CN110311688B - 一种双路采集校验物理按键 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双路采集校验物理按键，通过步骤S1和步骤S2实现了双路冗余设计；通过步骤S3‑1、S3‑2对第一和第二采集电路的不一致故障进行检测，避免了不一致故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性；通过步骤S4‑1、S4‑2对第一和第二采集电路的电信号故障进行检测，避免了电信号故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性；通过步骤S5‑1、S5‑2对第一和第二采集电路的粘连故障进行检测，避免粘连故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性。因此，本发明克服了物理按键有可能存在的故障状况，能够大大提高物理按键的可靠性，保障了使用者的按键操作意图的顺利实现。

Description

一种双路采集校验物理按键

技术领域

本发明涉及一种双路采集校验物理按键。

背景技术

随着汽车电气化的不断普及，汽车中信号的传递方式逐渐由传统的机械转变为电。电信号能否准确及时的产生，是驾驶员的意图能否实现的第一步，进而关系到行车安全。

物理按键是电信号产生的重要来源。物理按键在驾驶员操作后，能否及时准确产生电信号，是评价物理按键性能的重要指标。

目前,车辆中物理按键绝大部分都采用单路采集校验的设计方法，通过采集单路硬件的电压变化，经过软件计算，来判断是否产生电信号。具体方法为：当按键按下，硬件电路中的开关闭合，电压采集点的电压发生变化，软件读取该电压，经过处理后，与已有的电压范围比对，判断其处于哪种状态，从而得知按键是否被按下。单路采集的物理按键电信号检测方法主要存在以下缺点：一是当单路硬件电路发生故障时，物理按键即失效，缺少冗余设计，安全度低；二是单路采集的电压值在进行诊断时，容易发生误诊和漏诊。

而目前部分采用双路硬件设计的物理按键，在软件算法方面也存在着问题点，有着改进的空间。

因此，亟需解决现有物理按键可靠性不够高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种双路采集校验物理按键，以解决现有技术中物理按键可靠性不够高的问题。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种双路采集校验物理按键，设有键帽、双路采集电路和控制模块；所述双路采集电路包含相互独立工作的第一采集电路和第二采集电路，在无故障的情况下，它们均能够在所述键帽被按下时处于触发状态和未被按下时处于未触发状态，且均能够在处于触发状态和未触发状态时产生不同的电信号值；所述控制模块能够每经过一个采集周期接收一次所述第一采集电路和第二采集电路产生的电信号值，分别记为第一路电信号采集值P和第二路电信号采集值P’；

其特征在于：

所述双路采集校验物理按键的按键输出电信号由所述控制模块产生，且所述按键输出电信号包括按键状态变量，该按键状态变量具有两个状态，分别为表示所述键帽被按下的按下状态和表示所述键帽未被按下的未按下状态；

所述控制模块按照以下方式对所述按键输出电信号进行刷新，包括：

步骤S1、采集电路状态检测步骤：

在每一个所述采集周期，基于所述第一路电信号采集值P，判断所述第一采集电路的状态，并基于所述第二路电信号采集值P’，判断所述第二采集电路的状态，其中，所述第一采集电路和第二采集电路的状态均包括所述触发状态、所述未触发状态和故障状态；

步骤S2、按键状态检测步骤：

在每一个所述采集周期，对所述第一采集电路和第二采集电路的状态变化方式进行判断，如果所述第一采集电路和第二采集电路中至少一者的状态变化方式为：由前一个采集周期的未触发状态变为当前采集周期的触发状态，则将所述按键状态变量刷新为按下状态，否则，将所述按键状态变量刷新为未按下状态；

步骤S3、不一致故障检测步骤，包括：

步骤S3-1、设置不一致故障时钟，使得：在满足不一致故障计时启动条件时，所述不一致故障时钟启动进行计时；在不满足所述不一致故障计时启动条件时，所述不一致故障时钟停止计时并将计时时间清零；

其中，所述不一致故障计时启动条件为：所述第一采集电路处于触发状态且所述第二采集电路处于未触发状态，或者，所述第一采集电路处于未触发状态且所述第二采集电路处于触发状态；

步骤S3-2、在每一个所述采集周期，对所述不一致故障时钟的计时时间进行判断：如果所述不一致故障时钟的计时时间超过预设的不一致故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述不一致故障时间阈值的取值t1>T，T为所述采集周期的时长；

