CN114968646A - 一种功能故障处理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种功能故障处理系统，包括，故障策略存储模块，其存储有包括多个故障类别和故障响应的故障策略映射表；故障信息存储模块，其用于存储故障信息；故障检测模块，其用于检测故障，在检测到故障时，基于故障策略映射表，生成故障信息，并将故障信息存储到故障信息存储模块中；故障处理模块，用于在故障信息存储模块中存储有至少一个故障信息时，基于预设规则，选取目标故障信息，并基于故障策略映射表，生成故障响应指令；以及响应模块，其根据故障响应指令，对目标故障信息进行响应。本申请还提供一种功能故障处理方法，能够对故障迅速做出响应并处理功能故障的冗余性，并且降低了底层和应用层开发的耦合性，有效保障优先处理高优先级的故障。

Description

一种功能故障处理系统及其方法

技术领域

本申请涉及汽车电子功能安全领域，特别是涉及一种功能故障处理系统及其方法。

背景技术

随着电动化、智能化的发展，越来越多的汽车配备了电子电气系统，这些系统对芯片的依赖以及安全等级要求更高，在这种需求推动下芯片集成了功能故障管理资源，如何在软件层面安全有效利用芯片功能故障管理资源来提高系统的整体安全性以及不给软件带来冗余性变得尤为重要。

在ISO 26262的规范下，芯片的功能故障管理资源会搜集到芯片内核、外设以及总线(AHB、APB、AXI)上所有故障（纠正故障、非纠正故障）并提交给软件处理，在软件上必须合理和高效的处理芯片功能故障并且快速做出正确响应，以达到预判芯片运行状态以及快速响应芯片故障来避免未知风险的目的。

随着ISO 26262功能安全标准的实施及ASIL(Automotive Safety IntegrityLevel，汽车安全完整性级别)等级的要求，现在的车载芯片更加关注自身功能是否会失效，是否能在最大程度减少因为随机硬件失效造成的安全风险，所以会将芯片上的每一个IP（Intellectual Property）的功能失效(纠正故障和非纠正故障)都会上报给软件处理，但是在产品正常运行中如果有太多不太影响功能失效的故障报给软件会增加软件的处理压力，也会造成没必要的过激响应。芯片行业中所说的IP，一般也称为IP核。IP核是指芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计。该电路模块设计可以应用在包含该电路模块的其他芯片设计项目中，从而减少设计工作量，缩短设计周期，提高芯片设计的成功率。一般说来，一个复杂的芯片是由芯片设计者自主设计的电路部分和多个外购的IP核连接构成的。

目前软件处理芯片故障的方法都是在软件应用里单一处理(看门狗溢出复位)，开发人员也不方便修改符合自己应用场景及安全等级要求的故障策略，这样故障处理策略单一容易照成误判。

现有的芯片故障处理策略单一且安全性不足，因为芯片的故障种类繁多，不同资源(内核、外设、总线)的故障的后果影响不一样，如果系统直接看门狗复位会造成误判且容易出现危险，也不方便软件开发人员配置芯片故障处理策略，并且如果有很多芯片故障同时进入故障处理中断程序，对软件正常运行产生很大的压力。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种功能故障处理系统及其方法，可以对故障迅速做出响应并处理功能故障的冗余性，并且降低了底层和应用层开发的耦合性。

为实现上述目的，本申请提供的一种功能故障处理系统，包括，

故障策略存储模块，其存储有故障策略映射表，所述故障策略映射表包括多个故障类别和与每一个所述故障类别对应的故障响应；

故障信息存储模块，其用于存储故障的故障信息；

故障检测模块，其用于检测故障，并与所述故障策略存储模块以及所述故障信息存储模块耦合，在检测到所述故障时，基于所述故障策略映射表，生成所述故障信息，并将所述故障信息存储到所述故障信息存储模块中；

