CN117608911A - 微控制器系统及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微控制器系统及其通信方法，微控制器上监测模块获取微控制器经由输入输出端口向存储器发送的信息，判断微控制器经由输入输出端口发送的信息与微控制器存放的所欲发送给存储器的信息是否一致；写回读模块对数据信息在写入存储器后从存储器回读，判断从存储器回读的数据信息与向存储器写入的数据信息是否一致；自检模块在存储器空闲时发出各条测试激励，访问并读取各条测试激励对应预设地址上的数据，并计算读取到的数据的特征值实际计算值，判断特征值实际计算值与特征值参考值是否一致；前述任一判断如果不一致则触发微控制器报警。本发明能够对通信过程中可能出现的故障进行检测，安全性较好。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种微控制器系统及其通信方法。
背景技术
目前在汽车微控制器系统中，最重要的外置数据存储部件（存储器）会随着芯片的老化而发生各种单点故障，所以为了通信的安全，目前存储器上大都配备有ECC（ErrorCorrecting Code，纠错码）电路。但常规的ECC电路只能对存储器上“静态”的错误进行检测，而不能对微控制器与存储器在通信过程中出现的“动态”故障（包括命令、地址及数据故障）进行检测。举例来说，当微控制器发出信息，要读取存储器上第一地址的数据，但实际发送出去的信息却变成了要读取存储器上第二地址的数据，那么这时从存储器返回的数据是来自错误的地址，这并不是微控制器预期的行为，但此时存储器上ECC电路的结果是“正确的”，因为ECC电路只是对存储器上各地址的数据本身判断是否符合ECC规则。这样的问题使得微控制器出现严重的不可知的失效（错误的取命令或取数据，产生错误的计算或分支跳转，导致错误的输出）。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微控制器系统及其通信方法，对通信过程中可能出现的故障进行检测，安全性较好。
为达上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种微控制器系统，所述微控制器系统包括微控制器和存储器，所述微控制器具有输入输出端口和监测模块，所述微控制器经由所述输入输出端口与所述存储器耦接进行通信发送信息，所述信息包括命令、地址、数据；所述监测模块与所述输入输出端口连接，获取所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的信息，判断所述微控制器经由所述输入输出端口发送的信息与所述微控制器存放的所欲发送给所述存储器的信息是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警；
所述微控制器还包括写回读模块，所述写回读模块对所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息在写入所述存储器后从所述存储器回读，判断从所述存储器回读的数据信息与所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警；
所述微控制器系统还包括自检模块，所述自检模块具有多条测试激励及各条测试激励相应的特征值参考值，所述自检模块在所述存储器空闲时发出各条测试激励，访问并读取各条测试激励对应预设地址上的数据，并计算读取到的数据的特征值实际计算值，判断所述特征值实际计算值与所述特征值参考值是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警；各条所述测试激励相应的特征值参考值的初始值预先存储在所述微控制器中，并跟随所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送数据信息时进行更新。
在一实施方式中，所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息包括数据段和纠错码，所述存储器具有存储区，所述存储区针对每一地址分配有数据段部分和纠错码部分，用于分别存放数据信息的数据段和纠错码。
在一实施方式中，各条所述测试激励对应的预设地址跨所述存储器不同的行和/或列。
在一实施方式中，计算读取到的数据的特征值实际计算值的算法是CRC、SHA或SM3算法。
在一实施方式中，所述微控制器系统还包括预检模块，所述存储器还具有与所述存储区相区隔的预检区，所述预检区包括多个地址，地址的幅度跨所述存储器的头地址、尾地址，地址的汉明距离足够大；所述预检模块在所述微控制器系统开机启动时对所述预检区进行预检测试，所述预检测试包括多个不同的命令并进行先写后回读操作，判断回读的内容与命令的预期结果是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警。
本发明还提供一种如前所述的微控制器系统的通信方法，所述通信方法包括：
所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送信息时，监测模块进行监测或采用写回读模块进行写回读测试；
所述微控制器系统空闲时，采用自检模块与对所述存储器进行自检测试；
所述微控制器系统在长时间未进行自检或通信过程长时间不结束时将报警。
