CN114090361B - 一种io信号监测电路及实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种IO信号监测电路，包括，监测电路，宽度监测电路，计数器和比较电路，其中，所述沿监测电路，用于监测IO信号及其冗余信号的沿变化；所述宽度监测电路，用于监测IO信号及其冗余信号的信号宽度；所述计数器，用于记录I/O信号和冗余信号沿的个数的差，并作为初始值计算I/O信号及其冗余信号沿个数的差值的最小值和最大值，得到沿监测阈值；所述比较电路，用于对IO信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度进行比较，当两个数据差超过阈值范围时产生错误提示。本发明的IO信号监测电路及实现方法，能够允许IO及其冗余信号的相位有不一致，不需要后端物理实现上进行严格的控制，简化后端实现。
Description
技术领域
本发明涉及信号功能安全技术领域，特别是涉及一种SOC系统里的IO信号正确性。
背景技术
现有技术中，SOC芯片会有大量IO与外设连接。IO信号在整个芯片传输过程中的正确性，对于一个功能安全的SOC系统来说，是极其重要的。
在功能安全的系统，单点故障的检测率要到达99%。IO信号作为整个SOC系统重要的一环，负责和外设进行通讯，信号功能安全越来越重要。
IO信号的硬件监测，在SOC系统目前使用的还不是太多，主要还是靠软件的检测的方式居多。
为了正确监测IO信号及其冗余信号，如果要保证信号之间的phase差在一个采样时钟周期内，给物理实现会带来巨大的effort。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种IO信号监测电路及实现方法，能够允许IO及其冗余信号的相位有不一致，不需要后端物理实现上进行严格的控制，简化后端实现。
为实现上述目的，本发明提供的一种IO信号监测电路，包括，监测电路，宽度监测电路，计数器和比较电路，其中，
所述沿监测电路，用于监测IO信号及其冗余信号的沿变化；
所述宽度监测电路，用于监测IO信号及其冗余信号的信号宽度；
所述计数器，用于记录I/O 信号和冗余信号信号沿的个数的差作为初始值，计算I/O 信号和冗余信号沿个数的差值的最小值和最大值，得到沿监测阈值；
所述比较电路，用于对IO信号和IO冗余信号的每一个脉冲宽度进行比较，当两个数据差超过阈值范围时产生错误提示。
进一步地，所述沿监测电路，还用于当IO信号沿变化时，向所述计数器发送加1的信号，当IO冗余信号沿变化时，向所述计数器发送减1的信号。
进一步地，所述宽度监测电路包括计算模块、存储模块和读取模块，其中，
所述计算模块，用于计算I/O信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度；
所述存储模块，用于存储I/O信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度；
所述读取模块，用于当存储I/O信号及其冗余信号的模块都非空时，读取所述存储模块并将数据输出到所述比较电路。
进一步地，所述计算模块，还用于通过工作时钟连续对信号进行采样，采样值连续为1的个数就是正脉冲的宽度，采样值连续为0的个数就是负脉冲的宽度。
进一步地，所述比较电路，还用于当两个数据差不超过阈值范围时，继续比较下一组数据。
为实现上述目的，本发明还提供一种IO信号监测电路实现方法，包括以下步骤，
监测IO信号及其冗余信号的沿变化及信号宽度；
根据所述IO信号及其冗余信号的沿变化得到沿监测阈值；
比较每个所述IO信号及其冗余信号的信号宽度得到宽度监测阈值；
当超过沿监测阈值和/或宽度监测阈值时输出错误提示。
进一步地，所述监测IO信号及其冗余信号的沿变化及信号宽度的步骤，还包括，
分别对I/O信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度进行计算后保存。
进一步地，还包括，通过工作时钟连续对信号进行采样，采样值连续为1的个数为正脉冲的宽度，采样值连续为0的个数为负脉冲的宽度。
更进一步地，所述当超过沿监测阈值和/或宽度监测阈值时输出错误提示的步骤，还包括，当两个数据差不超过阈值范围时，继续比较下一组数据。
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行如上文所述的IO信号监测电路实现方法的步骤。
本发明的IO信号监测电路及实现方法，具有以下有益效果：
1）达到IO信号监测的功能基础上,不会引入额外的物理实现的effort,非常适合用在功能安全的SOC系统。
