DE102017203479A1 - Circuit arrangement for monitoring a state basis in a timer - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Zustandsbasis, die durch Impulse inkrementiert oder dekrementiert wird und diese Impulse Informationen über Eigenschaften eines Systems tragen, wobei die Schaltungsanordnung einen Speicher aufweist, in dem der Zustand der Zustandsbasis periodisch zwischenzuspeichern ist, und wobei mindestens ein Vergleicher vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, den Zustand der Zustandsbasis vor der Zwischenspeicherung, der in dem Speicher gespeichert ist, mit dem Zustand der Zustandsbasis nach der Zwischenspeicherung zu vergleichen und wobei die Schaltungsanordnung dazu eingerichtet ist, anhand des Vergleichs einen Fehler zu erkennen.The invention relates to a circuit arrangement for monitoring a state basis, which is incremented or decremented by pulses and these pulses carry information about properties of a system, wherein the circuit arrangement comprises a memory in which the state of the state base is to be buffered periodically, and wherein at least one comparator provided configured to compare the state of the state base prior to the buffering stored in the memory with the state of the state basis after the buffering, and wherein the circuitry is adapted to detect an error based on the comparison.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überwachen einer Zustandsbasis in einem Zeitgeber bzw. in einem Timer und ein Verfahren zum Überwachen einer Zustandsbasis in einem Zeitgeber. Das Verfahren und die Schaltungsanordnung dienen insbesondere dazu, die Aktivität der Zustandsbasis zu überwachen, d. h. zu überprüfen, ob die Zustandsbasis aktiv ist.The invention relates to a circuit arrangement for monitoring a state basis in a timer and to a method for monitoring a state basis in a timer. The method and the circuit arrangement serve in particular to monitor the activity of the state basis, i. H. to check if the state base is active.
Stand der TechnikState of the art
Zur Unterstützung einer Verarbeitungseinheit, wie bspw. einer CPU (Central Processing Unit), für zeit- und positionsbezogene Prozesse sind sogenannte Timer, d. h. Zeitgeber-Einheiten, bekannt. Solche Zeitgeber-Einheiten können als Einzelkomponenten oder als Peripheriebausteine der Verarbeitungseinheit ausgebildet sein und dabei mehr oder weniger wichtige Funktionen zur Signalaufnahme und -erzeugung in zeitlicher Abhängigkeit von einem oder mehreren Takten zur Verfügung stellen.To support a processing unit, such as a CPU (Central Processing Unit), for time and position related processes are called timers, d. H. Timer units, known. Such timer units can be designed as individual components or as peripheral components of the processing unit and thereby provide more or less important functions for signal recording and generation in dependence on one or more clocks.
Nach derzeitigem Stand der Technik kommen in Verarbeitungseinheiten, wie bspw. in Mikrocontrollern, unterschiedliche Architekturen zur Realisierung von Zeitgeber-Einheiten zum Einsatz.According to the current state of the art, different architectures for the implementation of timer units are used in processing units, such as, for example, in microcontrollers.
In einem bekannten generischen Zeitgeber-Modul, das auch als GTM (Generic Timer Module) bezeichnet wird, sind mehrere Zustandsbasen enthalten, die sowohl Zeit- als auch Winkelinformationen enthalten können. Üblicherweise werden diese Zustandsbasen entweder durch einen Takt weitergezählt oder durch Winkelinformationsimpulse inkrementiert oder auch dekrementiert. Diese Zustandsbasen sind von zentraler Bedeutung, da sehr viele Ereignisse und damit auch Ausgangssignale auf dem Vergleich von Daten mit diesen Zustandsbasen basieren und Ausgangssignale generiert werden, die ggf. ein Sicherheitsziel verletzen. Zusätzlich kann auch ein fehlerhaftes Inaktivieren der Zustandsbasis zu solchen schwerwiegenden Ergebnissen führen. Die Überwachung der Zustandsbasen ist nach dem Stand der Technik nur per Software über die System-CPU vorgesehen. Eine Information über die Inaktivität einer Zeitbasis könnte damit unter Umständen erst sehr spät vorliegen, wenn die CPU nicht übermäßig mit solchen Aufgaben belastet werden sollte.In a known generic timer module, also referred to as GTM (Generic Timer Module), several state bases are included which may contain both time and angle information. Usually, these state bases are either counted by a clock or incremented by angle information pulses or decremented. These state bases are of central importance, since a great many events and thus also output signals are based on the comparison of data with these state bases and output signals are generated which possibly violate a security objective. In addition, incorrect inactivation of the condition base can lead to such serious results. The monitoring of the state bases is provided in the prior art only by software on the system CPU. Information about the inactivity of a time base might not be available until very late if the CPU is not overly burdened with such tasks.
