CN116225763A - 安全看门狗电路及看门狗检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种安全看门狗电路，所述安全看门狗电路包括两个控制模块和两个看门狗命令回读模块；每个控制模块对应一个看门狗命令回读模块。每个控制模块，设置为每隔预设间隔时间同时发出喂狗脉冲信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与另一个控制模块所发送的第一命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；每个看门狗命令回读模块，设置为在接收到喂狗脉冲信号或在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，根据所述喂狗脉冲信号进行看门狗命令回读处理，并将第一命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

Description

安全看门狗电路及看门狗检测方法

技术领域

本申请涉及铁路信号安全技术领域，尤指一种安全看门狗电路及看门狗检测方法。

背景技术

在铁路信号安全产品中，设计的核心是故障-安全原则，即在系统发生故障时导向安全侧，保障列车的行车安全，而系统中的安全看门狗电路则是系统导向安全侧的关键。当系统发生故障或没有喂狗脉冲时，看门狗电路应当会自动关断狗电，从而关断对外输出，保障系统安全。

当前的铁路信号产品安全看门狗电路，通常设计为图1所示电路，主要存在如下问题：安全看门狗电路从CPU喂狗到实际的狗电输出的路径较长，整个电路无检测，只检测了最终狗电输出的状态，造成的后果是：中间电路不受监控，看门狗电路故障时无法准确定位，不便于维护维修；如果回读电路自身发生失效，没有其他判断手段。

发明内容

本申请提供了一种安全看门狗电路及看门狗检测方法，能够对看门狗脉冲命令状态进行检测，对看门狗电路的检测更全面，提高了看门狗电路的安全性。

本申请提供了一种安全看门狗电路，所述安全看门狗电路包括两个控制模块和两个看门狗命令回读模块；每个控制模块对应一个看门狗命令回读模块；

每个控制模块，设置为每隔预设间隔时间同时发出喂狗脉冲信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与另一个控制模块所发送的第一命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与第一预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块，设置为在接收到喂狗脉冲信号或在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，根据所述喂狗脉冲信号进行看门狗命令回读处理，并将第一命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

在一种示例性的实施例中，每个控制模块，还设置为在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，发出控制信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与另一个控制模块所发送的第二命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与第二预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块，设置为根据所述控制信号进行看门狗命令回读处理，并将第二命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

在一种示例性的实施例中，所述安全看门狗电路还包括缓启模块；

所述缓启模块，设置为在所述安全看门狗电路上电后，控制每个控制模块在预设的缓启动时间内产生喂狗脉冲信号。

在一种示例性的实施例中，每个控制模块，设置为在上电后的预设回读时间内回读所述缓启模块的状态，以确保所述缓启模块只生效一次。

在一种示例性的实施例中，所述两个控制模块包括第一控制模块、第二控制模块；

所述安全看门狗电路还包括AC信号产生模块、直流信号产生模块、看门狗电压产生模块、第一回读模块、第二回读模块；

所述AC信号产生模块，设置为放大第一喂狗脉冲信号；并根据放大后的第一喂狗脉冲信号产生AC信号；其中，所述第一喂狗脉冲信号为所述第一控制模块产生的喂狗脉冲信号；

所述直流信号产生模块，设置为放大第二喂狗脉冲信号；根据放大后的第二喂狗脉冲信号产生直流信号；其中，所述第二喂狗脉冲信号为所述第二控制模块产生的喂狗脉冲信号；

所述看门狗电压产生模块，设置为根据将所接收到的所述AC信号和所述直流信号构成安全与门，并根据安全与门的输出产生看门狗电压；

所述第一回读电路，设置为将所述看门狗电压的状态输入到所述第一控制模块；

所述第二回读电路，设置为将所述看门狗电压的状态输入到所述第二控制模块；

所述第一控制模块和所述第二控制模块，还分别设置为将各自接收的看门狗电压的状态发送到另一控制模块，并周期性比较所接收的看门狗电压的状态，当两者不一致时，第一控制模块和第二控制模块均导向安全侧。

在一种示例性的实施例中，第一看门狗命令回读模块包括第一比较器、第二看门狗命令回读模块包括第二比较器；

所述第一看门狗命令回读模块，具体设置为在所述第一控制模块发出第一喂狗脉冲信号时，输出第一基准电压；第一比较器比较所述第一基准电压与所述AC信号产生模块的输出信号，并将第一比较结果作为第一命令回读状态发送给所述第一控制模块进行回读确认；

所述第一看门狗命令回读模块，还具体设置为在所述第一控制模块发出第一喂狗脉冲信号后且在所述第一控制模块发出控制信号时，输出第一回读电压；第一比较器比较第二基准电压与所述第一回读电压，并将第二比较结果作为第二命令回读状态发送给所述第一控制模块进行回读确认；其中，所述第一回读电压能够在所述第一看门狗命令回读模块处于不同状态时与所述第二基准电压的比较结果不同；所述第二基准电压为所述AC信号根据所述控制信号产生的输出；

