KR20080077334A - 부하를 활성화하기 위한 스위칭 장치 및 대응 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 예를들어 자동차에서 안전 관련 애플리케이션을 위한 경제적 안전 개념을 제공하는 것이다. 본 발명에 따라, 부하(2)는 중앙 유니트(1)로부터 직접적으로 활성화되는 것이 아니고, 스위칭 장치, 특히 ASIC(6)를 통하여 간접적으로 활성화된다. 스위칭 장치는 중앙 유니트(1)로부터 제어 데이터를 획득하기 위한 제 1 레지스터(7) 및 중앙 유니트(1)로부터 동일한 제어 데이터를 얻기 위한 제 2 레지스터(8)를 가진다. 게다가, 스위칭 장치는 부하에 제어될(2) 데이터를 출력하기 위한 제 3 레지스터(9)를 가진다. 전송 장치(12)는 제 2 레지스터(8)로부터 제 3 레지스터(9)로 데이터를 전송하기 위하여 사용된다. 제 1 비교 로직(11)은 제 2 레지스터(8)의 콘텐트를 제 3 레지스터(9)의 콘텐트와 비교하고 두 개의 콘텐트들이 동일하지 않을 때 중앙 유니트(1)에 인터럽트를 전송한다. 제 2 비교 로직(10)은 제 1 레지스터(7)의 콘텐트를 제 2 레지스터(8)의 콘텐트와 비교하고 두 개의 레지스터들의 콘텐트들이 동일할 때 전송 장치(19)를 인에이블하고, 동일하지 않으면 전송 장치(19)를 차단한다. 따라서 최종 유지 상태는 에러가 발생하는 경우에 유지되고 요구된 안전은 보장된다.

Description

부하를 활성화하기 위한 스위칭 장치 및 대응 방법{SWITCHING DEVICE AND CORRESPONDING METHOD FOR ACTIVATING A LOAD}
본 발명은 특히 자동차 공학 분야에서 부하를 활성화하기 위한 스위칭 장치에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 제어 유니트를 가진 제어 시스템 및 부하를 활성화하기 위한 상기 스위칭 장치뿐 아니라 대응 방법에 관한 것이다.
상기 모든 안전 관련 애플리케이션에서 상기 제어 시스템이 에러가 발생하는 경우 안전 상태를 달성하는 것이 필요하다. 일반적으로, 에러의 발생 전 활성화 및 유효화되는 상태는 안전 상태이다. 이런 용어 "안전 상태"는 다음과 같은 전자 핸들 록(lock)의 예를 들어 사용하여 설명될 수 있다: 만약 전자 핸들 록이 시간(t1)에서 언로킹 되었다면, 즉 핸들이 풀려있고 핀들이 핸들을 차단하지 않으면, 에러가 발생하는 경우 여하한 일이 있어도 핸들 록이 활성화되지 않는다. 반대로, 만약 핸들 록이 시간(t2)에서 활성화되었다면, 에러가 발생하는 경유 록이 유지되어야 한다.
따라서, 한편으로 시스템의 상태에 대한 신뢰성 있는 보고를 얻고 다른 한편으로 시스템이 이런 형태의 안전 상태를 달성할 필요가 있다. 지금까지, 리던던시 방법들은 시스템의 상태에 대한 유효화 보고를 달성하기 위하여 사용되었다. 서로 무관한 두 개의 병렬 브랜치들은 일반적으로 리던던시를 설정하기 위하여 사용되었고, 각각의 브랜치는 마이크로제어기를 가진다.
그러므로, 본 발명의 목적은 가능한 한 적은 리던던시 조치들을 사용하여 시스템의 안전 상태를 달성하는 것이다.