在一实施方式中，所述微控制器系统还包括预检模块，所述存储器具有预检区，所述预检区包括多个地址，地址的幅度跨所述存储器的头地址、尾地址，地址的汉明距离足够大；所述预检模块在所述微控制器系统开机启动时对所述预检区进行预检测试，所述预检测试包括多个不同的命令并进行先写后回读操作，判断回读的内容与命令的预期结果是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警；所述微控制器系统开机启动时，采用预检模块与对所述存储器进行预检测试。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明所述微控制器系统及其通信方法，监测模块获取微控制器输入输出端口的信息，与微控制器内存放的所欲发送的信息进行比对判断，如果不一致则触发微控制器报警；写回读模块对微控制器经由输入输出端口向存储器发送的数据信息在写入存储器后从存储器回读，判断从存储器回读的数据信息与微控制器经由输入输出端口向存储器发送的数据信息是否一致，如果不一致则触发微控制器报警；自检模块在存储器空闲时发出各条测试激励，访问并读取各条测试激励对应预设地址上的数据，并计算读取到的数据的特征值实际计算值，判断特征值实际计算值与特征值参考值是否一致，如果不一致则触发微控制器报警。所以，本发明能够对通信过程中可能出现的故障进行检测，安全性较好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施方式提供的一种微控制器系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本发明实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
请参阅图1所示，本发明第一实施方式提供一种微控制器系统，所述微控制器系统包括微控制器和存储器，所述微控制器具有输入输出端口和监测模块，所述微控制器经由所述输入输出端口与所述存储器耦接进行通信；所述监测模块与所述输入输出端口连接，获取所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的信息，判断所述微控制器经由所述输入输出端口发送的信息与所述微控制器存放的所欲发送给所述存储器的信息是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警。
其中，所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的信息包括命令、地址、数据。微控制器在发送信息时，其自身可以明确将要发送的内容，并加以存储。在传统架构中，微控制器只进行信息的发送，不具备确认发送内容是否正确的功能，因而无法掌控通信的安全性。本发明设置了监测模块，与微控制器的输入输出端口连接，获取输入输出端口的信息，然后与微控制器内存放的所欲发送的信息进行比对判断（无论是命令、地址、数据均可判断，命令与命令判断，地址与地址判断，数据与数据判断），如果一致则说明信息在从微控制器内传送到输入输出端口是正常的，亦可以说明此时的通信结果是正常的，即此次的通信过程是正常的，至于后续如果出现错误则可能是存储器端有问题；当然如果不一致则触发所述微控制器报警，如此提升了通信的安全性。所以，本发明所述微控制器系统，能够对通信过程中可能出现的故障进行检测，安全性较好。
在一实施方式中，所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息包括数据段和纠错码，所述存储器具有存储区，所述存储区针对每一地址分配有数据段部分和纠错码部分，用于分别存放数据信息的数据段和纠错码。在申请对数据信息的发送和存放均不象传统构造中只有数据段，而是同时携带了纠错码，如此本发明微控制器就可以主动对数据进行检测（容后详述），而不用依赖于存储器上是否具有纠错码电路。纠错码是跟随每次要发送的数据段进行计算更新，在一具体实施例中，所述纠错码是采用常规的ECC，当然本领域技术人员也可以适应调整为别的算法。
在一实施方式中，所述微控制器还包括写回读模块，所述写回读模块对所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息在写入所述存储器后从所述存储器回读，判断从所述存储器回读的数据信息与所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警。如前所述，在申请对数据信息的发送和存放均不象传统构造中只有数据段，而是同时携带了纠错码；相应的，本发明设置了写回读模块，对所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息在写入所述存储器后从所述存储器回读，判断从所述存储器回读的数据信息与所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息是否一致，如果一致则说明此次通信正常，如果不一致则触发所述微控制器报警，提升通信的安全性。
在一实施方式中，所述微控制器系统还包括自检模块，所述自检模块具有多条测试激励及各条测试激励相应的特征值参考值，所述自检模块在所述存储器空闲时发出各条测试激励，访问并读取各条测试激励对应预设地址上的数据，并计算读取到的数据的特征值实际计算值，判断所述特征值实际计算值与所述特征值参考值是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警。
