KR940011038B1 - Operational function checking device and method thereof for microprocesses - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제 1 도는 본 발명의 실시예를 도시한 단순화된 블럭도.1 is a simplified block diagram illustrating an embodiment of the invention.
제 2 도는 본 발명에 사용된 병렬 CRC의 실시예를 도시한 단순화된 블럭도.2 is a simplified block diagram illustrating an embodiment of a parallel CRC used in the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 마이크로프로세서 12 : 제어 회로10
20 : 병렬 CRC 22 : 병렬 CRC 발생기20: parallel CRC 22: parallel CRC generator
24 : 예정 결과 발생 레지스터 26 : 비교기24: expected result generating register 26: comparator
28 : 비교 타이밍 회로 30 : 단일 감시 타이머28: comparison timing circuit 30: single watchdog timer
40 : 정확한 시간감시 타이머 50 : 패리티 체커40: accurate time monitoring timer 50: parity checker
60 : 패리티 ROM 70 : 에러 논리 회로60
본 발명은 구조가 중대한 고장이 없도록 충분히 엄밀한 고유의 자가진단 능력을 제공하는 단일 마이크로프로세서 기초제어 아키텍처를 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention is directed to an apparatus and method for providing a single microprocessor basic control architecture that provides an inherent self-diagnostic capability that is sufficiently rigid that the structure is free of significant failures.
최근에, 마이크로프로세서는 전자공학 설비 설계의 거의 모든 분야에 사용되기 시작했다. 상기 마이크로프로세서가 응용이 자유롭고, 값싸며, 다루기 쉽고 강력하기 때문에, 이러한 추세가 발전된다. 마이크로프로세서를 이용할 수 있는 전자공학의 영역이 매우 넓다. 상기 영역은 시스템의 부적당한 동작 또는 시스템의 임계 부분을 검출 및 억제하기 위한 극단의 신빙성 또는 능력을 요구하는 명령 및 제어 응용을 포함한다. 일반적 어려움이 마이크로프로세서의 자체 포함된 특성으로부터 유래하는데 상기 특성이 자가진단을 통해 상기 프로세서 및 관련 지지장치(RAM, ROM등)가 적절히 동작하는지를 결정하는 것을 매우 어렵게 만든다.Recently, microprocessors have begun to be used in almost all areas of electronics facility design. This trend is developed because the microprocessor is free to use, cheap, easy to handle and powerful. There is a wide range of electronics available for microprocessors. The area includes command and control applications that require extreme reliability or the ability to detect and suppress improper operation of the system or critical portions of the system. A common difficulty stems from the microprocessor's self-contained nature, which makes self-diagnosis very difficult to determine if the processor and associated support devices (RAM, ROM, etc.) are operating properly.
상기 문제에 대한 종래의 해결책은 동일 프로그램을 동시에 실행하는 두 개의 완전히 분리된 마이크로프로세서 시스템을 설계하고 상기 두 시스템의 선택된 출력에 대한 비교 기술을 통해 적당한 동작을 입증하는 것이다. 상기 방법은 마이크로프로세서, RAM, ROM 및 입력/출력 기능을 포함한 시스템의 모든 기능을 두배로 하는 비용에 비교 회로의 비용 및 복잡성을 더하는 명백한 결점을 갖는다. 이중 프로세서에 대한 또 다른 어려움은 두 마이크로프로세서의 동기의 문제이다. 상기 마이크로프로세서는 두 시스템의 비교 출력이 정확한 동일시간에 발생하도록 동기화 되야 한다. 이들 출력이 동시에 발생하지 않으면, 비교논리는 에러를 표시할 것이다. 그러므로, 회로는 마이크로프로세서의 동기를 보장하도록 제공되어야 한다. 면역을 전원라인 과도전류에 제공하기 위해 적당한 예방책이 또한 선택되어야 한다.The conventional solution to this problem is to design two completely separate microprocessor systems running the same program simultaneously and to demonstrate proper operation through a comparison technique on the selected outputs of the two systems. The method has the obvious drawback of adding the cost and complexity of the comparison circuit to the cost of doubling all the functions of the system, including the microprocessor, RAM, ROM and input / output functions. Another difficulty for dual processors is the problem of synchronization of the two microprocessors. The microprocessor must be synchronized so that the comparison output of the two systems occurs at the exact same time. If these outputs do not occur at the same time, the comparison logic will display an error. Therefore, circuitry must be provided to ensure synchronization of the microprocessor. Appropriate precautions should also be selected to provide immunity to power line transients.