步骤S4、电信号故障检测步骤，包括：

步骤S4-1、设置第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟，使得：

在所述第一采集电路由触发状态或未触发状态变化为故障状态时，所述第一电信号故障时钟启动进行计时；在所述第一采集电路由故障状态变化为触发状态或未触发状态时，所述第一电信号故障时钟停止计时并将计时时间清零；

在所述第二采集电路由触发状态或未触发状态变化为故障状态时，所述第二电信号故障时钟启动进行计时；在所述第二采集电路由故障状态变化为触发状态或未触发状态时，所述第二电信号故障时钟停止计时并将计时时间清零；

步骤S4-2、在每一个所述采集周期，对所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间进行判断：如果所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间均超过预设的电信号故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述电信号故障时间阈值的取值t2>T，T为所述采集周期的时长；

步骤S5、粘连故障检测步骤，包括：

步骤S5-1、设置第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟，使得：

在所述第一采集电路由未触发状态或故障状态变化为触发状态时，所述第一粘连故障时钟启动进行计时；在所述第一采集电路由触发状态变化为未触发状态或故障状态变化时，所述第一粘连故障时钟停止计时并将计时时间清零；

在所述第二采集电路由未触发状态或故障状态变化为触发状态时，所述第二粘连故障时钟启动进行计时；在所述第二采集电路由触发状态变化为未触发状态或故障状态变化时，所述第二粘连故障时钟停止计时并将计时时间清零；

步骤S5-2、在每一个所述采集周期，对所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间进行判断：如果所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间均超过预设的粘连故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述粘连故障时间阈值的取值t3>T，T为所述采集周期的时长。

作为本发明的优选实施方式：所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

步骤S3所述不一致故障检测步骤，还包括：

步骤S3-3、在步骤S3-2判断所述不一致故障时钟的计时时间超过预设的不一致故障时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为不一致故障状态；

步骤S3-4、当所述故障状态变量为不一致故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述不一致故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始不一致故障恢复计时，并在所述不一致故障恢复计时达到预设的不一致故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

优选的：步骤S3-2所述不一致故障时间阈值的取值t1为1s；步骤S3-4所述不一致故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

作为本发明的优选实施方式：所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

步骤S4所述电信号故障检测步骤，还包括：

步骤S4-3、如果仅所述第一电信号故障时钟的计时时间超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第一路电信号故障状态；

如果仅所述第二电信号故障时钟的计时时间超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第二路电信号故障状态；

如果所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间均超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为双路电信号故障状态；

步骤S4-4、当所述故障状态变量为第一路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一电信号故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到预设的电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为第二路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第二电信号故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到所述电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为双路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间是否均已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到所述电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

优选的：步骤S4-2所述电信号故障时间阈值的取值t2为1.6s；步骤S4-4所述电信号故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

作为本发明的优选实施方式：所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

步骤S5所述粘连故障检测步骤，还包括：

步骤S5-3、如果仅所述第一粘连故障时钟的计时时间超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第一路粘连故障状态；

如果仅所述第二粘连故障时钟的计时时间超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第二路粘连故障状态；

如果所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间均超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为双路粘连故障状态；

步骤S5-4、当所述故障状态变量为第一路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一粘连故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到预设的粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为第二路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第二粘连故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到所述粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为双路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间是否均已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到所述粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

优选的：步骤S4-2所述粘连故障时间阈值的取值t2为1min；步骤S4-4所述粘连故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

作为本发明的优选实施方式：步骤S1所述采集电路状态检测步骤中，判断所述第一采集电路和第二采集电路的状态的方式为：

步骤S1-1、所述双路采集校验物理按键在通电后的第一个至第N-1个采集周期进行初始化，不对所述第一采集电路和第二采集电路的状态进行判断，其中，N为大于1的正整数；

步骤S1-2、从所述双路采集校验物理按键在通电后的第N个采集周期开始，在每一个所述采集周期，按照下述公式进行均值滤波计算，得到第i个采集周期的第一路电信号滤波值

和第二路电信号滤波值

其中，i为大于N-1的正整数，∑P为第i-N+1个至第i个采集周期的第一路电信号采集值P之和，∑P’为第i-N+1个至第i个采集周期的第二路电信号采集值P’之和；

