为，输出数字控制单元240的控制命令201。该控制命令201被配置为，使数字控制单元240通过控制信号202驱动电路部件250。例如，根据以上示例，数字控制单元240可以驱动雷达发送信道的斜坡电路的电路部件。然而，数字控制单元240不限于雷达应用。
此外，控制器200包括被配置为接收哈希值203的信号输入端220。哈希值203基于由于控制命令201引起的控制信号202的数字值的实际变化和控制信号202的数字值变化的实际时间点。例如，可以根据上面结合图1描述的原理确定或计算哈希值203。
控制器200还包括分析电路230，该分析电路230被配置为将哈希值203与参考哈希值进行比较。参考哈希值基于由于控制命令201引起的控制信号202的数字值的预期变化以及控制信号202的数字值变化的预期时间点。分析电路230可以被构造为专用电路或结合相关实现软件以执行软件的电路，该软件被配置为将哈希值203与参考哈希值进行比较。
控制信号202的数字值的预期变化和控制信号202的数字值变化的预期时间点表明，当正常工作时，该数字控制单元240如何以及何时将或应修改由于控制命令201引起的控制信号202。因此，参考哈希值给出了数字控制单元240正常工作时的预期哈希值。通过将实际哈希值203与参考哈希值进行比较，现在可以确定数字控制单元240是否已将控制命令201正确地转换为控制信号202的相应变化。例如，该分析电路230可以被配置为，当哈希值203偏离参考哈希值时，通过数字控制单元240确定转换控制命令201中的错误。相反，如果哈希值203与参考哈希值匹配，则分析电路230可以被配置为，通过数字控制单元240确定控制命令201的正确执行。
因此，控制器200可以通过比较哈希值来监控其控制的数字控制单元240的功能安全。
能够以多种方式确定或存储参考哈希值。例如，分析电路230还可以被配置为，使用数字控制单元240的模拟来确定参考哈希值。因此，可以为任何类型的控制命令或控制命令序列确定相关的参考哈希值。例如，(仅)响应由于控制命令201引起的控制信号202的数字值的预期变化，根据这里描述的原理重新计算参考哈希值。与必须对数字控制单元240的每个时钟周期进行哈希计算的情况相比，这种方式可以更快和更有效地计算参考哈希值。因此，计算参考哈希值可以需要更少的功率，例如控制器200的CPU资源，以便它们可用于其他任务。
备选地，参考哈希值也可以基于数字控制单元240或参考单元上的参考测量(实验室测量)，并且例如存储在与分析电路230相耦合的存储器中。
根据一些实施例，分析电路230也可以是单独的单元，例如，该单元可以与控制单元200耦合。
为了总结关于监控数字控制单元的功能安全的上述方面，在图3和图4中示出了相应方法的流程图。
图3示出了监控数字控制单元的功能安全的方法300的流程图。方法300包括接收302数字控制单元的控制信号以用于电路部件。在此，控制信号表示数字值。此外，方法300包括针对连续的时间点输出304相关的计时器值。方法300还包括，响应于数字值的变化，基于数字值的变化以及数字值变化时的计时器值来重新计算306哈希值。
以上结合其他实施例(例如，图1)描述了该方法的进一步细节和方面。该方法可以包括根据其他实施例的一个或多个可选特征。
另外，图4还示出了另一方法400的流程图，包括输出402用于数字控制单元的控制命令。控制命令被构造为，使数字控制单元通过控制信号驱动电路部件。方法400还包括接收404哈希值并将哈希值与参考哈希值进行比较406。这里，参考哈希值基于由控制命令引起的控制信号的数字值的预期变化和数字值变化的预期时间点。
以上结合其他实施例(例如，图2)描述了该方法的进一步细节和方面。该方法可以包括根据其他实施例的一个或多个可选特征。
结合一个或多个先前详细的示例和附图描述的方面和特征，也可以与一个或多个其他示例组合，以替换其他示例的相同特征或者另外将该特征引入其他示例中。
示例还可以是或者涉及具有程序代码的计算机程序，当程序在计算机或处理器上执行时，用于执行一个或多个上述方法。上述各种方法的步骤、操作或过程可以由编程的计算机或处理器执行。示例也可以包括程序存储器装置，例如，数字数据存储介质，该数字数据存储介质是机器、处理器或计算机可读的，并且编码机器可执行、处理器可执行或计算机可执行的指令程序。该指令执行上述方法的一些或所有步骤或导致他们的执行。程序存储器装置可以包括或者是数字存储器、磁存储介质(例如磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。其他示例可以包括计算机、处理器或控制器(被编程以执行上述方法的步骤)、或(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA)或(场)可编程门阵列((F)PGA)，其被编程以执行上述方法的步骤。