所述第二看门狗命令回读模块，具体设置为在所述第二控制模块发出第二喂狗脉冲信号时，输出第三基准电压；第二比较器比较所述第三基准电压与所述直流信号产生模块的输出信号，并将第三比较结果发送给所述第二控制模块进行回读确认；

所述第二看门狗命令回读模块，还具体设置为在所述第二控制模块发出第二喂狗脉冲信号后且在所述第二控制模块发出控制信号时，输出第二回读电压；第二比较器比较第四基准电压与所述第二回读电压，并将第四比较结果发送给所述第二控制模块进行回读确认；其中，所述第二回读电压能够在所述第二看门狗命令回读模块处于不同状态时与所述第四基准电压的比较结果不同。

在一种示例性的实施例中，所述缓启模块与所述看门狗电压产生模块连接；

所述缓启模块，还设置为控制所述看门狗电压产生模块在预设的缓启动时间内处于工作状态，在在预设的缓启动时间截止后，对所述看门狗电压产生模块不进行控制。

在一种示例性的实施例中，所述喂狗脉冲信号包括第一数量的连续脉冲信号，每个脉冲信号的持续时间为预设持续时间。

在一种示例性的实施例中，所述第一控制模块包括第一CPU、第一FPGA芯片；所述第二控制模块包括第二CPU、第二FPGA芯片；

所述AC信号产生模块包括第一驱动电路、第一变压器；

所述直流信号产生模块包括第二驱动电路、第二变压器；

所述看门狗电压产生模块包括磁放大器、555振荡器、第三变压器、储能电路及LDO电路；所述磁放大器包括交流线圈、控制线圈和输出线圈；

所述第一驱动电路，设置为放大所述第一喂狗脉冲信号；所述第一变压器，设置为根据所述第一喂狗脉冲信号产生AC信号，并将所述AC信号输入到所述磁放大器的交流线圈；

所述第二驱动电路，设置为放大所述第二喂狗脉冲信号；所述第二变压器，设置为根据所述第二喂狗脉冲信号产生直流信号，并将所述直流信号输入到所述磁放大器的控制线圈；

所述磁放大器，设置为将所接收到的所述AC信号和所述直流信号构成安全与门，并通过所述输出线圈输出第三脉冲信号；

所述555振荡器，设置为在所述第三脉冲信号的控制下输出第四信号；并将所述第四信号输入到所述第三变压器的输入端；

所述第三变压器的第一输出端与所述555振荡器的接地端连接；

所述第三变压器的第二输出端与所述储能及LDO电路连接；

所述储能及LDO电路，设置为根据所述第三变压器的第二输出端的输出设计储能电路；所述储能电路控制所述LDO电路产生看门狗电压，并将所述看门狗电压输出。

在一种示例性的实施例中，所述两个看门狗命令回读模块包括第一看门狗命令回读模块和第二看门狗命令回读模块；

所述第一看门狗命令回读模块包括第一触发器、第一MOS门电路；

所述第二看门狗命令回读模块包括第二触发器、第二MOS门电路；

所述第一触发器，设置为在所述第一CPU的控制下进行边沿触发，从而控制所述第一MOS门电路的通断；

所述第一MOS门电路，设置为在所述第一触发器的控制下导通或断开，并将输出信号输入到所述第一比较器的同相输入端；

所述第一比较器，设置为比较同相输入端的信号和反相输入端的信号，并将所述第一比较结果或所述第二比较结果反馈给所述第一FPGA；其中，所述反相输入端的信号为所述第一变压器的输出信号；

所述第二触发器，设置为在所述第二CPU的控制下进行边沿触发，从而控制所述第二MOS门电路的通断；

所述第二MOS门电路，设置为在所述第二触发器的控制下导通或断开，并将输出信号输入到所述第二比较器的同相输入端；

所述第二比较器，设置为比较同相输入端的信号和反相输入端的信号，并将所述第三比较结果或所述第四比较结果反馈给所述第二FPGA；其中，所述反相输入端的信号为所述第二变压器的输出信号。

在一种示例性的实施例中，所述555振荡器的接地端由所述缓启模块的输出、和所述第三变压器的第一输出端共同控制；

所述555振荡器的触发管脚由所述磁放大器的输出控制。

本申请提供了一种看门狗检测方法，应用于上述的安全看门狗电路；包括：

每个控制模块每隔预设间隔时间同时发出喂狗脉冲信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与另一个控制模块所发送的第一命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与第一预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块在接收到喂狗脉冲信号或在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，根据所述喂狗脉冲信号进行看门狗命令回读处理，并将第一命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

在一种示例性的实施例中，每个控制模块在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，发出控制信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与另一个控制模块所发送的第二命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与第二预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块根据所述控制信号进行看门狗命令回读处理，并将第二命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