본 발명에 따라, 이 목적은 외부 제어 장치로부터 제어 데이터를 획득하기 위한 제 1 레지스터, 외부 제어 장치로부터 동일한 제어 데이터를 획득하기 위한 제 2 레지스터, 제어될 부하에 데이터를 출력하기 위한 제 3 레지스터, 제 2 레지스터로부터 제 3 레지스터로 데이터를 전송하기 위한 전송 장치, 제 2 레지스터의 콘텐트를 제 3 레지스터의 콘텐트와 비교하고 만약 두 개의 콘텐트들이 동일하지 않으면 외부 제어 장치에 인터럽트 또는 제어 신호를 전송하기 위한 제 1 비교 로직, 및 제 1 레지스터의 콘텐트를 제 2 레지스터의 콘텐트와 비교하고 만약 두 개의 레지스터들의 콘텐트들이 동일하면 전송 장치를 인에이블하고, 만약 동일하지 않으면 전송 장치를 차단하기 위한 제 2 비교 로직을 포함하는 스위칭 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따라 상기된 스위칭 장치 및 제어 장치를 사용하여 부하를 활성화하기 위한 제어 시스템이 제공되고, 상기 제어 장치는 제어 데이터를 제 1 레지스터에 출력하기 위한 제 1 출력 인터페이스, 동일한 데이터를 제 2 레지스터에 출력하기 위한 제 2 출력 인터페이스, 및 제어 신호 처리 유니트를 가지므로, 만약 제어 신호 처리 유니트가 대응 인터럽트 또는 제어 신호를 제 1 비교 로직으로부터 수신하면, 데이터 출력은 각각 제 1 및 제 2 출력 인터페이스에서 시작된다.
게다가, 상기 목적을 달성하기 위하여, 제 2 레지스터의 제 1 데이터 레코드 를 제 3 레지스터의 제 2 데이터 레코드와 비교하고, 만약 제 1 및 제 2 데이터 레코드가 동일하면, 제 3 레지스터의 제 2 데이터 레코드로 부하를 활성화하고,
만약 제 1 및 제 2 데이터 레코드가 동일하지 않으면, 다음 단계들을 수행함으로써 부하를 활성화하기 위한 방법이 제공되고, 상기 다음 단계들은,
제 2 레지스터에서 제 3 데이터 레코드로 제 1 데이터 레코드를 겹쳐쓰고, 제 3 데이터 레코드의 동일한 데이터를 가진 제 4 데이터 레코드를 제 1 레지스터에 전송하고, 제 1 레지스터 및 제 2 레지스터의 데이터 레코드들을 비교하고, 만약 제 3 및 제 4 데이터 레코드가 동일하면 제 2 레지스터로부터 제 3 레지스터로 제 3 데이터 레코드를 카피하고, 만약 제 3 레지스터에 카피된 제 3 데이터 레코드가 제 2 레지스터의 제 3 데이터 레코드와 동일하면 제 3 레지스터의 제 3 데이터 레코드로 부하를 활성화하는 단계들을 포함한다.
상기된 스위칭 장치는 바람직하게 SPI 인터페이스를 가지며, 상기 SPI 인터페이스의 수신 레지스터는 제 1 레지스터이다. 따라서 직렬 표준 인터페이스는 스위칭 장치에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 스위칭 장치는 또한 ASIC로서 설계될 수 있다. 따라서 일련의 제조에 적합한 스위칭 장치의 형태는 제공될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에 따라, 스위칭 장치는 외부 제어 유니트로부터 적당한 키가 수신될 때 전송 장치만을 인에이블하는 안전 유니트를 가진다. 따라서 이것은 외부 제어 장치 및 스위칭 장치로의 통신은 새로운 데이터를 가진 부하가 활성화되기 전에 오류 없는 방식으로 기능한다.
다른 바람직한 실시예에 따라, 제 1 출력 인터페이스는 직렬 설계이고 제 2 출력 인터페이스는 병렬 설계이다. 데이터가 두 개의 다른 인터페이스들을 통하여 유사하게 전송될 때, 부하가 전송된 데이터만으로 실제로 재활성화되는 높은 정도의 확실성이 있다. 본 발명은 본 발명에 따른 제어 시스템의 블록도를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
하기 보다 상세히 도시된 다음 예시적인 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다.
도면에 도시된 실시예에 따라, 예를들어 자동차에서 중앙 유니트(1)는 부하(2)를 활성화하기 위하여 사용된다. 예를들어, 부하(2)는 모터, 밸브 또는 등등일 수 있다. 드라이버(3)는 공지된 방식으로 부하의 상류쪽에 접속되고, 상기 드라이버는 부하(2)를 활성화하기 위하여 대응 전력을 제공한다. 마찬가지로 상기 드라이버(3)는 공지된 방식으로 스위치들(4,5)의 도움으로 이중 안전을 제공하기 위하여 "단자(31)"(접지) 및 "단자(30)"(배터리 전압) 사이에 접속된다.