步骤S1-3、判断所述第一路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第一触发状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为触发状态，如果落在预设的第一未触发状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为未触发状态，否则，判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为故障状态；

判断所述第二路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第二触发状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为触发状态，如果落在预设的第二未触发状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为未触发状态，否则，判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为故障状态。

优选的：所述N取值为10。

优选的：步骤S1所述故障状态包括对电源短路故障状态、对地短路故障状态和未定义电信号值范围故障状态；

所述步骤S1-3中，判断所述第一路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第一对电源短路故障状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为对电源短路故障状态，如果落在预设的第一对地短路故障状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为对地短路故障状态，如果落在第一未定义电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为未定义电信号值范围故障状态，其中，所述第一未定义电信号值范围为除了所述第一触发状态电信号值范围、第一未触发状态电信号值范围、第一对电源短路故障状态电信号值范围、第一对地短路故障状态电信号值范围之外的电信号值范围；

判断所述第二路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第二对电源短路故障状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为对电源短路故障状态，如果落在预设的第二对地短路故障状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为对地短路故障状态，如果落在第二未定义电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为未定义电信号值范围故障状态，其中，所述第二未定义电信号值范围为除了所述第二触发状态电信号值范围、第二未触发状态电信号值范围、第二对电源短路故障状态电信号值范围、第二对地短路故障状态电信号值范围之外的电信号值范围。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明通过步骤S1和步骤S2实现了双路冗余设计，利用对第一采集电路和第二采集电路的状态进行检测，在其中一者或者两者由前一个采集周期的未触发状态变为当前采集周期的触发状态的情况下，均能够将按键输出电信号的按键状态变量刷新为按下状态，避免物理按键在其中一路采集电路失效时无法实现按键功能，提高了物理按键的可靠性；

通过步骤S3-1和步骤S3-2对第一采集电路和第二采集电路的不一致故障进行检测，避免了不一致故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性；

通过步骤S4-1和步骤S4-2对第一采集电路和第二采集电路的电信号故障进行检测，避免了电信号故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性；

通过步骤S5-1和步骤S5-2对第一采集电路和第二采集电路的粘连故障进行检测，避免了粘连故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性；

综上所述，本发明克服了物理按键有可能存在的故障状况，能够大大提高物理按键的可靠性，保障了使用者的按键操作意图的顺利实现，适用于安全需求高的场合，例如汽车中绝大部分的物理按键都可采用本发明。

第二，本发明通过步骤S3-3和步骤S3-4，对不一致故障的具体情况作出诊断，并通过按键输出电信号的故障状态变量输出相应的故障状态，以对使用者作出不一致故障状态提醒，并能在不一致故障状态恢复后更改为无故障状态。

第三，本发明通过步骤S4-3和步骤S4-4，对电信号故障的具体情况作出诊断，并通过按键输出电信号的故障状态变量输出相应的故障状态，以对使用者作出电信号故障状态提醒，并能在电信号故障状态恢复后更改为无故障状态。

第四，本发明通过步骤S5-3和步骤S5-4，对粘连故障的具体情况作出诊断，并通过按键输出电信号的故障状态变量输出相应的故障状态，以对使用者作出粘连故障状态提醒，并能在粘连故障状态恢复后更改为无故障状态。

第五，本发明通过步骤S1-1至步骤S1-3，先分别对第一采集电路的第一路电信号采集值P和第二采集电路的第二路电信号采集值P’进行均值滤波计算，再依据得到的第一路电信号滤波值

和第二路电信号滤波值

来判断第一采集电路和第二采集电路的状态，能够消除电信号非预期突变造成误判第一采集电路和第二采集电路的状态的可能，提高了对第一采集电路和第二采集电路的状态判断的准确性，从而提高了物理按键的可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明中双路采集电路的其中一种优选电路形式举例；

图2为本发明中步骤S3所述不一致故障检测的流程框图；

图3为本发明中步骤S4所述单路电信号故障检测的流程框图；

图4为本发明中步骤S4所述双路电信号故障检测的流程框图；

图5为本发明中步骤S5所述单路粘连故障检测的流程框图；

图6为本发明中步骤S5所述双路粘连故障检测的流程框图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

本发明公开的是一种双路采集校验物理按键，设有键帽、双路采集电路和控制模块；所述双路采集电路包含相互独立工作的第一采集电路和第二采集电路，在无故障的情况下，它们均能够在所述键帽被按下时处于触发状态和未被按下时处于未触发状态，且均能够在处于触发状态和未触发状态时产生不同的电信号值；所述控制模块能够每经过一个采集周期接收一次所述第一采集电路和第二采集电路产生的电信号值，分别记为第一路电信号采集值P和第二路电信号采集值P’；