故障处理模块，其与所述故障策略存储模块以及所述故障信息存储模块耦合，用于在所述故障信息存储模块中存储有至少一个所述故障信息时，基于预设规则，选取目标故障信息，并基于所述故障策略映射表，生成故障响应指令；以及

响应模块，其与所述故障处理模块耦合，根据所述故障响应指令，对所述目标故障信息进行响应。

进一步地，所述故障策略映射表还包括严重度，

所述故障类别包括：纠正故障、非纠正故障，所述纠正故障以及所述非纠正故障根据不同模块或者不同故障安全机制分别包括多个颗粒化的故障类别，

所述严重度包括：警告故障、运行故障、危险故障和致命故障，其严重程度依次递增，

所述故障响应包括：外部响应和内部响应。

进一步地，所述外部响应包括，在正常状态时，故障引脚输出100M波形；在纠正故障时，故障引脚输出正常状态波形的1/16的波形；在非纠正故障时，故障引脚输出高电平或低电平，

所述内部响应包括：强制内核进入待机模式、内核复位、功能模块复位、内核非屏蔽中断和芯片进入掉电模式。

进一步地，所述故障信息存储模块通过链表算法创建链表，并基于所检测到的所述故障的顺序将所述故障策略映射表中的所述故障信息插入所述链表中，

所述故障处理模块，根据所述严重度选取所述目标故障信息。

更进一步地，还包括：

预处理模块，其通过下载进行了数字签名且图形化的功能故障表，并对其进行验签解析，来生成安全故障策略码，配置使能需要监控的故障和策略，以生成所述故障策略映射表。

为实现上述目的，本申请还提供一种功能故障处理方法，包括：

检测故障，并且根据所检测到的所述故障以及故障策略映射表，生成与所述故障对应的故障信息，并将其保存；

根据所保存的所述故障信息以及所述故障策略映射表，基于预设规则，选取目标故障信息，并生成故障响应指令；

根据所述故障响应指令，对所述目标故障信息进行响应，其中，

故障策略映射表包括多个故障类别和与每一个所述故障类别对应的故障响应。

进一步地，所述检测故障，并且根据所检测到的所述故障以及故障策略映射表，生成与所述故障对应的故障信息，并将其保存的步骤，进一步包括：

通过链表算法创建链表，并基于所检测到的所述故障的顺序将所述故障策略映射表中的所述故障信息插入所述链表中。

进一步地，所述故障策略映射表还包括严重度，

所述根据所保存的所述故障信息以及所述故障策略映射表，基于预设规则，选取目标故障信息，并生成故障响应指令的步骤，进一步包括：

根据所述严重度选取所述目标故障信息。

更进一步地，在所述检测故障的步骤之前，还包括：

通过下载进行了数字签名且图形化的功能故障表，并对其进行验签解析，来生成安全故障策略码；

配置使能需要监控的故障和策略，以生成所述故障策略映射表。

为实现上述目的，本申请还提供一种车规芯片，包括如上所述的功能故障处理系统。

为实现上述目的，本申请提供的一种电子设备，包括如上所述的车规芯片。

为实现上述目的，本申请提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行如上所述的功能故障处理方法的步骤。

本申请的功能故障处理系统及其方法，通过故障策略映射表，生成与故障对应的故障信息，并根据预设规定选取目标故障信息，并基于故障策略映射表中的故障响应进行响应，由此能够对故障迅速做出响应并处理功能故障的冗余性，并且降低了底层和应用层开发的耦合性；另外，可以在故障策略映射表上灵活配置需要监控的故障，降低非需故障带来的干扰以及软件复杂度；

本申请的功能故障处理系统及其方法，通过将故障的识别以及故障的响应设置为独立的两个环节，故障的响应顺序不依赖于故障的识别顺序，进而有效保障了高优先级的故障能够被优先处理。

本申请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，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1为根据本申请的功能故障处理系统的结构示意图；