Als Zustandsbasis wird hierin insbesondere eine Zeitbasis betrachtet. Unter einer Zeitbasis ist eine Einrichtung zu verstehen, die unter anderem eine möglichst genaue Zeitspanne vorgibt. Diese kann auch zur Erzeugung von Zeitmarken bei fortlaufenden Vorgängen oder zur Darstellung der fortlaufenden Zeit innerhalb einer Zeitspanne eingesetzt werden.As the state basis, a time base is particularly considered herein. A time base is to be understood as a device which specifies, among other things, the most precise possible time span. This can also be used to generate timestamps in continuous operations or to display the continuous time within a period of time.
Ein anderes Verfahren beschreibt, wie Fehler in einer Zeit- oder Winkelbasis erkannt werden können. Dieses Verfahren dient zur Überwachung einer Zustandsbasis, die durch Impulse inkrementiert oder dekrementiert wird und diese Impulse Informationen über Eigenschaften eines Systems umfassen. Dabei wird die Zustandsbasis mit einem Systemtakt zwischengespeichert, wobei die aktuelle Zustandsbasis mit der zuvor zwischengespeicherten Zustandsbasis verglichen wird und anhand dieses Vergleichs ein Fehler erkannt wird. Die dort vorgesehene Pipeline-Stufe wird mit dem Systemtakt betrieben. Damit ist ein Vergleich des „alten“ Wertes mit dem neuen Wert über zusätzliche Hardware möglich. Der neue Zeitbasiswert kann dabei höchstens um den Wert 1 abweichen, wenn der Systemtakt SYS_CLK der Takt mit der höchsten Frequenz im System oder zumindest im Cluster ist und der Takt, der zum Hochzählen der Zeit/Winkelbasis führt keine höhere Frequenz hat. Die Abweichungsmöglichkeiten dabei sind:
- bei der TBU0: 0 oder +1,
- bei der TBU1,2: 0, +1 oder -1,
- at the TBU0: 0 or +1,
- at the TBU1,2: 0, +1 or -1,
Eine Inaktivität einer Zustandsbasis kann man durch diese Maßnahme jedoch nicht entdecken.However, an inactivity of a state basis can not be detected by this measure.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Against this background, a circuit arrangement according to claim 1 and a method according to claim 6 are presented. Embodiments emerge from the dependent claims and from the description.
Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung und dem vorgestellte Verfahren wird vorgeschlagen, ein weiteres Pipeline-Register vorzusehen, das mit dem Takt des betreffenden TBU Kanals betrieben wird. Dadurch ist eine Inaktivität sofort zu entdecken.With the described circuit arrangement and the presented method it is proposed to provide a further pipeline register which is operated with the clock of the relevant TBU channel. This is an inactivity to discover immediately.
Die vorgestellte Schaltungsanordnung dient zur Überwachung einer Zustandsbasis, die durch Impulse inkrementiert oder dekrementiert wird und diese Impulse Informationen über Eigenschaften, insbesondere Informationen über Zeit, Winkel, Position, Menge, Temperatur, Druck oder sonstige Eigenschaften eines Systems tragen.The presented circuit arrangement serves to monitor a state basis, which is incremented or decremented by pulses and these pulses carry information about properties, in particular information about time, angle, position, quantity, temperature, pressure or other properties of a system.
In einer Ausführung wird eine Zeitbasis überwacht, d. h, es wird überprüft, ob diese aktiv oder inaktiv ist.In one embodiment, a time base is monitored, i. h, it is checked if it is active or inactive.
Die Zustandsbasis kann somit mit einer aktiven Flanke der Impulse oder mit einem Takt, der Impulse liefert, inkrementiert oder dekrementiert werden. Mit diesem Takt wird typischerweise auch zwischengespeichert.The state base can thus be incremented or decremented with an active edge of the pulses or with a clock that provides pulses become. This clock is typically also cached.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Figurenlistelist of figures
-
1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Zeitbasiseinheit.1 shows a block diagram of a time base unit. -
2 zeigt in einem Blockschaltbild eine zusätzliche zentrale Pipeline-Stufe einer Zeitbasiseinheit.2 shows in a block diagram an additional central pipeline stage of a time base unit. -
3 zeigt in einem Blockschaltbild eine Realisierungsmöglichkeit eines Setz-Flipflops.3 shows a block diagram of an implementation possibility of a set flip-flop. -
4 zeigt in einem Blockschaltbild ein zusätzliches Konfigurationsbit.4 shows in a block diagram an additional configuration bit.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
Die Aktivität der Zeitbasis
Es wird daher angestrebt, die CPU von solchen Belastungen zu befreien und mit der permanenten Prüfung eine höhere Qualität zu erreichen.It is therefore desirable to free the CPU from such burdens and to achieve a higher quality with the permanent test.