上述双路采集电路可以采用现有技术中任意符合要求的电路形式，图1为其中一种优选电路形式的举例，该举例中，第一采集电路由第一开关SW1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和直流电源VCC组成，第二采集电路由第二开关SW2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4和直流电源VCC组成，第一开关SW1和第二开关SW2均能够在所述键帽被按下时闭合、在所述键帽未被按下时打开。从而，以所述第一开关SW1的闭合状态和打开状态分别作为所述第一采集电路的触发状态和未触发状态，以所述第二开关SW2的闭合状态和打开状态分别作为所述第二采集电路的触发状态和未触发状态，将所述第四电阻R4和第二电容C2的连接点记为第一通道电压采集点TP1，并将所述第八电阻R8和第四电容C4的连接点记为第二通道电压采集点TP2，可以以第一通道电压采集点TP1和第二通道电压采集点TP2的电压值分别作为所述第一路电信号采集值P和第二路电信号采集值P’。同理，所述双路采集电路采用合适的电路形式，也可以以电流值作为所述第一路电信号采集值P和第二路电信号采集值P’。同理，所述第一采集电路和/或第二采集电路也可以以开关之外的元器件状态作为触发状态和未触发状态。

所述双路采集校验物理按键的按键输出电信号由所述控制模块产生，且所述按键输出电信号包括按键状态变量，该按键状态变量具有两个状态，分别为表示所述键帽被按下的按下状态和表示所述键帽未被按下的未按下状态；

如下述表1所示，所述控制模块按照以下方式对所述按键输出电信号进行刷新，包括：

步骤S1、采集电路状态检测步骤：

在每一个所述采集周期，基于所述第一路电信号采集值P，判断所述第一采集电路的状态，并基于所述第二路电信号采集值P’，判断所述第二采集电路的状态，其中，所述第一采集电路和第二采集电路的状态均包括所述触发状态、所述未触发状态和故障状态；

步骤S2、按键状态检测步骤：

在每一个所述采集周期，对所述第一采集电路和第二采集电路的状态变化方式进行判断，如果所述第一采集电路和第二采集电路中至少一者的状态变化方式为：由前一个采集周期的未触发状态变为当前采集周期的触发状态，则将所述按键状态变量刷新为按下状态，否则，将所述按键状态变量刷新为未按下状态；

步骤S3、不一致故障检测步骤，如图2所示，包括：

步骤S3-1、设置不一致故障时钟，使得：在满足不一致故障计时启动条件时，所述不一致故障时钟启动进行计时；在不满足所述不一致故障计时启动条件时，所述不一致故障时钟停止计时并将计时时间清零；

其中，所述不一致故障计时启动条件为：所述第一采集电路处于触发状态且所述第二采集电路处于未触发状态，或者，所述第一采集电路处于未触发状态且所述第二采集电路处于触发状态；

步骤S3-2、在每一个所述采集周期，对所述不一致故障时钟的计时时间进行判断：如果所述不一致故障时钟的计时时间超过预设的不一致故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述不一致故障时间阈值的取值t1>T，T为所述采集周期的时长；

步骤S4、电信号故障检测步骤，如图3和图4所示，包括：

步骤S4-1、设置第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟，使得：

在所述第一采集电路由触发状态或未触发状态变化为故障状态时，所述第一电信号故障时钟启动进行计时；在所述第一采集电路由故障状态变化为触发状态或未触发状态时，所述第一电信号故障时钟停止计时并将计时时间清零；

在所述第二采集电路由触发状态或未触发状态变化为故障状态时，所述第二电信号故障时钟启动进行计时；在所述第二采集电路由故障状态变化为触发状态或未触发状态时，所述第二电信号故障时钟停止计时并将计时时间清零；

步骤S4-2、在每一个所述采集周期，对所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间进行判断：如果所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间均超过预设的电信号故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述电信号故障时间阈值的取值t2>T，T为所述采集周期的时长；