本申请包括以下优点：

本申请至少一个实施例增加缓启电路和缓启电路的状态回读功能。

本申请实施例的一种实现方式中，缓启电路控制看门狗电路中的555振荡器，同时555定时器后级的第三变压器输出线圈环回控制555振荡器，实现对缓启功能的自锁。

本申请至少一个实施例增加后级储能电路，实现由CPU控制的间隔周期的非连续喂狗脉冲，解决固化问题。

本申请至少一个实施例实现缓启电路状态回读、看门狗命令电路回读、看门狗命令回读的比较电路检测和看门狗状态回读。

当然，实施本申请的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为现有技术的看门狗电路及检测电路的示意图；

图2为本申请实施例的一种看门狗电路及检测电路的示意图；

图3为本申请实施例的另一种看门狗电路及检测电路的示意图；

图4为图3所示的电路中的CPU喂狗脉冲时序示意图。

具体实施方式

图2为本申请实施例的一种看门狗电路及检测电路的示意图，如图2所示，本实施例的一种安全看门狗电路包括两个控制模块和两个看门狗命令回读模块；每个控制模块对应一个看门狗命令回读模块；

每个控制模块，设置为每隔预设间隔时间同时发出喂狗脉冲信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与另一个控制模块所发送的第一命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与第一预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块，设置为在接收到喂狗脉冲信号或在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，根据所述喂狗脉冲信号进行看门狗命令回读处理，并将第一命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

其中，每个控制模块发出喂狗脉冲信号后，会比较两次。第一次将命令回读状态与预期值比较，如果比较不一致控制模块就导向安全侧，第二次是两个控制模块互发命令回读状态，比较两个控制模块从看门狗命令回读模块接收到的命令回读状态是否一致，如果不一致控制模块就导向安全侧。

在一种示例性的实施例中，每个控制模块，还设置为在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，发出控制信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与另一个控制模块所发送的第二命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与第二预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块，设置为根据所述控制信号进行看门狗命令回读处理，并将第二命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

在一种示例性的实施例中，所述安全看门狗电路还包括缓启模块；

所述缓启模块，设置为在所述安全看门狗电路上电后，在预设的缓启动时间内产生喂狗脉冲信号。

在一种示例性的实施例中，每个控制模块，设置为在上电后的预设回读时间内回读所述缓启模块的状态，以确保所述缓启模块只生效一次。

其中，缓启模块的状态可以包括缓启动时间内为高电平，CPU获取该状态后可以继续往下执行，超过缓启时间后为低电平，CPU在获取该状态后锁死。

在一种示例性的实施例中，所述两个控制模块包括第一控制模块、第二控制模块；

所述安全看门狗电路还包括AC信号产生模块、直流信号产生模块、看门狗电压产生模块、第一回读模块、第二回读模块；

所述AC信号产生模块，设置为放大所述第一喂狗脉冲信号；并根据放大后的第一喂狗脉冲信号产生AC信号；其中，所述第一喂狗脉冲信号为所述第一控制模块产生的喂狗脉冲信号；

所述直流信号产生模块，设置为放大所述第二喂狗脉冲信号；根据放大后的第二喂狗脉冲信号产生直流信号；其中，所述第二喂狗脉冲信号为所述第二控制模块产生的喂狗脉冲信号；

所述看门狗电压产生模块，设置为根据将所接收到的所述AC信号和所述直流信号构成安全与门，并根据安全与门的输出产生看门狗电压；

所述第一回读电路，设置为将所述看门狗电压的状态输入到所述第一控制模块；

所述第二回读电路，设置为将所述看门狗电压的状态输入到所述第二控制模块；

所述第一控制模块和所述第二控制模块，还分别设置为将各自接收的看门狗电压的状态发送到另一控制模块，并周期性比较所接收的看门狗电压的状态，当两者不一致时，第一控制模块和第二控制模块均导向安全侧。

其中，根据安全与门的输出产生看门狗电压可以包括安全与门输出与后级555振荡器和第三变压器共同产生安全电压。

周期性比较的原因是第一控制模块和第二控制模块是按照线程执行的，查询状态需要一定的时间，为了让第一控制模块和第二控制模块在同一时刻比较，周期约20ms。

在一种示例性的实施例中，第一看门狗命令回读模块包括第一比较器、第二看门狗命令回读模块包括第二比较器；

所述第一看门狗命令回读模块，具体设置为在所述第一控制模块发出第一喂狗脉冲信号时，输出第一基准电压；第一比较器比较所述第一基准电压与所述AC信号产生模块的输出信号，并将第一比较结果作为第一命令回读状态发送给所述第一控制模块进行回读确认；

所述第一看门狗命令回读模块，还具体设置为在所述第一控制模块发出第一喂狗脉冲信号后且在所述第一控制模块发出控制信号时，输出第一回读电压；第一比较器比较第二基准电压与所述第一回读电压，并将第二比较结果作为第二命令回读状态发送给所述第一控制模块进行回读确认；其中，所述第一回读电压能够在所述第一看门狗命令回读模块处于不同状态时与所述第二基准电压的比较结果不同；所述第二基准电压为所述AC信号根据所述控制信号产生的输出；