说明书和附图仅描绘了本公开的原理。此外，本文例举的所有示例原则上仅出于教学目的，以帮助读者理解本公开的原则和发明人为推进技术而开发的方案。关于本公开的原则、方面和示例的所有陈述以及其具体示例包括它们的等同物。
被称为“用于执行特定功能的装置”的功能块可以指配置为执行特定功能的电路或软件。因此，“用于某物的装置”可以实施为“构造为或适合于某物的装置”，例如，装置、电路或软件构造为或适合于相应的任务。
图中所示的各种元件的功能，包括被称为“装置”、“用于提供信号的装置”、“用于产生信号的装置”等的每个功能块，能够以专用硬件的形式实现，例如，“信号提供器”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等，以及能够结合相关软件以执行软件的硬件。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共同使用的处理器或多个单独处理器提供，其中一些或全部可以是能共同使用的。然而，术语“处理器”或“控制器”决不限于能够仅执行软件的硬件，而可以是数字信号处理器硬件(DSP硬件)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。还可以包括其他传统的和/或定制的硬件。
例如，框图可以表示实现本公开的原理的粗略电路图。类似地，流程图、流程图、状态转换图、抽象代码等可以表示不同的过程、操作或步骤，上述过程、操作或步骤例如基本上呈现在计算机可读介质中，并且因此由计算机或处理器执行，无论是否这样的计算机或处理器明确显示。说明书或权利要求中公开的方法可以通过具有用于执行这些方法的每个相应步骤的装置的元件来实现。
应当理解，说明书或权利要求中公开的多个步骤、过程、操作或功能的公开内容不应被解释为以任何特定顺序，除非明确地或隐含地另外指出，例如，出于技术原因。因此，除非由于技术原因这些步骤或功能不可互换，否则它们不限于通过本公开若干步骤或功能的特定顺序。此外，在一些示例中，单个步骤、功能、过程或操作可以包括和/或分成多个子步骤、功能、过程或操作。除非明确排除，否则可以包括这些子步骤并且是该单个步骤的公开内容的一部分。
此外，以下权利要求在此并入到详细描述中，其中每个权利要求可以作为单独的示例独立存在。尽管每个权利要求可以作为单独的示例独立存在，但是应当注意，虽然从属权利要求可以在权利要求中提及与一个或多个其他权利要求的特定组合，其他示例还可以包括从属权利要求与任何其他从属或独立权利要求的主题的组合。这里明确地提出了这样的组合，除非声明不是特定的组合。此外，权利要求的特征也应当包含于每个其他独立权利要求，即使该权利要求不是直接从属于该独立权利要求。

Claims (20)

1.一种用于监控数字控制单元的功能安全的装置(100)，包括：
接口(110)，被配置为接收所述数字控制单元的控制信号(101)以用于电路部件，其中所述控制信号表示数字值；
计时器电路(120)，被配置为针对连续的时间点分别输出相关的计时器值；和
哈希值生成器(130)，被配置为响应于所述数字值的变化，基于所述数字值的变化和所述数字值变化时的计时器值来重新计算哈希值(102)。
2.根据权利要求1所述的装置，
其中所述哈希值生成器(130)被配置为，仅在启动信号(141)施加在所述哈希值生成器(130)的信号输入端(131)时，重新计算所述哈希值(102)，并且
其中所述装置还包括控制电路(140)，所述控制电路被配置为，当所述控制电路(140)确认所述数字值的变化时，向所述哈希值生成器(130)的信号输入端(131)输出所述启动信号(141)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制电路(140)被配置为，仅当所述控制电路(140)接收的监控信号(103)指示需要监控所述电路部件的控制信号(101)时，将所述启动信号输出到所述哈希值生成器(130)的信号输入端。
4.根据权利要求3所述的装置，
其中所述控制电路(140)还被配置为，基于所述数字值的当前值与所述数字值的先前存储值的比较来确定所述数字值的变化，并且
其中所述控制电路(140)还被配置为，当所述监控信号(103)指示不需要监控所述电路部件的控制信号(101)时，将所述数字值的先前存储值重置为预定值。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其中所述计时器电路还被配置为，当所述监控信号(103)指示不需要监控所述电路部件的控制信号(101)时，将所述计时器值重置为预定值。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，