步骤S5、粘连故障检测步骤，如图5和图6所示，包括：

步骤S5-1、设置第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟，使得：

在所述第一采集电路由未触发状态或故障状态变化为触发状态时，所述第一粘连故障时钟启动进行计时；在所述第一采集电路由触发状态变化为未触发状态或故障状态变化时，所述第一粘连故障时钟停止计时并将计时时间清零；

在所述第二采集电路由未触发状态或故障状态变化为触发状态时，所述第二粘连故障时钟启动进行计时；在所述第二采集电路由触发状态变化为未触发状态或故障状态变化时，所述第二粘连故障时钟停止计时并将计时时间清零；

步骤S5-2、在每一个所述采集周期，对所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间进行判断：如果所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间均超过预设的粘连故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述粘连故障时间阈值的取值t3>T，T为所述采集周期的时长。

从而，本发明通过步骤S1和步骤S2实现了双路冗余设计，利用对第一采集电路和第二采集电路的状态进行检测，在其中一者或者两者由前一个采集周期的未触发状态变为当前采集周期的触发状态的情况下，均能够将按键输出电信号的按键状态变量刷新为按下状态，避免物理按键在其中一路采集电路失效时无法实现按键功能，提高了物理按键的可靠性；

通过步骤S3-1和步骤S3-2对第一采集电路和第二采集电路的不一致故障进行检测，避免了不一致故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性；

通过步骤S4-1和步骤S4-2对第一采集电路和第二采集电路的电信号故障进行检测，避免了电信号故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性；

通过步骤S5-1和步骤S5-2对第一采集电路和第二采集电路的粘连故障进行检测，避免了粘连故障对按键输出电信号的按键状态变量的错误影响，提高了物理按键的可靠性；

综上所述，本发明克服了物理按键有可能存在的故障状况，能够大大提高物理按键的可靠性，保障了使用者的按键操作意图的顺利实现，适用于安全需求高的场合，例如汽车中绝大部分的物理按键都可采用本发明。

表1

续表1

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的实施方式：

所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

如图2所示，步骤S3所述不一致故障检测步骤，还包括：

步骤S3-3、在步骤S3-2判断所述不一致故障时钟的计时时间超过预设的不一致故障时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为不一致故障状态，表示所述所述双路采集校验物理按键存在不一致故障，即所述第一采集电路和第二采集电路的状态不一致；

步骤S3-4、当所述故障状态变量为不一致故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述不一致故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始不一致故障恢复计时，并在所述不一致故障恢复计时达到预设的不一致故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

以上为本实施例二的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：步骤S3-2所述不一致故障时间阈值的取值t1为1s；步骤S3-4所述不一致故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

实施例三

在上述实施例一或实施例二的基础上，本实施例三还采用了以下优选的实施方式：

所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

如图3和图4所示，步骤S4所述电信号故障检测步骤，还包括：

步骤S4-3、如果仅所述第一电信号故障时钟的计时时间超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第一路电信号故障状态，表示所述所述双路采集校验物理按键的第一采集电路存在电信号故障；

如果仅所述第二电信号故障时钟的计时时间超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第二路电信号故障状态，表示所述所述双路采集校验物理按键的第二采集电路存在电信号故障；

如果所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间均超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为双路电信号故障状态，表示所述所述双路采集校验物理按键的第一采集电路和第二采集电路均存在电信号故障；

步骤S4-4、当所述故障状态变量为第一路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一电信号故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到预设的电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为第二路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第二电信号故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到所述电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为双路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间是否均已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到所述电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

以上为本实施例三的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：步骤S4-2所述电信号故障时间阈值的取值t2为1.6s；步骤S4-4所述电信号故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

实施例四

在上述实施例一至实施例三中任意一个实施例的基础上，本实施例四还采用了以下优选的实施方式：

所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

如图5和图6所示，步骤S5所述粘连故障检测步骤，还包括：

步骤S5-3、如果仅所述第一粘连故障时钟的计时时间超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第一路粘连故障状态，表示所述所述双路采集校验物理按键的第一采集电路存在粘连故障；

如果仅所述第二粘连故障时钟的计时时间超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第二路粘连故障状态，表示所述所述双路采集校验物理按键的第二采集电路存在粘连故障；

如果所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间均超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为双路粘连故障状态，表示所述所述双路采集校验物理按键的第一采集电路和第二采集电路均存在粘连故障，也即所述键帽由于某种原因持续保持在按下状态；