본 발명은 마이크로프로세서 시스템의 정확한 동작을 모니터 및 입증하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 체킹기능을 수행하기 위해 4개의 회로를 사용한다. 이들 회로가 마이크로프로세서의 어드레스 및 데이타 라인을 모니터하기 위한 병렬 순환중복 체커(CRC)와, 파워 업(power up)순차로 적당한 응답을 입증하기 위한 단일감시 타이머와, 적당한 마이크로프로세서 실행시간 감시 타이머를 입증하기 위한 정확한 실행시간 감시 타이머 및 프로그램 ROM이 타당한 데이타를 마이크로프로세서에 제공하는 것을 입증하기 위해 프로그램 ROM과 함께 사용될 패리티 ROM이다.The present invention relates to an apparatus and method for monitoring and verifying the correct operation of a microprocessor system. The present invention uses four circuits to perform the checking function. These circuits include a parallel cyclic redundancy checker (CRC) to monitor the microprocessor's address and data lines, a single watchdog timer to verify proper response in power-up sequence, and an appropriate microprocessor runtime watchdog timer. Accurate runtime watchdog timer and program ROM to verify is a parity ROM to be used with the program ROM to verify that it provides valid data to the microprocessor.
본 발명의 목적은 마이크로프로세서와 관련시스템의 동작 기능을 체킹하는 새롭고 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a new and improved apparatus and method for checking the operating functions of microprocessors and associated systems.
본 발명의 다른 목적은 구조가 실제로 고장이 없도록 충분히 엄밀한 고유의 자가진단 능력을 제공하는 단일 마이크로프로세서 기초제어 아키텍처를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a single microprocessor basic control architecture that provides an inherent self-diagnostic capability that is sufficiently rigid that the structure is practically fault free.
본 발명의 또다른 목적은 프로세서와 관련된 전자공학의 실제부분을 중복함없이 마이크로프로세서 및 마이크로프로세서 시스템을 체킹하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for checking microprocessors and microprocessor systems without duplicating the actual part of the electronics associated with the processor.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 명세서를 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도면을 참조하면, 제 1 도는 파워-업시 본 발명을 실시한 마이크로프로세서의 정확한 초기 설정, 정확한 실행순차, 정확한 실행 타이밍 및 정확한 명령수행 기능을 체킹하는 동작기능 체킹장치의 단순화된 블럭도이다. 제 1 도는 마이크로프로세서(10)로부터 분리하여 도시되나 마이크로프로세서(10)의 실제부분일 수 있는 제어 회로(12)를 도시한다. 이는 마이크로프로세서(10)가 필요한 제어임펄스를 제공할 수 있기 때문이다. 제어 회로(12)는 마이크로프로세서가 기록할 수 있고 명세서에 또한 논의되어질 명령을 제공하기 위해 하나이상의 비트를 사용할 수 있는 단순 래치일 수 있다. 