2）可以允许IO及其冗余信号的相位有不一致，不需要后端物理实现上进行严格的控制，简化后端实现。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的IO信号监测电路示意图；
图2为根据本发明的IO信号监测电路实现方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
图1为根据本发明的IO信号监测电路示意图，如图1所示，本发明的IO信号监测电路，包括，沿监测电路，宽度监测电路，计数器和比较电路，其中，
所述沿监测电路，用于监测IO信号及IO冗余信号的沿变化，当IO信号沿变化时，向所述计数器发送加1的信号；当IO冗余信号沿变化时，向所述计数器发送减1的信号。
所述宽度监测电路，用于监测IO信号及IO冗余信号的信号宽度。
优选地，所述宽度监测电路包括计算模块、存储模块和读取模块，
所述计算模块，用于计算I/O信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度；
所述存储模块，用于存储I/O信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度；
所述读取模块，用于当存储I/O信号及其冗余信号的模块都非空时，读取所述存储模块并将数据输出到所述比较电路。
优选地，所述计算模块，还用于通过工作时钟连续对信号进行采样，采样值连续为1的个数就是正脉冲的宽度，采样值连续为0的个数就是负脉冲的宽度。
所述计数器，用于输出初始值，最小值和最大值。
所述比较电路，用于对IO信号和IO冗余信号的每一个脉冲宽度进行比较。
优选地，所述比较电路还用于对于I/O信号的每一个脉冲宽度进行计算后，会存入IP模块内部FIFO。对于I/O冗余信号的每一个脉冲宽度进行计算后，也会存入另一个IP模块内部FIFO。
优选地，所述比较电路还用于当两个FIFO都非空的时候，自动读取FIFO，并比较FIFO 输出数据。如果两个数据差超过阈值范围，就产生error。
优选地，所述比较电路还用于不超过阈值时继续比较下一组FIFO数据。
实施例2
图2为根据本发明的IO信号监测电路实现方法流程图，下面将参考图1，对本发明的IO信号监测电路实现方法进行详细描述。
首先，在步骤101，通过沿监测电路去监测IO信号及其冗余信号的沿变化。
优选地，每次当IO信号沿变化时，计数器加1。每次当IO冗余信号沿变化时计数器减1。
本发明实施例中，沿监测是为了测试两个信号频率相同。沿监测的结果是会受到两个信号的路径延时偏差的影响。
在步骤102，通过宽度监测电路去监测IO信号及其冗余信号的信号宽度，并对信号的每一个脉冲宽度进行比较。
优选地，对于I/O信号的每一个脉冲宽度进行计算后，会存入模块内部FIFO。对于I/O冗余信号的每一个脉冲宽度进行计算后，也会存入另一个IP内部FIFO。
本发明实施例中，硬件会用工作时钟连续对信号进行采样，采样值连续为1的个数就是正脉冲的宽度，采样值连续为0的个数就是负脉冲的宽度。
优选地，当两个FIFO都非空的时候，自动读取FIFO，并比较FIFO 输出数据。如果两个数据差超过阈值范围，就产生error。
本发明实施例中，不超过阈值，说明两个信号当前比较的信号宽度是一致的，不会产生任何信号，继续比较下一组FIFO数据。
本发明实施例中，宽度比较是为了测试两个信号高电平时间相同, 在频率相同的情况下，也就是占空比的相同。宽度比较是不受路径延时偏差的影响的。
本发明实施例中，宽度比较是硬件内部实现的，设置宽度比较阈值主要是为了弥补采样精度带来的误差。软件可以配置选择对正脉冲或是负脉冲进行监测，对应的是信号的高电平时间或是低电平时间相同。
在步骤103，沿监测的计数器可以输出初始值，最小值和最大值。
优选地，当I/O 信号和冗余信号都已经监测到沿变化时，记录下当前的两个信号沿的个数的差，作为初始值。
优选地，初始值是可以看做是I/O 信号和冗余信号的信号路径延时偏差。
优选地，最大和最小值是记录整个采样过程中，出现过的I/O 信号和冗余信号沿个数的差值的最大和最小。
本发明实施例中，最大和最小值主要是用来观察两个信号耦合度，最大值通常不应该超过初始值，最小值通常为0。
本发明实施例中，输出初始值，最小值和最大值到寄存器模块，作为状态寄存器可以被软件读取。
本发明实施例中，软件可以通过初始值来设置沿监测阈值，得到IO信号及其冗余信号之间路径延时偏差。
在步骤104，根据路径延时偏差的分析，来设置沿监测和宽度监测的比较阈值。
本发明实施例中，宽度监测的误差和路径延时偏差无关，可以直接设成合理的采样误差，通常采样误差设为1即可。