步骤S5-4、当所述故障状态变量为第一路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一粘连故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到预设的粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为第二路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第二粘连故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到所述粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为双路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间是否均已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到所述粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

以上为本实施例四的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：步骤S4-2所述粘连故障时间阈值的取值t2为1min；步骤S4-4所述粘连故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

实施例五

在上述实施例一至实施例四中任意一个实施例的基础上，本实施例五还采用了以下优选的实施方式：

步骤S1所述采集电路状态检测步骤中，判断所述第一采集电路和第二采集电路的状态的方式为：

步骤S1-1、所述双路采集校验物理按键在通电后的第一个至第N-1个采集周期进行初始化，不对所述第一采集电路和第二采集电路的状态进行判断，其中，N为大于1的正整数；

步骤S1-2、从所述双路采集校验物理按键在通电后的第N个采集周期开始，在每一个所述采集周期，按照下述公式进行均值滤波计算，得到第i个采集周期的第一路电信号滤波值

和第二路电信号滤波值

其中，i为大于N-1的正整数，∑P为第i-N+1个至第i个采集周期的第一路电信号采集值P之和，∑P’为第i-N+1个至第i个采集周期的第二路电信号采集值P’之和；

步骤S1-3、判断所述第一路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第一触发状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为触发状态，如果落在预设的第一未触发状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为未触发状态，否则，判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为故障状态；

判断所述第二路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第二触发状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为触发状态，如果落在预设的第二未触发状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为未触发状态，否则，判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为故障状态。

其中，所述第一触发状态电信号值范围和第一未触发状态电信号值范围根据所述第一采集电路的具体电路结构而定；所述第二触发状态电信号值范围和第二未触发状态电信号值范围根据所述第二采集电路的具体电路结构而定。

其中，依据由均值滤波计算得到的第一路电信号滤波值

和第二路电信号滤波值

来判断第一采集电路和第二采集电路的状态，是因为采集电路采集的电信号值十分敏锐，容易因为环境因素和人为因素发生抖动，即采集到的电信号值发生非预期内的瞬间突变，这种突变可能会造成非预期的电信号值输出，造成对第一采集电路和第二采集电路的状态的误判，致使物理按键最终的按键状态变量输出不符合使用者原来的按键操作意图，因此需要通过上述步骤S1-1和步骤S1-2将这种非预期内的突变进行平滑。

以上为本实施例五的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述N取值为10。

优选的：步骤S1所述故障状态包括对电源短路故障状态、对地短路故障状态和未定义电信号值范围故障状态；

所述步骤S1-3中，判断所述第一路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第一对电源短路故障状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为对电源短路故障状态，如果落在预设的第一对地短路故障状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为对地短路故障状态，如果落在第一未定义电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为未定义电信号值范围故障状态，其中，所述第一未定义电信号值范围为除了所述第一触发状态电信号值范围、第一未触发状态电信号值范围、第一对电源短路故障状态电信号值范围、第一对地短路故障状态电信号值范围之外的电信号值范围；

判断所述第二路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第二对电源短路故障状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为对电源短路故障状态，如果落在预设的第二对地短路故障状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为对地短路故障状态，如果落在第二未定义电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为未定义电信号值范围故障状态，其中，所述第二未定义电信号值范围为除了所述第二触发状态电信号值范围、第二未触发状态电信号值范围、第二对电源短路故障状态电信号值范围、第二对地短路故障状态电信号值范围之外的电信号值范围。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种双路采集校验物理按键，设有键帽、双路采集电路和控制模块；所述双路采集电路包含相互独立工作的第一采集电路和第二采集电路，在无故障的情况下，它们均能够在所述键帽被按下时处于触发状态和未被按下时处于未触发状态，且均能够在处于触发状态和未触发状态时产生不同的电信号值；所述控制模块能够每经过一个采集周期接收一次所述第一采集电路和第二采集电路产生的电信号值，分别记为第一路电信号采集值P和第二路电信号采集值P’；

其特征在于：

所述双路采集校验物理按键的按键输出电信号由所述控制模块产生，且所述按键输出电信号包括按键状态变量，该按键状态变量具有两个状态，分别为表示所述键帽被按下的按下状态和表示所述键帽未被按下的未按下状态；