其中所述装置被配置为，响应于接收的激活信号(104)来监控所述控制信号，并且
其中所述哈希值生成器(130)被配置为，当所述激活信号(104)指示所述装置的激活状态开始时，输出预定值作为哈希值(102)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，
其中所述接口还被配置为接收验证信号(105)，所述验证信号(105)指示是否是所述控制信号(101)的待监控的信号部分，并且
其中所述接口(110)还被配置为，当所述验证信号(105)指示不是所述控制信号(101)的待监控的信号部分时，将所述数字值设置为预定值。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述计时器值的比特长度与所述数字值的比特长度相同。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，还包括：
比特长度转换电路(160)，被配置为当所述计时器值的比特长度不同于所述数字值的比特长度时，将所述计时器值的比特长度调整为所述数字值的比特长度，并且将所述数字值变化的时间点的、经比特长度调整的计时器值作为计时器值输出到所述哈希值生成器(130)。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述哈希值生成器(130)被配置为，基于循环冗余校验方法重新计算所述哈希值(102)。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述计时器电路(120)是计数器，所述计数器循环输出递增的计数值作为计时器值。
12.一种控制器(200)，包括：
信号输出端(210)，被配置为输出用于数字控制单元(240)的控制命令(201)，其中所述控制命令(201)被配置为，使所述数字控制单元(240)通过控制信号(202)驱动电路部件(250)；
信号输入端(220)，被配置为接收哈希值(203)；和
分析电路(230)，被配置为将所述哈希值(203)与参考哈希值进行比较，其中所述参考哈希值基于由所述控制命令(201)引起的所述控制信号(202)的数字值的预期变化和所述数字值的变化的预期时间点。
13.根据权利要求12所述的控制器，其中所述分析电路(230)还被配置为，当所述哈希值(203)偏离所述参考哈希值时，通过所述数字控制单元(240)确定执行所述控制命令(201)时的错误。
14.根据权利要求12或13所述的控制器，其中所述分析电路(230)还被配置为，使用所述数字控制单元(240)的模拟来确定所述参考哈希值。
15.根据权利要求12或13所述的控制器，其中所述哈希值(203)基于由所述控制命令(201)引起的所述数字值的实际变化和所述数字值的变化的实际时间点。
16.一种用于监控数字控制单元的功能安全的方法(300)，包括：
接收(302)所述数字控制单元的控制信号以用于电路部件，其中所述控制信号表示数字值；
针对连续的时间点输出(304)相关的计时器值；和
响应于所述数字值的变化，基于所述数字值的变化和所述数字值变化的时间点的计时器值来重新计算(306)哈希值。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
接收监控信号，所述监控信号指示需要监控所述电路部件的控制信号，
其中仅当所述监控信号指示需要监控所述电路部件的控制信号时，重新计算所述哈希值。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
基于所述数字值的当前值与所述数字值的先前存储值的比较来确定所述数字值的变化；和
当所述监控信号指示不需要监控所述电路部件的控制信号时，将所述数字值的先前存储值重置为预定值。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，还包括：
接收验证信号，所述验证信号指示是否是所述控制信号的待监控的信号部分；和
当所述验证信号指示不是所述控制信号的待监控的信号部分时，将所述数字值设置为预定值。
20.一种存储介质，在所述存储介质上存储有具有程序代码的程序，当所述程序在处理器或可编程硬件部件上执行时，执行根据权利要求16至19中任一项所述的用于监控数字控制单元的功能安全的方法。
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