所述第二看门狗命令回读模块，具体设置为在所述第二控制模块发出第二喂狗脉冲信号时，输出第三基准电压；第二比较器比较所述第三基准电压与所述直流信号产生模块的输出信号，并将第三比较结果发送给所述第二控制模块进行回读确认；

所述第二看门狗命令回读模块，还具体设置为在所述第二控制模块发出第二喂狗脉冲信号后且在所述第二控制模块发出控制信号时，输出第二回读电压；第二比较器比较第四基准电压与所述第二回读电压，并将第四比较结果发送给所述第二控制模块进行回读确认；其中，所述第二回读电压能够在所述第二看门狗命令回读模块处于不同状态时与所述第四基准电压的比较结果不同。

其中，第一比较结果、第三比较结果分别对应前述的两个看门狗命令回读模块各自的第一命令回读状态。第二比较结果、第四比较结果分别对应前述的两个看门狗命令回读模块各自的第二命令回读状态。

其中，第一基准电压可以在喂狗脉冲发出后使能触发器控制MOS管打开，电路中的分压电路分压产生基准电压，约1.025V。当MOS管关闭时，分压电路产生的基准电压是1.385V。没有喂狗信号时，喂狗数据线产生的电压为1.19V，与上述两个电压比较，落在上述电压范围区间内，比较器分别为1和0，即表示比较电路正常。

第一比较结果可以通过不喂狗时分别打开和关断触发器，在较窄的电压范围内，让比较电路分别输出1或0，即符合预期。

第二看门狗命令回读模块和第一看门狗命令回读模块的功能完全相同，因此，电压也一致。

第三比较结果可以通过不喂狗时分别打开和关断触发器，在较窄的电压范围内，让比较电路分别输出1或0，即符合预期。在一种示例性的实施例中，所述缓启模块与所述看门狗电压产生模块连接；

所述缓启模块，还设置为控制所述看门狗电压产生模块在预设的缓启动时间内处于工作状态，在在预设的缓启动时间截止后，对所述看门狗电压产生模块不进行控制。

在一种示例性的实施例中，所述喂狗脉冲信号包括第一数量的连续脉冲信号，每个脉冲信号的持续时间为预设持续时间。

其中，第一数量可以为8个。预设持续时间可以为120us。

在一种示例性的实施例中，所述第一控制模块包括第一CPU、第一FPGA芯片；所述第二控制模块包括第二CPU、第二FPGA芯片；

所述AC信号产生模块包括第一驱动电路、第一变压器；

所述直流信号产生模块包括第二驱动电路、第二变压器；

所述看门狗电压产生模块包括磁放大器、555振荡器、第三变压器、储能电路及LDO电路；所述磁放大器包括交流线圈、控制线圈和输出线圈；

所述第一驱动电路，设置为放大所述第一喂狗脉冲信号；所述第一变压器，设置为根据所述第一喂狗脉冲信号产生AC信号，并将所述AC信号输入到所述磁放大器的交流线圈；

所述第二驱动电路，设置为放大所述第二喂狗脉冲信号；所述第二变压器，设置为根据所述第二喂狗脉冲信号产生直流信号，并将所述直流信号输入到所述磁放大器的控制线圈；

所述磁放大器，设置为将所接收到的所述AC信号和所述直流信号构成安全与门，并通过所述输出线圈输出第三脉冲信号；

所述555振荡器，设置为在所述第三脉冲信号的控制下输出第四信号；并将所述第四信号输入到所述第三变压器的输入端；

所述第三变压器的第一输出端与所述555振荡器的接地端连接；

所述第三变压器的第二输出端与所述储能及LDO电路连接；

所述储能及LDO电路，设置为根据所述第三变压器的第二输出端的输出设计储能电路；所述储能电路控制所述LDO电路产生看门狗电压，并将所述看门狗电压输出。

其中，555振荡器产生振荡脉冲，控制后级MOS管导通，可以在变压器的线圈产生稳定的交流振荡信号。555振荡器的输入是安全与门的输出，输出是第三变压器的输入，用来控制变压器输出电压。

第三变压器的输入端可以为第三变压器的N1线圈。第三变压器的第一输出端可以为第三变压器的N2线圈。第三变压器的第二输出端可以为第三变压器的N3线圈。

LDO(Low Dropout Regulator)表示低压差线性稳压器，可以认为是产生稳压的电源模块。

在一种示例性的实施例中，所述两个看门狗命令回读模块包括第一看门狗命令回读模块和第二看门狗命令回读模块；

所述第一看门狗命令回读模块包括第一触发器、第一MOS门电路；

所述第二看门狗命令回读模块包括第二触发器、第二MOS门电路；

所述第一触发器，设置为在所述第一CPU的控制下进行边沿触发，从而控制所述第一MOS门电路的通断；

所述第一MOS门电路，设置为在所述第一触发器的控制下导通或断开，并将输出信号输入到所述第一比较器的同相输入端；

所述第一比较器，设置为比较同相输入端的信号和反相输入端的信号，并将所述第一比较结果或所述第二比较结果反馈给所述第一FPGA；其中，所述反相输入端的信号为所述第一变压器的输出信号；