부하(2)는 일반적으로 마이크로제어기를 가지는 중앙 유니트(1)를 통하여 직접적으로 활성화되는 것이 아니고, 대신 그 사이에 접속된 구성요소, 여기서 ASIC(6)를 통하여 접속된다. 상기 ASIC는 필수적으로 3개의 레지스터 블록들(7,8 및 9)로 이루어진다. 또한 ASIC는 레지스터(7)와 레지스터(8)를 비교하기 위한 제 1 비교 로직(10) 및 레지스터(8)와 레지스터(9)를 비교하기 위한 제 2 비교 로직(11)을 가진다.
제 1 비교 로직(11)은 항상 레지스터들(8 및 9), 즉 상기 레지스터의 콘텐트들(S1 내지 Sn 및 R1 내지 Rn)이 다를 때 인터럽트(IRQ 또는 NMI) 또는 대응 제어 신호를 생성한다. 레지스터(8)는 시점(t=t1+1)에서 전류 상태들을 나타낸다. GPIO 인터페이스(12)를 가진 제어 중앙 유니트(1)는 레지스터(8)에 대한 데이터를 병렬로 공급한다.
레지스터 콘텐트들(R1 내지 Rn)을 가진 레지스터(9)는 시점(t=t1+1)의 상태를 나타내고 따라서 부하(2)의 대응 활성화를 유발하는 전류 구성을 나타낸다. 만약 레지스터(8)의 상태가 레지스터(9)의 상태와 대응하지 않으면, 이런 불균형은 필연적으로 제어 중앙 유니트(1)에 의해 발생되어야 한다. ASIC(6)의 생성된 인터럽트 요구(IRQ)는 중앙 유니트(1)와 ASIC(6)의 다음 통신 루틴을 시작한다.
레지스터들(8 및 9)의 레지스터 콘텐트들(S1 내지 Sn 및 R1 내지 Rn)이 다른 경우, 제 1 로직(11)은 언급된 바와 같이 키(키워드)와 함께 인터럽트 요구(IRQ)를 중앙 유니트(1)에 전송한다. 중앙 유니트에 집적된 인터럽트 조작기(17)는 인터럽트 요구(IRQ)를 입수하고 병렬 인터페이스 GPIO(12)(범용 입력/출력)가 데이터를 ASIC(6)의 레지스터(8)에 병렬로 전송하는 것을 보장한다. 인터럽트 요구(IRQ)에 의해 시작되어, 표준 인터페이스(SPI)(13)(직렬 주변 인터페이스)는 동일한 데이터(D/O)를 ASIC(6)의 대응 수신기 인터페이스(14)에 직렬로 동시에 전송한다. 이런 데이터(DI 또는 DO)로 인해, 인터럽트 요구(IRQ)와 함께 중앙 유니트(1)에 전송된 제어 비트들(CS)(여기서 예를들어 키)은 또한 ASIC(6)에 다시 전송된다.
ASIC(6)의 SPI 인터페이스(14)는 상기 언급된 바와 같이 레지스터 콘텐트 들(Q1 내지 Qn)을 가진 제 1 레지스터(7)이고, 상기 레지스터에서 수신된 데이터는 직렬로 지금 저장된다. 제 2 비교 로직(10)은 지금 레지스터(7 및 8)의 콘텐트들을 비교하고 수신된 키를 검사한다. 만약 두 개의 레지스터들(7 및 8)의 콘텐트들이 식별되고 키가 올바르면, 드라이버 회로(19)는 레지스터(8)의 레지스터 콘텐트들(S1 내지 Sn)을 레지스터(9)에 전송하기 위하여 사용된다. 따라서 상기 비교로 인해 직렬 전송(SPI) 및 병렬 전송(SPIO)이 올바르게 발생하였는지 여부에 대한 검사가 수행된다. 즉, 리던던트 전송은 중앙 유니트(1) 및 ASIC(6)가 올바르게 기능하는지 여부에 대한 정보를 제공한다. 이런 방식으로, 예를들어 중앙 유니트(1)의 프로그램 시퀀스들이 예상된 바와 같이 실행되는 것을 보장하는 것은 가능하다.
