專利名稱：用于測(cè)量i/o信號(hào)的方法和系統(tǒng)的制作方法
用于測(cè)量I/O信號(hào)的方法和系統(tǒng)
背景技術(shù)：
安全工程是工程師使用冗余技術(shù)來(lái)消除錯(cuò)誤出現(xiàn)時(shí)的不利后果的一個(gè)成長(zhǎng)領(lǐng)域。 例如，空間交通工具和很多飛行器包括冗余系統(tǒng)，使得如果引擎控制組件在飛行時(shí)出錯(cuò)，則例如另一引擎控制組件可以被激活以允許飛行器安全著陸。以類似關(guān)系，在安全規(guī)劃系統(tǒng)中，時(shí)控輸入/輸出(I/O)信號(hào)可以被產(chǎn)生且隨后被檢查以確保它們實(shí)際被正確地發(fā)送。這在很多應(yīng)用中是有用的。例如，在汽車系統(tǒng)中，如果輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)(例如，來(lái)自引擎控制器的點(diǎn)火信號(hào))被提供到汽車引擎，反饋信號(hào)(從實(shí)際傳送到引擎的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)得出)可以與原始輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行比較以判定輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)際是否被正確地傳送。因而，如果在引擎控制器和引擎本身之間存在“不良”連接(或者如果出現(xiàn)一些其他錯(cuò)誤事件)，則原始驅(qū)動(dòng)信號(hào)和反饋信號(hào)的比較可以檢查該錯(cuò)誤，由此允許控制系統(tǒng)例如通過(guò)照亮驅(qū)動(dòng)器儀表盤上的“檢查引擎”燈來(lái)告知司機(jī)。以這種方式，司機(jī)可以被告知發(fā)生了引擎問(wèn)題(例如，火花塞不點(diǎn)火)，且然后可以對(duì)車輛進(jìn)行保養(yǎng)以修補(bǔ)任意相應(yīng)問(wèn)題。盡管在一些情況中常規(guī)時(shí)控I/O技術(shù)就足夠，發(fā)明人意識(shí)到它們?cè)诤芏嗲闆r中是不理想的。例如，在原先的時(shí)控I/O解決方案中，中斷服務(wù)例行程序(ISR)形式的軟件在輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的每個(gè)邊沿比較輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)和反饋信號(hào)。因?yàn)獒槍?duì)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的每個(gè)邊沿實(shí)施ISR，重復(fù)的ISR代表系統(tǒng)微處理器上的巨大負(fù)荷。這樣，發(fā)明人意識(shí)到ISR形成了很多現(xiàn)有控制系統(tǒng)的處理瓶頸。因此，發(fā)明人建議了用于產(chǎn)生和測(cè)量時(shí)控I/O信號(hào)的改善技術(shù)。


圖1是說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的I/O比較單元的框圖。圖2-4說(shuō)明根據(jù)一些實(shí)施例的嵌入式系統(tǒng)配置的框圖，其中每個(gè)嵌入式系統(tǒng)配置包括I/O比較單元。圖5是示意根據(jù)一些實(shí)施例使用積分的方法的流程圖。圖6A-6B示出示例性波形以說(shuō)明圖5的流程圖。圖7是示意根據(jù)一些實(shí)施例使用相對(duì)上升邊沿或下降邊沿測(cè)量的最小時(shí)間窗口的方法的流程圖。圖8示出一些示例性波形以說(shuō)明圖7的流程圖。圖9是描述根據(jù)一些實(shí)施例使用相對(duì)上升邊沿或下降邊沿測(cè)量的最大時(shí)間窗口的方法的流程圖。圖10示出一些示例性波形以說(shuō)明圖9的流程圖。圖11是示意根據(jù)一些實(shí)施例使用相對(duì)上升邊沿或下降邊沿測(cè)量的時(shí)間窗口比較 I/O信號(hào)和參考信號(hào)的方法的流程圖。圖12示出一些示例性波形以說(shuō)明圖11的流程圖， 圖13是說(shuō)明根據(jù)另一實(shí)施例的I/O比較單元的框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖描述主張的主題，其中貫穿附圖，相同的附圖標(biāo)記用于表示相似的元件。在下面的描述中，用于解釋目的，提出了各種特定細(xì)節(jié)以提供主張的主題的徹底的理解。然而，很明顯，主張的主題可以不使用這些特定細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)。