所述第二触发器，设置为在所述第二CPU的控制下进行边沿触发，从而控制所述第二MOS门电路的通断；

所述第二MOS门电路，设置为在所述第二触发器的控制下导通或断开，并将输出信号输入到所述第二比较器的同相输入端；

所述第二比较器，设置为比较同相输入端的信号和反相输入端的信号，并将所述第三比较结果或所述第四比较结果反馈给所述第二FPGA；其中，所述反相输入端的信号为所述第二变压器的输出信号。

其中，第一CPU输出可以是由低电平变为高电平，或者由高电平变为低电平的边沿信号。第一触发器触发后输出控制电压，控制MOS门电路导通或关断。第一MOS门电路的输出可以作为比较器的基准电压。

第一比较结果可以是指和基准电压的比较结果，高于基准电压为1，低于基准电压为0。

第二CPU输出可以是由低电平变为高电平，或者由高电平变为低电平的边沿信号。第二触发器触发后输出控制电压，控制MOS门电路导通或关断。第二MOS门电路的输出可以作为比较器的基准电压。

在一种示例性的实施例中，所述555振荡器的接地端由所述缓启模块的输出、和所述第三变压器的第一输出端共同控制；

所述555振荡器的触发管脚由所述磁放大器的输出控制。

本申请实施例在喂狗时回读确认喂狗脉冲是否准确输出，在不喂狗时采用动态检测手段确认比较电路是否工作正常。对看门狗电路的检测更全面，提高了看门狗电路的安全性。

在一种示例性的实施例中，看门狗电路增加缓启电路和缓启电路的状态回读功能，缓启电路控制看门狗电路中的555振荡器，同时555定时器后级的第三变压器输出线圈环回控制555振荡器，实现对缓启功能的自锁。

在一种示例性的实施例中，设计后级储能电路，实现由CPU控制的间隔周期的非连续喂狗脉冲，解决固化问题。

在一种示例性的实施例中，看门狗检测系统包括四级检测，分别是：缓启电路状态回读、看门狗命令电路回读、看门狗命令回读的比较电路检测和看门狗状态回读等多重检测。

本申请还提供了一种看门狗检测方法，应用于上述所述的安全看门狗电路；

每个控制模块每隔预设间隔时间同时发出喂狗脉冲信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与另一个控制模块所发送的第一命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与第一预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块在接收到喂狗脉冲信号或在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，根据所述喂狗脉冲信号进行看门狗命令回读处理，并将第一命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

在一种示例性的实施例中，每个控制模块在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，发出控制信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与另一个控制模块所发送的第二命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与第二预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块根据所述控制信号进行看门狗命令回读处理，并将第二命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

在一种示例性的实施例中，每个控制模块在上电后的预设回读时间内回读所述缓启模块的状态，以确保所述缓启模块只生效一次。

图3本申请实施例的另一种看门狗电路及检测电路的示意图，图3包括两个控制系统(对应上述的控制模块)、看门狗控制电路和输出状态回读电路、看门狗命令回读电路和看门狗缓启电路。看门狗控制电路和输出状态回读电路包括：CPU1和CPU2、FPGA1和FPGA2、第一驱动电路和第二驱动电路、第一变压器和第二变压器、磁放大器、555振荡器、第三变压器、储能及LDO电路、第一回读电路和第二回读电路。

图3中：

1和1’是缓启动状态回读；

2和2’是看门狗命令回读状态；

3和3’是CPU产生的喂狗脉冲信号，时序参见图4；

4和4’是比较器的反相端输入；

5和5’是比较器的同相端输入；

6是磁放大器的交流输入线圈N2；

7是磁放大器的直流输入线圈N3；

8是磁放大器的输出线圈N1，555振荡器的使能输入管脚；

9是555振荡器的GND；

10是第三变压器的输出线圈N2；

11是第三变压器的输出线圈N3；

看门狗命令回读电路包括：CPU1和CPU2、FPGA1和FPGA2、第一驱动电路和第二驱动电路、第一变压器和第二变压器、第一触发器电路和第二触发器电路、第一MOS门电路和第二MOS门电路、第一比较器和第二比较器。