所述控制模块按照以下方式对所述按键输出电信号进行刷新，包括：

步骤S1、采集电路状态检测步骤：

在每一个所述采集周期，基于所述第一路电信号采集值P，判断所述第一采集电路的状态，并基于所述第二路电信号采集值P’，判断所述第二采集电路的状态，其中，所述第一采集电路和第二采集电路的状态均包括所述触发状态、所述未触发状态和故障状态；

步骤S2、按键状态检测步骤：

在每一个所述采集周期，对所述第一采集电路和第二采集电路的状态变化方式进行判断，如果所述第一采集电路和第二采集电路中至少一者的状态变化方式为：由前一个采集周期的未触发状态变为当前采集周期的触发状态，则将所述按键状态变量刷新为按下状态，否则，将所述按键状态变量刷新为未按下状态；

步骤S3、不一致故障检测步骤，包括：

步骤S3-1、设置不一致故障时钟，使得：在满足不一致故障计时启动条件时，所述不一致故障时钟启动进行计时；在不满足所述不一致故障计时启动条件时，所述不一致故障时钟停止计时并将计时时间清零；

其中，所述不一致故障计时启动条件为：所述第一采集电路处于触发状态且所述第二采集电路处于未触发状态，或者，所述第一采集电路处于未触发状态且所述第二采集电路处于触发状态；

步骤S3-2、在每一个所述采集周期，对所述不一致故障时钟的计时时间进行判断：如果所述不一致故障时钟的计时时间超过预设的不一致故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述不一致故障时间阈值的取值t1>T，T为所述采集周期的时长；

步骤S4、电信号故障检测步骤，包括：

步骤S4-1、设置第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟，使得：

在所述第一采集电路由触发状态或未触发状态变化为故障状态时，所述第一电信号故障时钟启动进行计时；在所述第一采集电路由故障状态变化为触发状态或未触发状态时，所述第一电信号故障时钟停止计时并将计时时间清零；

在所述第二采集电路由触发状态或未触发状态变化为故障状态时，所述第二电信号故障时钟启动进行计时；在所述第二采集电路由故障状态变化为触发状态或未触发状态时，所述第二电信号故障时钟停止计时并将计时时间清零；

步骤S4-2、在每一个所述采集周期，对所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间进行判断：如果所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间均超过预设的电信号故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述电信号故障时间阈值的取值t2>T，T为所述采集周期的时长；

步骤S5、粘连故障检测步骤，包括：

步骤S5-1、设置第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟，使得：

在所述第一采集电路由未触发状态或故障状态变化为触发状态时，所述第一粘连故障时钟启动进行计时；在所述第一采集电路由触发状态变化为未触发状态或故障状态变化时，所述第一粘连故障时钟停止计时并将计时时间清零；

在所述第二采集电路由未触发状态或故障状态变化为触发状态时，所述第二粘连故障时钟启动进行计时；在所述第二采集电路由触发状态变化为未触发状态或故障状态变化时，所述第二粘连故障时钟停止计时并将计时时间清零；

步骤S5-2、在每一个所述采集周期，对所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间进行判断：如果所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间均超过预设的粘连故障时间阈值，则将所述按键状态变量刷新为未按下状态，否则，不改变所述按键状态变量的状态；其中，所述粘连故障时间阈值的取值t3>T，T为所述采集周期的时长。

2.根据权利要求1所述双路采集校验物理按键，其特征在于：所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

步骤S3所述不一致故障检测步骤，还包括：

步骤S3-3、在步骤S3-2判断所述不一致故障时钟的计时时间超过预设的不一致故障时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为不一致故障状态；

步骤S3-4、当所述故障状态变量为不一致故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述不一致故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始不一致故障恢复计时，并在所述不一致故障恢复计时达到预设的不一致故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

3.根据权利要求2所述双路采集校验物理按键，其特征在于：步骤S3-2所述不一致故障时间阈值的取值t1为1s；步骤S3-4所述不一致故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

4.根据权利要求1所述双路采集校验物理按键，其特征在于：所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

步骤S4所述电信号故障检测步骤，还包括：

步骤S4-3、如果仅所述第一电信号故障时钟的计时时间超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第一路电信号故障状态；

如果仅所述第二电信号故障时钟的计时时间超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第二路电信号故障状态；

如果所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间均超过所述电信号故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为双路电信号故障状态；