만약 키가 올바르지 않고 및/또는 제 3 레지스터(9)의 정보가 제 2 레지스터(8)의 정보와 매칭하지 않으면, 소스 레지스터(8)의 상태는 변화되지 않고 유지된다. 이것은 레지스터(8)가 레지스터(9)에 대해 투명하지 않게 되고 부하(2)의 본래 활성화 상태가 변화되지 않고 유지되는 것을 의미한다. 최종 유지 상태는 에러가 발생하는 경유 유지된다. 에러 발생은 예를들어 전압 리셋, 소프트웨어 에러, 중앙 유니트(1)에서 결함 I/O 포트들, 전자기 간섭 등등의 결과로서 발생할 수 있다.
중앙 유니트(1)와 ASIC(6)의 통신에 의해 중앙 유니트(1)는 본 발명에 따라 다시 상태의 변화를 유도하는 조건들을 확인하기 위하여 활동적으로 프롬프트된다. 본 발명에 따른 시스템의 다른 장점은 데이터 비트들(정보)로부터 분리되는 제어 비트들의 사용이다. 리던던트 전송과 관련한 이런 분리는 하나의 에러(중앙 유니 트 1에서 결함 포트들)가 정의되지 않고 불안정한 시스템 상태를 유도하는 것을 방지한다. 따라서 키는 액세스 인증처럼 출력 레지스터(9)에서 작동한다.
ASIC(6)에는 보호 "단자(30"를 통하여 전압(+12V)이 공급될 수 있다. 이런 목적을 위하여, 전압 변압기(15)는 도면에 도시된 실시예에서 ASIC(6)에 통합된다. 상기 전압 변압기의 출력 전압은 Vcc_1이다. 게다가 전압 공급기는 또한 전압(Vcc_2)을 통해 제공될 수 있다. 대응 로직(16)은 ASIC(6) 또는 SPI 인터페이스(14)에 전압(Vcc_1 또는 Vcc_2)가 공급된다.
그러므로, 자신의 전압 조절기(15)를 가진 전압 공급기는 레지스터들(7,8,9)에 의해 필수적으로 결정된 전력 소비가 매우 낮을 때(일반적으로 <50㎂), ASIC(6)에 쉽게 제공될 수 있다. 이런 낮은 전력 소비는 +12V 내지 +Vcc_1(+3V/+5V)의 변형으로 형성되는 전력 손실이 낮게 유지되게 한다.
하나의 신호는 진단을 위해 부하(2)로부터 중앙 유니트(1)로 전송된다. 중앙 유니트(1)는 이런 목적을 위한 AD 컨버터(18)를 가진다.
본 발명에 따른 ASIC는 예를들어 프로그램 시퀀스들에 의해 분할되는 적어도 두 개의 마이크로 제어기들로 구현되는 배타적으로 리던던시를 바탕으로 하는 통상적인 안전 개념들에 대한 경제적 제안을 제공한다. 리던던트 정보 처리(GPIO에 의해 병렬 처리 및 SPI에 의해 직렬 처리)에 의해 단일 에러들은 신뢰성 있게 검출될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제어 시스템의 블록도를 도시한다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 중앙 유니트 2 : 부하
3 : 드라이버 4, 5 : 스위치
6 : ASIC 7, 8, 9 : 레지스터
10, 11 : 비교 로직 12 : SPIO 인터페이스
13 : SPI 인터페이스 14 : 수신기 인터페이스
15 : 전압 조절기 16 : 로직
17 : 제어 신호 처리 유니트 18 : AD 컨버터
19 : 드라이버 회로, 전송 장치
Q1-Qn, R1-Rn, S1-Sn : 레지스터 콘텐트들

Claims (9)

  1. 스위칭 장치로서,
    외부 제어 장치로부터 제어 데이터를 획득하기 위한 제 1 레지스터(7);
    외부 제어 장치로부터 동일한 제어 데이터를 획득하기 위한 제 2 레지스터(8);
    제어될 부하에 데이터를 출력하기 위한 제 3 레지스터(9);
    제 2 레지스터(8)로부터 제 3 레지스터(9)로 데이터를 전송하기 위한 전송 장치(19);
    제 2 레지스터(8)의 콘텐트를 제 3 레지스터의 콘텐트와 비교하고, 만약 두 개의 콘텐트들이 동일하지 않으면 인터럽트 또는 제어 신호(IRQ)를 외부 제어 장치(1)에 전송하기 위한 제 1 비교 로직(11); 및