图2为示意性地表示本申请的故障策略映射表的图；

图3为示意性地表示本申请的故障类别的图；

图4为示意性地表示本申请的故障的严重度的图；

图5为示意性地表示本申请的故障响应的图；

图6为示意性地表示本申请的故障策略元素关系的图；

图7为根据本申请的功能故障处理方法流程图；

图8为本申请的故障处理软件的示意性框图；

图9为本申请的一实施方式的故障处理方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。

应当理解，本申请的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本申请的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。

需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。

下面，将参考附图详细地说明本申请的实施例。

实施例1

（功能故障处理系统）

图1为根据本申请的功能故障处理系统的结构示意图，如图1所示，本申请的功能故障处理系统100包括：故障策略存储模块1、故障信息存储模块2、故障检测模块3、故障处理模块4和响应模块5。

故障策略存储模块1存储有故障策略映射表。故障策略映射表包括多个故障类别和与每一个故障类别对应的故障响应。

图2为示意性地表示本申请的故障策略映射表的图。如图2所述，故障策略映射表还可以包括：分别与多个故障对应的模式（测试模式和正常模式）、功能模块、严重度和序号。

功能模块表示故障所发生的功能模块，用于在软件收到故障中断后及时定位该功能模块，方便该功能模块发生故障的危害分析及风险评估。

图3为示意性地表示本申请的故障类别的图。如图3所示，故障类别包括纠正故障和非纠正故障。纠正故障和非纠正故障根据不同功能模块或者不同故障安全机制，细分为多个颗粒化的故障类别。例如，纠正故障包括：功能故障COR1至功能故障CORn；非纠正故障包括：功能故障UNCOR1至功能故障UNCORn。软件开发人员可以根据故障类别来选择需要监控的故障，这样就能避免没必要监控的故障产生中断后增加软件运行的压力。

图4为示意性地表示本申请的故障的严重度的图。如图4所示，严重度以从低到高的顺序分为警告故障、运行故障、危险故障、致命故障。这样就能快速响应严重度最大的故障，减少软件响应故障的时间（Fault Handling Time Interval，FHTI）。

图5为示意性地表示本申请的故障响应的图。如图5所示，故障响应包括外部响应和内部响应。内外双向选择，既能加速故障响应又能避免过激响应。基于不同故障状态通过故障引脚（FaultPin）触发外部的安全保护策略，外部响应包括：在正常状态时FaultPin输出100M波形；在纠正故障时，FaultPin输出正常状态波形的1/16的波形；在非纠正故障时，FaultPin输出高电平或低电平。内部响应包括：强制内核进入待机（IDLE）模式、内核复位、功能模块复位、内核非屏蔽中断和芯片进入掉电（Power Down）模式。

图6为示意性地表示本申请的故障策略元素关系的图。如图6所示，在本实施例中，以一对一的对应关系为例进行了说明。但是，映射对应关系包括：一对一、一对多和多对一，以满足应用层针对不同的应用场景及不同的安全等级要求进行配置。

故障信息存储模块2用于存储故障的故障信息。

故障检测模块3用于检测故障，并与故障策略存储模块1以及故障信息存储模块2耦合，在检测到故障时，基于故障策略映射表，生成故障信息，并将故障信息存储到故障信息存储模块2中。

在本实施例中，故障信息存储模块2通过链表算法创建链表，并基于所检测到的故障的顺序，将存储于故障策略存储模块1的障策略映射表中与故障对应的故障信息插入链表的节点。在本实施例中，示例了通过链表插入故障信息的方法，但存储故障信息的方法不限于此。

故障处理模块4与故障策略存储模块1以及故障信息存储模块2耦合，用于在故障信息存储模块2中存储有至少一个故障信息时，基于预设规则，选取目标故障信息，并基于故障策略映射表，生成故障响应指令。在本实施例中，故障处理模块4根据链表中故障信息中的严重度选取目标故障信息，但也可以按照故障发生顺序进行选取，选取方式并不限于此。