步骤S4-4、当所述故障状态变量为第一路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一电信号故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到预设的电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为第二路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第二电信号故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到所述电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为双路电信号故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一电信号故障时钟和第二电信号故障时钟的计时时间是否均已清零，如果判断结果为是，则开始电信号故障恢复计时，并在该电信号故障恢复计时达到所述电信号故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

5.根据权利要求4所述双路采集校验物理按键，其特征在于：步骤S4-2所述电信号故障时间阈值的取值t2为1.6s；步骤S4-4所述电信号故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

6.根据权利要求1所述双路采集校验物理按键，其特征在于：所述按键输出电信号还包括故障状态变量；

步骤S5所述粘连故障检测步骤，还包括：

步骤S5-3、如果仅所述第一粘连故障时钟的计时时间超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第一路粘连故障状态；

如果仅所述第二粘连故障时钟的计时时间超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为第二路粘连故障状态；

如果所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间均超过所述粘连故障时间阈值，则将所述故障状态变量刷新为双路粘连故障状态；

步骤S5-4、当所述故障状态变量为第一路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一粘连故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到预设的粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为第二路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第二粘连故障时钟的计时时间是否已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到所述粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态；

当所述故障状态变量为双路粘连故障状态时，在每一个所述采集周期，判断所述第一粘连故障时钟和第二粘连故障时钟的计时时间是否均已清零，如果判断结果为是，则开始粘连故障恢复计时，并在该粘连故障恢复计时达到所述粘连故障恢复时间阈值时，将所述故障状态变量刷新为无故障状态，否则，不改变所述故障状态变量的状态。

7.根据权利要求6所述双路采集校验物理按键，其特征在于：步骤S4-2所述粘连故障时间阈值的取值t2为1min；步骤S4-4所述粘连故障恢复时间阈值的取值为为500ms。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的双路采集校验物理按键，其特征在于：步骤S1所述采集电路状态检测步骤中，判断所述第一采集电路和第二采集电路的状态的方式为：

步骤S1-1、所述双路采集校验物理按键在通电后的第一个至第N-1个采集周期进行初始化，不对所述第一采集电路和第二采集电路的状态进行判断，其中，N为大于1的正整数；

步骤S1-2、从所述双路采集校验物理按键在通电后的第N个采集周期开始，在每一个所述采集周期，按照下述公式进行均值滤波计算，得到第i个采集周期的第一路电信号滤波值

和第二路电信号滤波值

其中，i为大于N-1的正整数，∑P为第i-N+1个至第i个采集周期的第一路电信号采集值P之和，∑P’为第i-N+1个至第i个采集周期的第二路电信号采集值P’之和；

步骤S1-3、判断所述第一路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第一触发状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为触发状态，如果落在预设的第一未触发状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为未触发状态，否则，判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为故障状态；

判断所述第二路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第二触发状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为触发状态，如果落在预设的第二未触发状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为未触发状态，否则，判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为故障状态。

9.根据权利要求8所述双路采集校验物理按键，其特征在于：所述N取值为10。

10.根据权利要求8所述双路采集校验物理按键，其特征在于：步骤S1所述故障状态包括对电源短路故障状态、对地短路故障状态和未定义电信号值范围故障状态；

所述步骤S1-3中，判断所述第一路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第一对电源短路故障状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为对电源短路故障状态，如果落在预设的第一对地短路故障状态电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为对地短路故障状态，如果落在第一未定义电信号值范围，则判定所述第一采集电路在所述第i个采集周期的状态为未定义电信号值范围故障状态，其中，所述第一未定义电信号值范围为除了所述第一触发状态电信号值范围、第一未触发状态电信号值范围、第一对电源短路故障状态电信号值范围、第一对地短路故障状态电信号值范围之外的电信号值范围；

判断所述第二路电信号滤波值

所在的电信号值范围，如果落在预设的第二对电源短路故障状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为对电源短路故障状态，如果落在预设的第二对地短路故障状态电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为对地短路故障状态，如果落在第二未定义电信号值范围，则判定所述第二采集电路在所述第i个采集周期的状态为未定义电信号值范围故障状态，其中，所述第二未定义电信号值范围为除了所述第二触发状态电信号值范围、第二未触发状态电信号值范围、第二对电源短路故障状态电信号值范围、第二对地短路故障状态电信号值范围之外的电信号值范围。

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