    제 1 레지스터(7)의 콘텐트를 제 2 레지스터(8)의 콘텐트와 비교하고, 만약 두 개의 레지스터들의 콘텐트들이 동일하면 전송 장치(19)를 인에이블하고, 만약 두 개의 레지스터들의 콘텐트들이 동일하지 않으면 전송 장치(19)를 차단하기 위한 제 2 비교 로직(10)을 포함하는,
    스위칭 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 장치는 SPI 인터페이스(14)를 가지며, 상기 인터페이스의 수신 레지스터는 제 1 레지스터(7)인, 스위칭 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 장치는 ASIC(6)로서 설계되는, 스위칭 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 장치는 안전 유니트를 가지며, 상기 안전 유니트는 외부 제어 장치(1)로부터 적당한 키를 수신할 때 전송 장치(19)만을 인에이블하는,
    스위칭 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 스위칭 장치 및 제어 장치를 사용하여 부하(2)를 활성화하기 위한 제어 시스템으로서,
    상기 제어 장치는,
    제어 데이터를 제 1 레지스터(7)에 출력하기 위한 제 1 출력 인터페이스(13);
    동일한 제어 데이터를 제 2 레지스터(8)에 출력하기 위한 제 2 출력 인터페이스(12); 및
    제어 신호 처리 유니트(17)가 제 1 비교 로직(11)으로부터 대응 인터럽트 또는 제어 신호를 수신할 때, 데이터 출력이 각각의 경우 제 1 및 제 2 출력 인터페이스(12,13)에서 초기화되도록 하는 제어 신호 처리 유니트(17)를 가지는,
    제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 출력 인터페이스(13)는 직렬 인터페이스이고 제 2 출력 인터페이스(12)는 병렬 인터페이스인,
    제어 시스템.
  7. 부하(2) 활성화 방법으로서, 상기 방법은
    제 2 레지스터(8)의 제 1 데이터 레코드를 제 3 레지스터(9)의 제 2 데이터 레코드와 비교하고,
    만약 제 1 및 제 2 데이터 레코드가 동일하면 제 3 레지스터(9)의 제 2 데이터 레코드로 부하(2)를 활성화하고, 만약 제 및 제 2 데이터 레코드가 동일하지 않으면,
    제 2 레지스터(8)의 제 3 데이터 레코드로 제 1 데이터 레코드를 겹쳐쓰는 단계,
    제 3 데이터 레코드의 동일한 데이터를 가진 제 4 데이터 레코드를 제 1 레지스터(7)에 전송하는 단계,
    제 1 레지스터(7) 및 제 2 레지스터(8)의 데이터 레코드들을 비교하는 단계,
    만약 제 3 및 제 4 데이터 레코드가 동일하면 제 2 레지스터(8)로부터 제 3 레지스터(9)로 제 3 데이터 레코드를 카피하는 단계, 및
    만약 제 3 레지스터(9)의 카피된 제 3 데이터 레코드가 제 2 레지스 터(8)의 제 3 데이터 레코드와 동일하면, 제 3 레지스터(9)의 제 3 데이터 레코드로 부하(2)를 활성화함으로써 수행되는,
    부하 활성화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 데이터는 제 2 레지스터(8)에 병렬로 전송되고, 데이터는 제 1 레지스터(7)에 직렬로 전송되는,
    부하 활성화 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 3 데이터 레코드는 제 3 데이터 레코드를 제 1 데이터 레코드와 겹쳐쓰는 것을 시작하기 위하여, 인터럽트 또는 제어 신호(IRQ)가 키와 함께 전송되고, 상기 키가 제 1 레지스터(7)에 접속된 통신 유니트에 제 4 데이터 레코드와 함께 전송되는 제어 장치(1)로부터 발생하고, 제 3 데이터 레코드는 만약 키가 미리 결정된 형태 또는 미리 결정된 값을 가지면, 제 2 레지스터(8)로부터 제 3 레지스터(9)로만 카피되는,
    부하 활성화 방법.
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