其中，各条测试激励以及各条测试激励对应要测试的地址（简称对应预设地址）预先设计好，各对应预设地址上的数据也预先设计并保存好（保存在存储器上），这样各条测试激励相应的特征值参考值（由该条测试激励对应的所有预设地址上的数据共同计算而成）也可以预先计算好并保存（保存在微控制器的自检模块中。然后在通信过程中，在存储器空闲时（如果存储器不为空闲状态则等待存储器空闲），则发送测试激励，访问并读取各条测试激励对应预设地址上的数据，并计算读取到的数据的特征值实际计算值，判断所述特征值实际计算值与所述特征值参考值是否一致，如果一致则说明存储器上的数据是正确的，此前的通信也是正常的，如果不一致则触发所述微控制器报警，提升通信的安全性。当然，存储器各地址上的数据在通信过程中会不停的更新，所以，各条所述测试激励相应的特征值参考值仅其初始值预先存储在所述微控制器中，然后就跟随所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送数据信息时进行更新。更新时，采用的算法可以是CRC、SHA或SM3等任一算法（初始值也是按此相同的算法预先计算出的），相应的，计算读取到的数据的特征值实际计算值的算法也是CRC、SHA或SM3等相应任一算法，当然，本领域技术人员还可以适应调整为其他算法。另外，各条所述测试激励对应的预设地址跨所述存储器不同的行和/或列，以尽量达到覆盖存储器足够多的节点，如此测试的范围越全面，安全性越好。图1中所示具体实施例中，所述自检模块具4条测试激励，分别为测试激励1、测试激励2、测试激励3、测试激励4；相应的，也就存放有测试激励1的特征值参考值、测试激励2的特征值参考值、测试激励3的特征值参考值、测试激励4的特征值参考值；其中，测试激励1在存储器同一行上，但跨存储器不同的列，测试激励2在存储器同一列上，但跨存储器不同的行，测试激励3和4则同时跨存储器不同的行和列。
在一实施方式中，所述微控制器系统还包括预检模块，所述存储器还具有与所述存储区相区隔的预检区，所述预检区包括多个地址，地址的幅度跨所述存储器的头地址、尾地址，地址的汉明距离足够大；所述预检模块在所述微控制器系统开机启动时对所述预检区进行预检测试，所述预检测试包括多个不同的命令并进行先写后回读操作，判断回读的内容与命令的预期结果是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警。
如果存储器存在IO故障、数据故障或电压/时钟故障时，从存储器回读结果会与写的内容不一致。所以，本发明预检模块，在系统开机时，先进行预检测试，对存储器的预检区进行先写后回读操作，判断回读的内容与先写的内容（命令的预期结果）是否一致，如果一致，则说明存储器没有上述故障，如果不一致则触发系统报警，提升系统的安全性。而预检测试所测试的预检区包括对多个地址，也就具体涉及对多个地址进行测试；如果存储器出现地址译码错误时，则会使得从存储器回读的内容与命令的预期结果不一致，系统就会发现该错误并报警。而预检测试包括对存储器若干多个不同命令的访问，当存储器出现命令解析错误时，则会使得从存储器回读的内容与命令的预期结果不一致，系统会发现该错误并报警。
最后，需要说明的是，上述预检模块、监测模块、写回读模块、自检模块均可以设置于所述微管制器的通信管理模块OSPI中，即共同构成所述通信管理模块OSPI的一部分。
本发明第二实施方式提供一种如前所述的微控制器系统的通信方法，所述通信方法包括：
所述微控制器系统开机启动时，采用如前所述的预检模块与对所述存储器进行预检测试；
所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送信息时，采用如前所述的监测模块进行监测和采用如前所述的写回读模块进行写回读测试；
所述微控制器系统空闲时，采用如前所述的自检模块与对所述存储器进行自检测试；
所述微控制器系统在长时间未进行自检或通信过程长时间不结束时将报警。
其中，自检模块是进行周期性的检测，在存储器空闲时进行，如果存储器不空闲则等待存储器空闲，但是如果所述微控制器系统在长时间未进行自检或通信过程长时间不结束时将报警。其中，等待存储器空闲时，如果等待时间过长依然未等到存储器空闲，则说明当前通信过程长时间不结束，推定认为此时通信是有异常的，所以报警，提升通信的安全性。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明所述微控制器系统及其通信方法，监测模块获取微控制器输入输出端口的信息，与微控制器内存放的所欲发送的信息进行比对判断，如果不一致则触发微控制器报警；写回读模块对微控制器经由输入输出端口向存储器发送的数据信息在写入存储器后从存储器回读，判断从存储器回读的数据信息与微控制器经由输入输出端口向存储器发送的数据信息是否一致，如果不一致则触发微控制器报警；自检模块在存储器空闲时发出各条测试激励，访问并读取各条测试激励对应预设地址上的数据，并计算读取到的数据的特征值实际计算值，判断特征值实际计算值与特征值参考值是否一致，如果不一致则触发微控制器报警。所以，本发明能够对通信过程中可能出现的故障进行检测，安全性较好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。此外，说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种微控制器系统，其特征在于，所述微控制器系统包括微控制器和存储器，所述微控制器具有输入输出端口和监测模块，所述微控制器经由所述输入输出端口与所述存储器耦接进行通信发送信息，所述信息包括命令、地址、数据；所述监测模块与所述输入输出端口连接，获取所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的信息，判断所述微控制器经由所述输入输出端口发送的信息与所述微控制器存放的所欲发送给所述存储器的信息是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警；
所述微控制器还包括写回读模块，所述写回读模块对所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息在写入所述存储器后从所述存储器回读，判断从所述存储器回读的数据信息与所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警；