제어회로(12)는 마이크로프로세서(10)의 어드레스 버스(16), 데이타 버스(17) 및 클럭(18)에 결합된 입력을 구비하고 스타트 출력(13), 리셋 출력(14) 및 스톱 출력(15)을 구비한다.Referring to the drawings, FIG. 1 is a simplified block diagram of an operation function checking apparatus for checking the correct initial setup, correct execution sequence, correct execution timing and correct instruction execution function of a microprocessor implementing the present invention at power-up. 1 depicts a
에러 논리회로(70)에 결합된 에러 출력(21)을 가진 병렬 순환중복 체커(CRC,20)는 마이크로프로세서(10)의 어드레스 버스(16), 데이타 버스(17) 및 클럭(18)에 결합된다. 병렬 CRC(20)는 제어 회로(12)의 스톱 출력(13)에 또한 결합되는 스톱 입력을 갖는다.A parallel cyclic redundancy checker (CRC) 20 having an
에러 논리회로(70)에 결합된 에러 출력(32)을 갖는 단일 감시 타이머(30)는 상기 타이머의 입력에서 마이크로프로세서(10)의 클럭(18)과 제어 회로(12)의 리셋 출력(14)에 결합된다.A
에러 논리회로(70)에 결합된 에러 출력(42)과 병렬 CRC(20)의 스톱 입력에 결합된 실행출력(44)을 가진 정확한 시간감시 타이머(40)가 마이크로프로세서(10)의 클럭에 결합되고 스타트 출력(13)에 결합하는 스타트 입력과 제어회로(12)의 스톱 출력(15)에 결합하는 스톱 입력을 갖는다.An accurate
에러 논리회로(70)에 결합된 에러 출력(52)을 가진 패리티 체커(50)로 구성된 상기 특수 실시예에서의 패리티 체커 회로(49)는 마이크로프로세서(10)의 데이타 버스(17) 및 클럭(18)에 결합된다. 패리티 ROM(60)이 패리티 체커(50)의 패리티 입력에 결합된 패리티 출력(62)과 마이크로프로세서(10)의 어드레스 버스(16)에 결합된 어드레스 입력을 갖는다.The parity checker circuit 49 in this particular embodiment, which consists of a
마이크로프로세서(10)의 클럭(18)은 제어 라인이라고 또한 불릴 수 있고, 모든 프로세서에 나타나고 기준의 프레임을 세트하고 프로세서에 의해 제공된 정보를 확인한다. 타이머(30 및 40)이 각각의 명령 싸이클동안 클럭 변환점을 계산하기 위해 상기 클럭에 사용한다.The
에러 논리회로(70)는 에러가 프로세서(10)에서 검출될 시에 작동하게 되는 회로이며, 따라서, 단순한 예에서, 에러 논리회로(70)는 논리적 OR 기능을 수행하는 장치로 나타날 수 있다. 에러 논리회로(70)는 에러를 표시할 수 있거나 또는 에러가 검출될시에 전체 시스템(도시되지 않음)을 디스에이블하거나 제 2 시스템(도시되지 않음)으로 전환하도록 세트될 수 있다. 따라서, 에러 논리회로(70)는 프로세서의 적용에 따라 응답이 가변될 수 있다.The
병렬 CRC(20)가 데이타 및 어드레스 버스(17 및 16)상의 CRC를 각기 계산하기 위해 사용되는 반면, 마이크로프로세서(10)는 상기 CRC의 프로그램을 실행한다. 병렬 CRC(20)는 주어진 횟수의 프로세서 싸이클기간동안 가동하고 상기 CRC의 결과가 프로그램에 의해 메모리에 기억되거나 또는 본 발명의 제조동안 ROM에 기억되는 공지된 값에 비교된다.Parallel CRC 20 is used to calculate CRCs on data and
CRC 체킹, 스톱 신호의 발생 및 정확한 CRC와 실제 CRC간의 비교는 마이크로프로세서(10) 바깥쪽 하드웨어에서 모두 행해지는데 이는 마이크로프로세서(10)가 정확히 동작하는지를 모르기 때문이다. 부적당히 동작하면, 마이크로프로세서(10)는 정확한 결과를 생성하도록 신뢰될 수 없다.CRC checking, the generation of a stop signal, and the comparison between the correct CRC and the actual CRC are all done in the hardware outside of the