Bei der in
Ergibt der Vergleich eine Gleichheit der beiden Werte, so ist die Zustandsbasis inaktiv und es liegt ggf. ein Fehler vor. Bei Ungleichheit kann darauf geschlossen werden, dass die Zustandsbasis aktiv ist.If the comparison shows an equality of the two values, the state basis is inactive and there may be an error. In case of inequality, it can be concluded that the state basis is active.
Ein Ausgang
Zu beachten ist, dass alle n Bit der TBU_CH0 in die Pipeline-Stufe
Für die Zeit- oder Winkelbasen TBU_CH1...3 wird die gleiche Methode angewendet. Es wird eine spezielle zusätzliche Pipeline-Stufe für jede dieser Zeit- bzw. Winkelbasen vorgesehen, wobei der Takt an dieser Pipeline-Stufe identisch ist mit dem Takt, mit dem die entsprechende Zeit- bzw. Winkelbasis inkrementiert bzw. dekrementiert wird. Der Vergleich findet dann entsprechend wie in
Der Vergleich kann bspw. mittels einer Subtraktion der beiden Werte erfolgen. Diese Subtraktion kann bspw. mit einem Addierer durchgeführt werden. Andere Vergleichsverfahren sind auch denkbar, bspw. ein bitweiser Vergleich auf Grundlage der EX-OR- (Exklusiv-Oder-) Funktion, die neben weiteren Möglichkeiten ebenfalls denkbar ist.The comparison can be done, for example, by means of a subtraction of the two values. This subtraction can be carried out, for example, with an adder. Other comparison methods are also conceivable, for example a bitwise comparison on the basis of the EX-OR (Exclusive-Or) function, which is also conceivable in addition to other possibilities.
Es ist möglich, entsprechende Steuerbits für jeden Kanal in einem Konfigurationsregister der Prüfschaltung zu verwenden, die bei gewollter Aktivität des entsprechenden TBU-Kanals gesetzt werden und in Abhängigkeit von diesen Steuerbits in der Schaltungsanordnung entschieden wird, ob die Inaktivität ein Fehler ist. Durch eine UND-Verknüpfung des Ausgangs des Vergleichers mit dem Steuerbit wird das Setzen des Fehlersignals im Falle von gewollter Inaktivität nicht gesetzt. Es ist wichtig, dass für diese Filterfunktion nicht die normalen Enable-Bits im Steuerregister der TBU für den jeweiligen Kanal selbst benutzt werden. In diesem Fall könnte man nicht erkennen, dass bei einer fehlerbehafteten Belegung des Enable-Bits die Inaktivität ungewollt war. Auch werden diese Enable-Bits nur einfach abgespeichert, obwohl zum Setzen bzw. Rücksetzen jeweils zwei Bits des Steuerregisters entsprechend anzusteuern sind.It is possible to use corresponding control bits for each channel in a configuration register of the test circuit, which are set at the desired activity of the corresponding TBU channel and it is decided in dependence on these control bits in the circuitry whether the inactivity is an error. By ANDing the output of the comparator with the control bit, the setting of the error signal in the case of intentional inactivity is not set. It is important that this filter function does not use the normal enable bits in the control register of the TBU for the particular channel itself. In this case you would not be able to see that the inactivity was unintentional if the enable bit was assigned incorrectly. These enable bits are also simply stored, although for setting or resetting two bits of the control register are to be driven accordingly.
Mit jeweils einem zusätzlichen Steuerbit in einem Konfigurationsregister der Prüfeinheit müssten zwei voneinander unabhängige Fehler vorliegen, um eine ungewollte Inaktivität zu maskieren. Das ist typischerweise so unwahrscheinlich, dass ein solcher Fall vernachlässigt werden kann, wenn zusätzliche Prüfungen auf latente Fehler zumindest in größeren Zeitabständen durchgeführt werden.With an additional control bit in each case in a configuration register of the test unit, two independent errors would have to be present in order to mask unwanted inactivity. This is typically so unlikely that such a case can be neglected if additional checks for latent errors are made, at least at longer intervals.
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