看门狗缓启电路包括：CPU1和CPU2、缓启电路、555振荡器。

第一控制系统包括CPU1和FPGA1组成，第二控制系统包括CPU2和FPGA2组成。

看门狗电路和输出状态回读电路的原理以第一控制系统进行说明，CPU1发出喂狗脉冲触发第一驱动电路。第一驱动电路将放大的喂狗脉冲信号输入第一变压器，并产生震荡AC信号，AC信号作为磁放大器的交流线圈N2输入，第二变压器电路产生直流信号作为磁放大器的控制线圈N3输入，磁放大器的交流线圈输入N2和控制线圈输入N3构成安全与门，在磁放大器输出线圈N1侧输出稳定的脉冲信号，该信号控制后级555振荡器工作，振荡器输出侧接入第三变压器的N1线圈进行驱动，第三变压器的N2线圈环回到555振荡器的GND端，第三变压器的N3线圈为输出线圈，N3线圈侧设计储能电路，控制LDO电源产生看门狗5V电输出，其状态通过分别通过回读电路由CPU1和CPU2分别回读。第一控制系统和第二控制系统周期性对输出状态回读进行比较，两者不一致时，

看门狗命令回读电路的原理以第一控制系统进行说明，CPU1通过数字量输出控制第一触发器进行边沿触发，控制第一MOS门电路的闭合或断开，第一MOS电路输出侧作为第一比较器的同相输入端，看门狗控制电路的第一变压器的输出信号则作为第一比较器的反相输入端，两者经第一比较器比较后，由FPGA1进行回读，该状态即为命令回读状态。第二控制系统的看门狗回读电路部分原理与上述原理一致。第一控制系统和第二控制系统周期性对命令回读状态进行比较，两者不一致时，第一控制系统和第二控制系统均导向安全侧。

看门狗缓启电路的原理如下，缓启动的时间可通过调整电路中的电容控制，缓启动时间一般设置在5秒内。CPU1和CPU2均应在缓启动时间内产生喂狗脉冲信号，任意CPU未按时喂狗，看门狗电路将无法工作。看门狗缓启动电路带回读功能，CPU1和CPU2均在上电5秒后回读看门狗缓启动状态1和1’，确保缓启动电路只生效一次。缓启电路在缓启阶段产生负压控制555振荡器的GND端，使其处于工作状态，缓启规定时间截止后，该负压不在有效，555振荡器不再受缓启电路可控制。

其他关键电路原理如下：

CPU1和CPU2产生喂狗脉冲信号，每间隔30ms发出一组喂狗脉冲，脉冲的高电平约6～7us，低电平约7～8us，一组喂狗脉冲共由8个连续脉冲信号组成，持续时间约120us，如图3所示。

第一驱动电路和第二驱动电路将CPU产生的喂狗脉冲信号进行放大，用作后级变压器输入。

第一变压器和第二变压器将输出电压调整，作为后级磁放大器的输入，第一变压器产生AC信号作为磁放大器的交流线圈N2输入，第二变压器电路产生直流信号作为磁放大器的控制线圈N3输入，两者均有效时，磁放大器输出才会有效，构成安全与门。

555振荡器受三个输入控制，分别是缓启电路的输出端、磁放大器输出端和第三变压器的N2线圈，其中缓启电路的输出端和第三变压器的N2线圈共同控制555振荡器GND，产生负压信号，磁放大器的输出端则控制555振荡器的触发管脚。在上电启动阶段，555振荡器GND端受缓启电路产生的负压驱动而工作，在磁放大器触发使能后，驱动第三变压器的N1线圈动作，同时在N2线圈感应出给555振荡器GND端供电的负压，使振荡器在缓启电路失效后继续维持工作。若看门狗电路出现故障，造成前级的磁放大器输出关断，则555振荡器不再工作，同时第三变压器的N2线圈也不再输出，此后只能人员介入对电路重新上电，由缓启电路再次触发看门狗电路，确保系统安全。

储能及LDO电路，通过在第三变压器输出线圈N3增加电容进行储能，并控制LDODC-DC输出5V电，产生的5V电即为看门狗的输出。

看门狗5V的输出状态经隔离后第一回读电路和第二回读电路，分别由CPU1和CPU2采集，对看门狗状态进行回读确认。

第一触发器电路由CPU1进行触发，在看门狗命令回读阶段，用于控制后级MOS管的导通和关断。第二触发器电路原理同第一触发器电路

第一MOS门电路由第一触发器的触发信号导通和关断，进行看门狗命令回读测试。第二MOS门电路原理同第一MOS门电路。

看门狗命令电路检测流程：看门狗命令电路的检测包括两个阶段，分别是发出喂狗脉冲时检测和喂狗脉冲间隙时检测。

发出喂狗脉冲阶段，喂狗脉冲驱动第一变压器输出脉冲信号，脉冲为高电平时，第一比较器的反相输入端为高电平，此时，正相输入端作为基准电压进行比较，比较结果由FPGA1进行回读确认。

在喂狗脉冲间隙，第一比较器的反相输入端电压是固定值，作为基准电压，此时CPU控制第一触发器控制第一MOS管的闭合和断开，从而控制前述比较器的同相输入端的电压变化，使之与反相输入端电压进行比较，在MOS管闭合时，反相输入端电压小于正相输入端，在MOS管断开时，反相输入端电压大于正相输入端，通过动态控制MOS管的闭合确认看门狗命令电路工作正常。