병렬 CRC(20)는 어드레스 라인의 모든 상태 및 데이타 라인의 모든 상태로 구성되는 기호 분석을 발생한다. 상기 기호는 어드레스 라인 및 데이타 라인이 적당한 정보를 포함하고 상기 정보가 적당한 순차로 나타나는 것을 입증하도록 앞서 선정된 기호에 비교된다. 상기 체크는 마이크로프로세서(10)가 적당한 순차로 프로그램 명령을 실행하는 것을 입증한다.Parallel CRC 20 generates symbol analysis consisting of all states of the address line and all states of the data line. The symbol is compared to the symbol previously selected to verify that the address line and the data line contain the appropriate information and that the information appears in the proper sequence. The check verifies that the
각각의 마이크로프로세서의 명령을 실행하고 상기 명령의 결과를 메모리 스페이스의 어드레스에 기록하므로, 병렬 CRC(20)는 마이크로프로세서가 수행할 수 있는 모든 명령이 정확히 실행되어지는 것을 입증할 것이다. 예를 들어, 마이크로프로세서가 수행할 수 있는 모든 산술동작이 입력으로서 일정 데이타에 대해 사용되도록 프로그램이 기록되고 출력이 메모리 스페이스에 기록되면, 병렬 CRC(20)는 결과의 기록을 메모리에 모니터할 것이고 상기 결과가 틀렸으면, CRC가 잘못된 것일 것이다. 또다른 예는 점프 명령의 태스팅이다. 점프가 ROM 메모리 스페이스를 통해 행해지도록 프로그램이 기록되며, 특정 점프가 부정확히 수행되면, CRC 결과가 틀릴 것이고 CRC 테스트는 실패할 것이다.By executing the instructions of each microprocessor and writing the result of the instructions to the address of the memory space, the
따라서, 병렬 CRC(20)는 주어진 단편의 코드내에서 명령이 ROM 또는 RAM으로부터 적당히 판독되며, 프로그램 흐름이 적당히 처리되고, 메모리에 기록되어진 정보가 정확하다는 것을 입증하기 위해 사용된다.Thus,
제 2 도는 병렬 CRC(20)의 단순화된 블럭도이다. 제 2 도는 데이타 버스(17), 어드레스 버스(16) 및 클럭(18)에 결합된 병렬 CRC 발생기(22)를 구성하는 병렬 CRC(20)의 실시예를 도시한다. CRC(20)는 예정 결과 발생 레지스터(24)와 병렬 CRC 발생기(22) 및 예정 결과 발생 레지스터(24)에 결합된 입력을 가진 비교기(26)를 부가적으로 포함한다. CRC(20)는 비교기(26)의 입력에 결합된 출력과 스타트 출력(13) 및 스톱 출력(44)에 결합된 입력을 가진 비교 타이밍 회로(28)를 또한 포함한다. 예정 결과발생 레지스터(24)는 CRC 발생의 예정된 결과를 기억시키기 위해 사용된다. 예정 결과발생 레지스터(24)는 CRC 발생이 시작되기 전에 마이크로프로세서(10)에 의해 로드된다. 비교기(26)는 CRC 체크가 완료되어진 후 예정 결과발행 레지스터(24)에 기억된 결과를 비교하기 위해 사용된다. 실제 결과가 예정 결과발생 레지스터(24)에 기억된 값과 다르면 비교기(26)는 에러를 발생한다.2 is a simplified block diagram of a
병렬 CRC(20)가 사용되는 동안, 데이타 버스(17) 및 어드레스 버스(16)가 예정되어야 한다. 프로그램의 실행은 테스트가 가동할 때마다 동일 어드레스 및 데이타 버스 활동을 초래해야 한다. 각각의 동일시간에 CRC를 수행하기 위해 CRC 테스트는 일관된 데이타가 필요하기 때문에 상기가 필요하다. 이것은 프로그램이 가동될 때마다 프로그램이 동일 브랜치(branch)를 정확히 선택하고, 프로그램이 가동될 때마다 각각의 계산의 결과가 정확히 동일하고 프로그램이 가동될 때마다 판독되는 임의의 메모리가 정확히 동일 데이타를 포함하는 것을 의미한다. 마이크로프로세서(10)가 일정한 작업을 수행하지 않으면, 이들 억제는 병렬 CRC(20)가 마이크로프로세서(20)를 끊임없이 모니터하기 위해 사용되어지는 것을 방지한다. 