响应模块5与故障处理模块4耦合，根据故障响应指令，对故障处理模块4所选取的目标故障信息进行响应。

在本实施例中，功能故障处理系统100还可以包括预处理模块（未图示）。预处理模块过下载进行了数字签名且图形化的功能故障表，并对其进行验签解析，来生成安全故障策略码，配置使能需要监控的故障和策略，以生成故障策略映射表。具体地，对功能故障表进行数字签名且生成图形化的表后，预下载到芯片ROM（Read-Only Memory，只读存储器）中，在ROM启动时BootRom（无盘启动ROM接口）会对该图形化的表进行验签，由此能保证故障策略映射表不会被篡改。应用软件开发人员可以根据不同的应用场景和功能安全需求在故障策略映射表中使能需要监控的故障和策略。

根据本实施例的功能故障处理系统，通过故障策略映射表，生成与故障对应的故障信息，并根据预设规定选取目标故障信息，并基于故障策略映射表中的故障响应进行响应，由此能够对故障迅速做出响应并处理功能故障的冗余性，并且降低了底层和应用层开发的耦合性；另外，可以在故障策略映射表上灵活配置需要监控的故障，降低非需故障带来的干扰以及软件复杂度。

根据本实施例的功能故障处理系统，通过将故障的识别以及故障的响应设置为独立的两个环节，故障的响应顺序不依赖于故障的识别顺序，进而有效保障了高优先级的故障能够被优先处理。

根据本实施例的功能故障处理系统，故障策略映射表包括测试模式和正常模式，对于芯片中大多数故障可以配置为测试模式，测试模式是在芯片从ROM启动来后上电自检时运行一次，在上电自检中会检查出芯片存在的功能故障，这样可以根据上电自检测试结果对芯片功能运行状态做出预判和处理以来避免故障隐患对芯片失效造成危害的风险，由此提高了芯片失效检查的覆盖率，减少在产品正常运行后带来的功能失效风险。

根据本实施例的功能故障处理系统，通过链表插入故障信息，并根据严重度进行处理及响应，由此简化故障处理的复杂度，且能及时优先处理最严重的故障及删除掉消失的故障。

根据本实施例的功能故障处理系统，基于进行了数字签名且图形化的功能故障表生成故障策略映射表，由此提高了故障策略本身的安全性。

实施例2

（功能故障处理方法）

图7为根据本申请的功能故障处理方法流程图，下面将参考图7，对本申请的功能故障处理方法进行详细描述。

在步骤101，检测故障，并且根据所检测到的故障以及故障策略映射表，生成与故障对应的故障信息，并将其保存。在步骤101中，在检测到故障时，基于故障策略映射表，生成与所检测到的故障对应的故障信息；通过链表算法创建链表，并基于所检测到的故障的顺序，将故障策略映射表中与故障对应的故障信息插入链表的节点。其中，故障策略映射表包括多个故障类别、与每一个故障类别对应的故障响应、模式（测试模式和正常模式）、功能模块、严重度和序号。

在步骤102，根据所保存的故障信息以及故障策略映射表，基于预设规则，选取目标故障信息，并生成故障响应指令。在步骤102中，根据所保存的故障信息以及故障策略映射表，基于链表中故障信息中的严重度选取目标故障信息，并生成故障响应指令。

在步骤103，根据故障响应指令，对目标故障信息进行响应。故障响应包括外部响应和内部响应。内外双向选择，既能加速故障响应又能避免过激响应。基于不同故障状态通过故障引脚触发外部的安全保护策略，外部响应包括：在正常状态时FaultPin输出100M波形；在纠正故障时，FaultPin输出正常状态波形的1/16的波形；在非纠正故障时，FaultPin输出高电平或低电平。内部响应包括：强制内核进入待机模式、内核复位、功能模块复位、内核非屏蔽中断和芯片进入掉电模式。