安全看门狗的核心功能就是保障安全，本申请通过多个手段提高了安全看门狗的安全性。具体如下：

本申请对看门狗脉冲命令状态进行了检测，检测包括发出喂狗脉冲时检测和喂狗脉冲间隙时检测，还对从看门狗的输出状态进行了检测。其中，喂狗脉冲阶段检测看门狗脉冲是否真正输出；喂狗脉冲间隙时检测则采用动态控制方法检测比较器电路是否正常工作，对看门狗电路的检测更全面，在看门狗电路故障时可以准确定位，方便现场维护维修；同时通过增加检测点，提高了看门狗电路的安全性。

在安全看门狗电路中增加了缓启电路及缓启电路的回读功能，缓启电路对上电开始喂狗的时间进行了控制，并且确保每次上电只触发一次，提高了其安全性。

看门狗喂狗脉冲是CPU触发的间隔周期性脉冲，为非连续性脉冲，避免了喂狗脉冲固化的风险，提高了安全性。

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (13)

1.一种安全看门狗电路，其特征在于，

所述安全看门狗电路包括两个控制模块和两个看门狗命令回读模块；每个控制模块对应一个看门狗命令回读模块；

每个控制模块，设置为每隔预设间隔时间同时发出喂狗脉冲信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与另一个控制模块所发送的第一命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与第一预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块，设置为在接收到喂狗脉冲信号或在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，根据所述喂狗脉冲信号进行看门狗命令回读处理，并将第一命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

2.如权利要求1所述的安全看门狗电路，其特征在于，

每个控制模块，还设置为在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，发出控制信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与另一个控制模块所发送的第二命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与第二预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块，设置为根据所述控制信号进行看门狗命令回读处理，并将第二命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

3.如权利要求2所述的安全看门狗电路，其特征在于，

所述安全看门狗电路还包括缓启模块；

所述缓启模块，设置为在所述安全看门狗电路上电后，控制每个控制模块在预设的缓启动时间内产生喂狗脉冲信号。

4.如权利要求3所述的安全看门狗电路，其特征在于，

每个控制模块，设置为在上电后的预设回读时间内回读所述缓启模块的状态，以确保所述缓启模块只生效一次。

5.如权利要求4所述的安全看门狗电路，其特征在于，

所述两个控制模块包括第一控制模块、第二控制模块；

所述安全看门狗电路还包括AC信号产生模块、直流信号产生模块、看门狗电压产生模块、第一回读模块、第二回读模块；

所述AC信号产生模块，设置为放大第一喂狗脉冲信号；并根据放大后的第一喂狗脉冲信号产生AC信号；其中，所述第一喂狗脉冲信号为所述第一控制模块产生的喂狗脉冲信号；

所述直流信号产生模块，设置为放大第二喂狗脉冲信号；根据放大后的第二喂狗脉冲信号产生直流信号；其中，所述第二喂狗脉冲信号为所述第二控制模块产生的喂狗脉冲信号；

所述看门狗电压产生模块，设置为根据将所接收到的所述AC信号和所述直流信号构成安全与门，并根据安全与门的输出产生看门狗电压；

所述第一回读电路，设置为将所述看门狗电压的状态输入到所述第一控制模块；

所述第二回读电路，设置为将所述看门狗电压的状态输入到所述第二控制模块；

所述第一控制模块和所述第二控制模块，还分别设置为将各自接收的看门狗电压的状态发送到另一控制模块，并周期性比较所接收的看门狗电压的状态，当两者不一致时，第一控制模块和第二控制模块均导向安全侧。

6.如权利要求5所述的安全看门狗电路，其特征在于，

第一看门狗命令回读模块包括第一比较器、第二看门狗命令回读模块包括第二比较器；

所述第一看门狗命令回读模块，具体设置为在所述第一控制模块发出第一喂狗脉冲信号时，输出第一基准电压；第一比较器比较所述第一基准电压与所述AC信号产生模块的输出信号，并将第一比较结果作为第一命令回读状态发送给所述第一控制模块进行回读确认；

所述第一看门狗命令回读模块，还具体设置为在所述第一控制模块发出第一喂狗脉冲信号后且在所述第一控制模块发出控制信号时，输出第一回读电压；第一比较器比较第二基准电压与所述第一回读电压，并将第二比较结果作为第二命令回读状态发送给所述第一控制模块进行回读确认；其中，所述第一回读电压能够在所述第一看门狗命令回读模块处于不同状态时与所述第二基准电压的比较结果不同；所述第二基准电压为所述AC信号根据所述控制信号产生的输出；

所述第二看门狗命令回读模块，具体设置为在所述第二控制模块发出第二喂狗脉冲信号时，输出第三基准电压；第二比较器比较所述第三基准电压与所述直流信号产生模块的输出信号，并将第三比较结果发送给所述第二控制模块进行回读确认；