최근의 응용에서, CRC 테스트는 일정한 테스트로서 수행되어지는 대신에 마이크로프로세서(10)의 "헬스(health)체크"로서 주기적으로 수행된다. 마이크로프로세서(10)의 특정 응용은 테스트가 수행되야 하는 주파수를 지시할 것이다. 제 1 도를 참조하면, 제어회로(12)는 스타트 출력(13)을 통해 스타트 신호를 보낸다. 주어진 프로그램이 완료되면, 병렬 crc(20)가 스톱 출력(44)을 통해 타이머(40)에 의해 스톱된다. CRC(20)가 스톱신호(44)를 수신하면, CRC(20)는 결과와 예정된 결과를 비교한다. 두 결과가 일치하지 않으면, 에러 신호가 CRC(20)에 이해 발생되어 에러 논리회로(70)에 보내진다. 병렬 CRC 발생기(22)가 클럭(18)의 각각의 클럭 주기에서 데이타 버스(17) 및 어드레스 버스(16)의모든 라인에 따르는 CRC 값을 발생할 수 있다는 것이 종래의 기술에 숙련된 사람은 알 수 있을 것이다. 상기는 클럭(18)의 각각의 클럭 싸이클에 대해 병렬로 n단계(여기서 n은 데이타 버스(17) 및 어드레스 버스(16)의 라인수의 합계이다)를 수행하므로 클럭(18)보다 더 빠른 클럭을 요구치 않고 이루어질 수 있다.While
CRC 테스트는 CRC 체크동안 장치의 각각의 위치를 판독하므로 마이크로프로세서(10)에 의해 사용된 ROM, RAM 또는 다른 기억장치(도시되지 않음)의 목차를 입증하기 위해 사용될 수 있다. 장치의 각각의 위치를 판독하는 것은 데이타의 어드레스에 따라 데이타 버스에 상기 장치의 목차를 매치하는 것이다. 그후 병렬 CRC(20)는 각각의 이들 데이타의 단편상의 CRC 체크를 수행하고 합성 CRC 값을 발행할 것이다. 상기 값이 메모리의 특정 부분의 기호로서 기억될 수 있다.The CRC test reads each location of the device during the CRC check and can therefore be used to verify the contents of the ROM, RAM or other storage (not shown) used by the
마이크로프로세서 입증의 제 2 부분은 단일감시 타이머(30)에 의해 이루어진다. 상기 회로가 시스템 클럭(18)을 오프로 하는 타이머이다. 마이크로프로세서에서 리셋 신호가 검출되면 감시 타이머(30)가 하드웨어에 의해 가동된다. 상기 단일감시 타이머가 가동되어지면, 타이머(30)가 상기 타이머의 최종값에 도달하기 전에 마이크로프로세서는 감시 타이머(30)을 재스타트 해야 한다. 상기 타이머가 제어회로(10)에 의해 리셋되지 않으면, 상기 타이머가 타임 아웃될 것이고 에러 신호가 에러 논리회로(70)에 발생될 것이다.The second part of the microprocessor verification is made by the
단일감시 타이머(30)는 마이크로프로세서(10)가 파워-온 리셋 신호에 정확히 응답하고 적어도 타이머를 리셋할 수 있는 지점에 실행되는 것을 입증하기 위해 사용된다. 단일감시 타이머(30)는 마이크로프로세서(10)에 의해 수행된 다양한 특수적용 기능중 감시기능을 또한 수행한다. 마이크로프로세서(10)가 주기적으로 타이머(30)를 재스타트해야 하기 때문에, 마이크로프로세서(10)가 타이머를 재스타트를 미스하면, 타이머(30)는 에러 신호를 발생할 것이다. 일반적으로, 상기 미스된 재스타트는 프로세서가 정확히 동작하지 않는다는 지시이다.The
프로세서 입증의 제 3 부분이 정확한 시간감시 타이머(40)이다. 감시 타이머(40)는 마이크로프로세서가 기능을 수행하기 위해 마이크로프로세서가 통상 선택하는 정확한 순차와 정확한 시간의 양에 동작을 수행하는 것을 입증하기 위해 사용된다. 정확한 시간감시 타이머(40)가 마이크로프로세서(10)의 클럭(18)을 오프하며 따라서 마이크로프로세서(10)가 또다른 명령을 실행할 때마다 타이머(40)를 증분시킨다. 타이머(40)가 타임아웃되면, 하나의 명령 싸이클이 길이로 존재하는 것이 실행 출력(44)상의 펄스를 출력한다. 마이크로프로세서(10)는 타이머가 타임 아웃되는 정확한 시간에 상기 펄스를 I/O 포트(port)에 기록하므로 매치해야 한다. 상기 양호한 실시예에서, 제어회로(12)는 I/O 포트로서 작용하고 스톱 출력(15)상의 스톱 명령을 정확한 시간감시 타이머(40)에 출력한다. 제어회로(12)로부터 펄스가 타이머(40)로부터 "실행"펄스로 정확한 동일시간에 발생하지 않으면, 프로그램이 정확한 순차를 실행하지 않거나 또는 마이크로프로세서(10)가 정확한 양의 시간에 명령을 실행하지 않는 것을 지시하는 에러일 것이다. 두 경우에서, 프로세서는 정확히 동작하지 않고 신호가 에러 출력(42)에서 에러 논리회로(70)로 진행한다.The third part of the processor verification is the