本实施例涉及的功能故障处理方法，在步骤101之前，还包括：通过下载进行了数字签名且图形化的功能故障表，并对其进行验签解析，来生成安全故障策略码；配置使能需要监控的故障和策略，以生成故障策略映射表。

具体地，对功能故障表进行数字签名且生成图形化的表后，预下载到芯片ROM中，在ROM启动时BootRom会对该图形化的表进行验签，由此能保证故障策略映射表不会被篡改。应用软件开发人员可以根据不同的应用场景和功能安全需求在故障策略映射表中使能需要监控的故障和策略。另外，访问故障策略表的运行流程包括：支持XCP（UniversalCalibration Protocol，通用校准协议）标定协议或诊断协议开启访问权限；使能表中需要监控的故障策略；设置表中每条故障策略为测试(上电自检)或正常功能模式或两者兼之。

下面，参照图8及图9对本申请的一实施方式的故障处理方法进行说明。

图8为本申请的故障处理软件的示意性框图，图9为本申请的一实施方式的故障处理方法流程图。

在步骤201，软件初始化。在步骤201中，对功能故障表进行数字签名且生成图形化的表后，预下载到芯片ROM中，在ROM启动时BootRom会对该图形化的表进行验签，由此能保证故障策略映射表不会被篡改。

在步骤202，软件配置故障策略表。在步骤202中，配置使能需要监控的故障和策略，以生成故障策略映射表。

在步骤203，软件使能功能故障中断且设置合适优先级。

在步骤204，判断软件检测功能故障中断是否进入，在判断为进入时，执行下一步骤；在判断为未进入时，结束处理。

在步骤205，依次将发生故障对应的故障策略ID（0~n）插入到链表。

在步骤206，判断链表是否为空，在判断为空时，返回步骤205；在判断为不空时，执行下一步骤。

在步骤207，查询链表中故障的严重度。

在步骤208，依据严重度和故障类别在故障策略表中查询故障响应。

在步骤209，判断故障响应是否为内核复位或芯片掉电，在判断为故障响应不是内核复位或芯片掉电时，返回步骤206；在判断为故障响应是内核复位或芯片掉电时，结束处理。

根据本实施例的功能故障处理方法，通过故障策略映射表，生成与故障对应的故障信息，并根据预设规定选取目标故障信息，并基于故障策略映射表中的故障响应进行响应，由此能够对故障迅速做出响应并处理功能故障的冗余性，并且降低了底层和应用层开发的耦合性；另外，可以在故障策略映射表上灵活配置需要监控的故障，降低非需故障带来的干扰以及软件复杂度。

根据本实施例的功能故障处理方法，通过将故障的识别以及故障的响应设置为独立的两个环节，故障的响应顺序不依赖于故障的识别顺序，进而有效保障了高优先级的故障能够被优先处理。

根据本实施例的功能故障处理方法，故障策略映射表包括测试模式和正常模式，对于芯片中大多数故障可以配置为测试模式，测试模式是在芯片从ROM启动来后上电自检时运行一次，在上电自检中会检查出芯片存在的功能故障，这样可以根据上电自检测试结果对芯片功能运行状态做出预判和处理以来避免故障隐患对芯片失效造成危害的风险，由此提高了芯片失效检查的覆盖率，减少在产品正常运行后带来的功能失效风险。

根据本实施例的功能故障处理方法，通过链表插入故障信息，并根据严重度进行处理及响应，由此简化故障处理的复杂度，且能及时优先处理最严重的故障及删除掉消失的故障。

根据本实施例的功能故障处理方法，基于进行了数字签名且图形化的功能故障表生成故障策略映射表，由此提高了故障策略本身的安全性。

实施例3

本实施例中，还提供一种车规芯片，包括，上述实施例的功能故障处理系统。

实施例4

本实施例中，还提供一种电子设备，包括上述实施例中的车规芯片。

实施例5

本实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行上述实施例的功能故障处理方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种功能故障处理系统，包括，