所述微控制器系统还包括自检模块，所述自检模块具有多条测试激励及各条测试激励相应的特征值参考值，所述自检模块在所述存储器空闲时发出各条测试激励，访问并读取各条测试激励对应预设地址上的数据，并计算读取到的数据的特征值实际计算值，判断所述特征值实际计算值与所述特征值参考值是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警；各条所述测试激励相应的特征值参考值的初始值预先存储在所述微控制器中，并跟随所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送数据信息时进行更新。
2.根据权利要求1所述的微控制器系统，其特征在于，所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送的数据信息包括数据段和纠错码，所述存储器具有存储区，所述存储区针对每一地址分配有数据段部分和纠错码部分，用于分别存放数据信息的数据段和纠错码。
3.根据权利要求1所述的微控制器系统，其特征在于，各条所述测试激励对应的预设地址跨所述存储器不同的行和/或列。
4.根据权利要求1所述的微控制器系统，其特征在于，计算读取到的数据的特征值实际计算值的算法是CRC、SHA或SM3算法。
5.根据权利要求2所述的微控制器系统，其特征在于，所述微控制器系统还包括预检模块，所述存储器还具有与所述存储区相区隔的预检区，所述预检区包括多个地址，地址的幅度跨所述存储器的头地址、尾地址，地址的汉明距离足够大；所述预检模块在所述微控制器系统开机启动时对所述预检区进行预检测试，所述预检测试包括多个不同的命令并进行先写后回读操作，判断回读的内容与命令的预期结果是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的微控制器系统的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括：
所述微控制器经由所述输入输出端口向所述存储器发送信息时，监测模块进行监测或采用写回读模块进行写回读测试；
所述微控制器系统空闲时，采用自检模块与对所述存储器进行自检测试；
所述微控制器系统在长时间未进行自检或通信过程长时间不结束时将报警。
7.根据权利要求6所述的微控制器系统的通信方法，其特征在于，所述微控制器系统还包括预检模块，所述存储器具有预检区，所述预检区包括多个地址，地址的幅度跨所述存储器的头地址、尾地址，地址的汉明距离足够大；所述预检模块在所述微控制器系统开机启动时对所述预检区进行预检测试，所述预检测试包括多个不同的命令并进行先写后回读操作，判断回读的内容与命令的预期结果是否一致，如果不一致则触发所述微控制器报警；所述微控制器系统开机启动时，采用预检模块与对所述存储器进行预检测试。
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|---|---|---|---|
| CN202410098784.XA Active CN117608911B (zh) | 2024-01-24 | 2024-01-24 | 微控制器系统及其通信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN117608911B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130275766A1 (en) * | 2012-04-17 | 2013-10-17 | Itron, Inc. | Microcontroller Configured for External Memory Decryption |
| CN114121120A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 新华三半导体技术有限公司 | 一种存储器的检测系统、方法及芯片 |
| US20230079901A1 (en) * | 2021-09-15 | 2023-03-16 | Infineon Technologies Ag | Devices and methods for microcontroller port control |
| CN116434816A (zh) * | 2023-04-28 | 2023-07-14 | 杭州万高科技股份有限公司 | 芯片内置Flash存储器自检方法、装置和计算机设备 |
-
2024
- 2024-01-24 CN CN202410098784.XA patent/CN117608911B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130275766A1 (en) * | 2012-04-17 | 2013-10-17 | Itron, Inc. | Microcontroller Configured for External Memory Decryption |
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| CN114121120A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 新华三半导体技术有限公司 | 一种存储器的检测系统、方法及芯片 |
| CN116434816A (zh) * | 2023-04-28 | 2023-07-14 | 杭州万高科技股份有限公司 | 芯片内置Flash存储器自检方法、装置和计算机设备 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117608911B (zh) | 2024-04-16 |
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