所述第二看门狗命令回读模块，还具体设置为在所述第二控制模块发出第二喂狗脉冲信号后且在所述第二控制模块发出控制信号时，输出第二回读电压；第二比较器比较第四基准电压与所述第二回读电压，并将第四比较结果发送给所述第二控制模块进行回读确认；其中，所述第二回读电压能够在所述第二看门狗命令回读模块处于不同状态时与所述第四基准电压的比较结果不同。

7.如权利要求6所述的安全看门狗电路，其特征在于，

所述缓启模块与所述看门狗电压产生模块连接；

所述缓启模块，还设置为控制所述看门狗电压产生模块在预设的缓启动时间内处于工作状态，在在预设的缓启动时间截止后，对所述看门狗电压产生模块不进行控制。

8.如权利要求1所述的安全看门狗电路，其特征在于，

所述喂狗脉冲信号包括第一数量的连续脉冲信号，每个脉冲信号的持续时间为预设持续时间。

9.如权利要求7所述的安全看门狗电路，其特征在于，

所述第一控制模块包括第一CPU、第一FPGA芯片；所述第二控制模块包括第二CPU、第二FPGA芯片；

所述AC信号产生模块包括第一驱动电路、第一变压器；

所述直流信号产生模块包括第二驱动电路、第二变压器；

所述看门狗电压产生模块包括磁放大器、555振荡器、第三变压器、储能电路及LDO电路；所述磁放大器包括交流线圈、控制线圈和输出线圈；

所述第一驱动电路，设置为放大所述第一喂狗脉冲信号；所述第一变压器，设置为根据所述第一喂狗脉冲信号产生AC信号，并将所述AC信号输入到所述磁放大器的交流线圈；

所述第二驱动电路，设置为放大所述第二喂狗脉冲信号；所述第二变压器，设置为根据所述第二喂狗脉冲信号产生直流信号，并将所述直流信号输入到所述磁放大器的控制线圈；

所述磁放大器，设置为将所接收到的所述AC信号和所述直流信号构成安全与门，并通过所述输出线圈输出第三脉冲信号；

所述555振荡器，设置为在所述第三脉冲信号的控制下输出第四信号；并将所述第四信号输入到所述第三变压器的输入端；

所述第三变压器的第一输出端与所述555振荡器的接地端连接；

所述第三变压器的第二输出端与所述储能及LDO电路连接；

所述储能及LDO电路，设置为根据所述第三变压器的第二输出端的输出设计储能电路；所述储能电路控制所述LDO电路产生看门狗电压，并将所述看门狗电压输出。

10.如权利要求9所述的安全看门狗电路，其特征在于，

所述两个看门狗命令回读模块包括第一看门狗命令回读模块和第二看门狗命令回读模块；

所述第一看门狗命令回读模块包括第一触发器、第一MOS门电路；

所述第二看门狗命令回读模块包括第二触发器、第二MOS门电路；

所述第一触发器，设置为在所述第一CPU的控制下进行边沿触发，从而控制所述第一MOS门电路的通断；

所述第一MOS门电路，设置为在所述第一触发器的控制下导通或断开，并将输出信号输入到所述第一比较器的同相输入端；

所述第一比较器，设置为比较同相输入端的信号和反相输入端的信号，并将所述第一比较结果或所述第二比较结果反馈给所述第一FPGA；其中，所述反相输入端的信号为所述第一变压器的输出信号；

所述第二触发器，设置为在所述第二CPU的控制下进行边沿触发，从而控制所述第二MOS门电路的通断；

所述第二MOS门电路，设置为在所述第二触发器的控制下导通或断开，并将输出信号输入到所述第二比较器的同相输入端；

所述第二比较器，设置为比较同相输入端的信号和反相输入端的信号，并将所述第三比较结果或所述第四比较结果反馈给所述第二FPGA；其中，所述反相输入端的信号为所述第二变压器的输出信号。

11.如权利要求10所述的安全看门狗电路，其特征在于，

所述555振荡器的接地端由所述缓启模块的输出、和所述第三变压器的第一输出端共同控制；

所述555振荡器的触发管脚由所述磁放大器的输出控制。

12.一种看门狗检测方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-11所述的安全看门狗电路；

每个控制模块每隔预设间隔时间同时发出喂狗脉冲信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与另一个控制模块所发送的第一命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态与第一预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第一命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块在接收到喂狗脉冲信号或在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，根据所述喂狗脉冲信号进行看门狗命令回读处理，并将第一命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

13.如权利要求12所述的看门狗检测方法，其特征在于，

每个控制模块在相邻两个喂狗脉冲信号的空闲间隙时，发出控制信号；周期性地将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与另一个控制模块所发送的第二命令回读状态进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；周期性地对自身对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态与第二预设值进行比较，当两者不一致时，每个控制模块均导向安全侧；将接收到的对应的看门狗命令回读模块反馈的第二命令回读状态发送给另一个控制模块；

每个看门狗命令回读模块根据所述控制信号进行看门狗命令回读处理，并将第二命令回读状态作为回读处理结果反馈给对应的控制模块。

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