프로세서 입증의 제 4 부분이 패리티 체커 회로(49)를 사용한 마이크로프로세서의 프로그램 ROM상의 패리티 체크이다. 상기 패리티 체크는 1비트씩 프로그램 ROM의 폭을 확장하는 1-비트 패리티 ROM(60)을 가산하므로 이루어진다. 그후 패리티 ROM의 목차가 프로그램 ROM 기수 패리티에 각각의 명령에 대한 패리티를 행하도록 세트된다. 1-비트 패리티에 따라 명령 판독이 우수 패리티를 나타내면, 하드웨어는 에러 출력(52)을 통해 에러 논리회로(70)에 에러 메시지를 발생할 것이다.The fourth part of the processor verification is the parity check on the program ROM of the microprocessor using the parity checker circuit 49. The parity check is made by adding a 1-
본 발명은 적당한 동작을 입증하기 위한 능력이 부족한 상태에 사용될 마이크로프로세서를 허용한다. 게다가, 병렬 합성 마이크로프로세서 아키텍처가 필요하지 않기 때문에, 비용이 크게 감소한다.The present invention allows microprocessors to be used in situations where there is a lack of capability to demonstrate proper operation. In addition, the cost is greatly reduced because no parallel synthetic microprocessor architecture is required.
Claims (3)
Priority Applications (1)
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KR1019890006000A KR940011038B1 (en) | 1989-05-04 | 1989-05-04 | Operational function checking device and method thereof for microprocesses |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019890006000A KR940011038B1 (en) | 1989-05-04 | 1989-05-04 | Operational function checking device and method thereof for microprocesses |
Publications (2)
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KR900018813A KR900018813A (en) | 1990-12-22 |
KR940011038B1 true KR940011038B1 (en) | 1994-11-22 |
Family
ID=19285919
Family Applications (1)
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KR1019890006000A KR940011038B1 (en) | 1989-05-04 | 1989-05-04 | Operational function checking device and method thereof for microprocesses |
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1989
- 1989-05-04 KR KR1019890006000A patent/KR940011038B1/en not_active IP Right Cessation
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KR900018813A (en) | 1990-12-22 |
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