优选地，先进行一次预监测，阈值可以随便设置, 主要是为了得到沿监测的初始值。
优选地，正式开始信号监测时，沿监测的阈值等于第1次测试的初始值加上合理的采样误差，宽度监测可以设置成合理的采样误差，通常采样误差设为1即可。
本发明实施例中，第一次预监测，阈值可以设置成任意值，因为在预监测里我们会忽略信号监测的报错信号，只是为了得到沿监测的初始值。然后通过预监测中输出的初始值来设置正式监测时候的沿监测阈值。
优选地，通过阈值的设置，可以允许IO及其冗余信号的相位有不一致，不需要后端物理实现上进行严格的控制，简化后端实现。
本发明针对功能安全的SOC系统，提出一种有效又便于物理实现的IO信号实时监测模块，为了监测IO信号的正确性，对于输入或是输出都产生对应的冗余信号来进行对比和检查。IO信号监测模块是针对IO信号及其冗余信号，通过沿监测电路来实现信号频率的对比，通过电平检测电路进行信号宽度的对比，从而达到对于IO信号的正确性的监控。本发明在达到IO信号监测的功能基础上，不会引入额外的物理实现的effort，非常适合用在功能安全的SOC系统。
本发明的一个实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序运行时执行如上文所述的IO信号监测电路实现方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种IO信号监测电路，其特征在于，包括，沿监测电路，宽度监测电路，计数器和比较电路，其中，
所述沿监测电路，用于监测IO信号及其冗余信号的沿变化；
所述宽度监测电路，用于监测IO信号及其冗余信号的信号宽度；
所述计数器，用于记录I/O 信号及其冗余信号沿的个数的差，并作为初始值，计算I/O信号及其冗余信号沿个数的差值的最小值和最大值，得到沿监测阈值，将计数器的值与所述沿监测阈值进行比较，如果计数器的值大于所述沿监测阈值，则产生错误信号；
所述比较电路，用于对IO信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度进行比较，当两个数据差超过阈值范围时产生错误提示。
2.根据权利要求1所述的IO信号监测电路，其特征在于，所述沿监测电路，还用于当IO信号沿变化时，向所述计数器发送加1的信号，当IO冗余信号沿变化时，向所述计数器发送减1的信号。
3.根据权利要求1所述的IO信号监测电路，其特征在于，所述宽度监测电路包括计算模块、存储模块和读取模块，其中，
所述计算模块，用于计算I/O信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度；
所述存储模块，用于存储I/O信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度；
所述读取模块，用于当所述存储模块存储的I/O信号及其冗余信号的脉冲宽度都非空时，读取所述存储模块并将数据输出到所述比较电路。
4.根据权利要求3所述的IO信号监测电路，其特征在于，所述计算模块，还用于通过工作时钟连续对信号进行采样，采样值连续为1的个数就是正脉冲的宽度，采样值连续为0的个数就是负脉冲的宽度。
5.根据权利要求1所述的IO信号监测电路，其特征在于，所述比较电路，还用于当两个数据差不超过阈值范围时，继续比较下一组数据。
6.一种IO信号监测电路实现方法，其特征在于，包括以下步骤，
监测IO信号及其冗余信号的沿变化及信号宽度；
记录I/O 信号及其和冗余信号的信号沿个数的差，并作为初始值，计算I/O 信号和及其冗余信号沿个数的差值的最小值和最大值，得到沿监测阈值，将计数器的值与所述沿监测阈值进行比较，如果计数器的值大于所述沿监测阈值，则产生错误信号；
对IO信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度进行比较，当两个数据差超过阈值范围时产生错误提示。
7.根据权利要求6所述的IO信号监测电路实现方法，其特征在于，所述监测IO信号及其冗余信号的沿变化及信号宽度的步骤，还包括，
分别对I/O信号及其冗余信号的每一个脉冲宽度进行计算后保存。
8.根据权利要求7所述的IO信号监测电路实现方法，其特征在于，还包括，通过工作时钟连续对信号进行采样，采样值连续为1的个数为正脉冲的宽度，采样值连续为0的个数为负脉冲的宽度。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序运行时执行权利要求6-8任一项所述的IO信号监测电路实现方法的步骤。
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