故障策略存储模块，其存储有故障策略映射表，所述故障策略映射表包括多个故障类别和与每一个所述故障类别对应的故障响应；

故障信息存储模块，其用于存储故障的故障信息；

故障检测模块，其用于检测故障，并与所述故障策略存储模块以及所述故障信息存储模块耦合，在检测到所述故障时，基于所述故障策略映射表，生成所述故障信息，并将所述故障信息存储到所述故障信息存储模块中；

故障处理模块，其与所述故障策略存储模块以及所述故障信息存储模块耦合，用于在所述故障信息存储模块中存储有至少一个所述故障信息时，基于预设规则，选取目标故障信息，并基于所述故障策略映射表，生成故障响应指令；以及

响应模块，其与所述故障处理模块耦合，根据所述故障响应指令，对所述目标故障信息进行响应。

2.根据权利要求1所述的功能故障处理系统，其中，

所述故障策略映射表还包括严重度，

所述故障类别包括：纠正故障、非纠正故障，所述纠正故障以及所述非纠正故障根据不同模块或者不同故障安全机制分别包括多个颗粒化的故障类别，

所述严重度包括：警告故障、运行故障、危险故障和致命故障，其严重程度依次递增，

所述故障响应包括：外部响应和内部响应。

3.根据权利要求2所述的功能故障处理系统，其中，

所述外部响应包括，在正常状态时，故障引脚输出100M波形；在纠正故障时，故障引脚输出正常状态波形的1/16的波形；在非纠正故障时，故障引脚输出高电平或低电平，

所述内部响应包括：强制内核进入待机模式、内核复位、功能模块复位、内核非屏蔽中断和芯片进入掉电模式。

4.根据权利要求2所述的功能故障处理系统，其中，

所述故障信息存储模块通过链表算法创建链表，并基于所检测到的所述故障的顺序将所述故障策略映射表中的所述故障信息插入所述链表中，

所述故障处理模块，根据所述严重度选取所述目标故障信息。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的功能故障处理系统，还包括：

预处理模块，其通过下载进行了数字签名且图形化的功能故障表，并对其进行验签解析，来生成安全故障策略码，配置使能需要监控的故障和策略，以生成所述故障策略映射表。

6.一种功能故障处理方法，包括：

检测故障，并且根据所检测到的所述故障以及故障策略映射表，生成与所述故障对应的故障信息，并将其保存；

根据所保存的所述故障信息以及所述故障策略映射表，基于预设规则，选取目标故障信息，并生成故障响应指令；

根据所述故障响应指令，对所述目标故障信息进行响应，其中，

故障策略映射表包括多个故障类别和与每一个所述故障类别对应的故障响应。

7.根据权利要求6所述的功能故障处理方法，其中，

所述检测故障，并且根据所检测到的所述故障以及故障策略映射表，生成与所述故障对应的故障信息，并将其保存的步骤，进一步包括：

通过链表算法创建链表，并基于所检测到的所述故障的顺序将所述故障策略映射表中的所述故障信息插入所述链表中。

8.根据权利要求7所述的功能故障处理方法，其中，

所述故障策略映射表还包括严重度，

所述根据所保存的所述故障信息以及所述故障策略映射表，基于预设规则，选取目标故障信息，并生成故障响应指令的步骤，进一步包括：

根据所述严重度选取所述目标故障信息。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的功能故障处理方法，其中，

在所述检测故障的步骤之前，还包括：

通过下载进行了数字签名且图形化的功能故障表，并对其进行验签解析，来生成安全故障策略码；

配置使能需要监控的故障和策略，以生成所述故障策略映射表。

10.一种车规芯片，其特征在于，所述车规芯片，包括，权利要求1至5中任一项所述的功能故障处理系统。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备，包括权利要求10所述的车规芯片。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行权利要求6至9中任一项所述的功能故障处理方法的步骤。

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