本公開的一些實(shí)施例涉及用于測(cè)量I/O信號(hào)的I/O比較單元。I/O比較單元實(shí)現(xiàn)為諸如汽車或工業(yè)系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)內(nèi)的硬件模塊，且針對(duì)錯(cuò)誤監(jiān)控時(shí)控I/O信號(hào)。盡管一些原先的解決方案在每個(gè)輸出信號(hào)邊沿處理中斷(其正如發(fā)明人所意識(shí)到的，在很多方面成為處理“瓶頸”)，本發(fā)明I/O比較單元可以以相對(duì)自洽(autonomous)的方式監(jiān)控時(shí)控 I/O信號(hào)，且在I/O比較單元檢查到I/O信號(hào)中的錯(cuò)誤時(shí)斷言(assert)中斷。與原先的解決方案相比，這可能導(dǎo)致中斷處理的數(shù)量的減少。此外，中斷處理的這種減少允許系統(tǒng)增加時(shí)控I/O信號(hào)的頻率(例如，因?yàn)橛糜谛盘?hào)的邊沿之間的間隔現(xiàn)在可以更靠近而不使處理器過(guò)載)。在汽車應(yīng)用中，這種頻率增加可以“平滑”引擎驅(qū)動(dòng)信號(hào)，且與原先的實(shí)現(xiàn)方式相比，允許驅(qū)動(dòng)信號(hào)的每個(gè)脈沖向發(fā)動(dòng)機(jī)傳送較少的功率。通過(guò)針對(duì)每個(gè)脈沖給發(fā)動(dòng)機(jī)使用稍少的功率，可以在車輛中使用較低功率器件，這可以潛在地增加在電力和混合汽車中實(shí)現(xiàn)的每加侖里程數(shù)，以及例如，在汽車和/ 或其他系統(tǒng)中提供其他益處。現(xiàn)在參考圖1，可以看出根據(jù)一些實(shí)施例的I/O比較單元100。I/O比較單元100 包括分析電路102、寄存器組104以及歷史緩沖器106，且是嵌入式系統(tǒng)108的一部分，該嵌入式系統(tǒng)108包括存儲(chǔ)器單元110、處理單元112和I/O接口 114?？刂瓶偩€116和數(shù)據(jù)總線118可操作地耦合這些組件，然而，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到所述總線配置僅是示例性總線配置且可以預(yù)期任意數(shù)目的其他總線配置落在本公開的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，在單個(gè)集成電路上形成整個(gè)嵌入式系統(tǒng)108，不過(guò)嵌入式系統(tǒng)108也可以分布在若干不同集成電路上。在操作中，存儲(chǔ)器單元110存儲(chǔ)被處理單元112檢索和執(zhí)行的多個(gè)操作指令(例如，軟件或固件指令)。這些指令可以導(dǎo)致處理單元112 (或一些其他組件)向寄存器組104 寫入，由此導(dǎo)致分析電路102監(jiān)控I/O接口 114上的I/O信號(hào)120?；贗/O信號(hào)120是否具有與參考信號(hào)122的預(yù)定關(guān)系，I/O比較單元100選擇性地?cái)嘌?assert)諸如中斷的錯(cuò)誤信號(hào)1對(duì)。典型地，不期望的事件(例如，阿爾法粒子沖擊比較單元110、松動(dòng)連接或故障晶體管)可以導(dǎo)致I/O信號(hào)120和/或參考信號(hào)122中的不期望的變化。在正常操作中，I/O信號(hào)120和參考信號(hào)122呈現(xiàn)預(yù)定關(guān)系，然而，注意在不期望事件中，預(yù)定關(guān)系不再成立。因而，基于是否滿足預(yù)定關(guān)系，分析電路102可以觸發(fā)錯(cuò)誤信號(hào)124，使得可以采取合適的校正行為。在一些實(shí)施例中，不是針對(duì)每個(gè)不期望事件斷言錯(cuò)誤信號(hào)124，歷史緩沖器106可以存儲(chǔ)多個(gè)比較(例如，對(duì)應(yīng)于多個(gè)不期望的事件/錯(cuò)誤)以便進(jìn)一步分析。分析電路102 然后可以檢查給定時(shí)間間隔或給定比較數(shù)目?jī)?nèi)不期望的事件/錯(cuò)誤的數(shù)目。這樣，還可以基于多個(gè)不期望事件和其間的關(guān)系的分析斷言錯(cuò)誤信號(hào)124，而不是簡(jiǎn)單地基于單個(gè)不期望事件的發(fā)生。此處參考圖5-11進(jìn)一步討論用于信號(hào)比較的若干更詳細(xì)的方法。然而，在討論這些更詳細(xì)的方法之前，參考圖2-4描述包括I/O比較單元(例如，圖1的I/O比較單元100)的若干不同嵌入式系統(tǒng)配置。在下面的詳述中應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在這些配置的每一個(gè)中，I/O比較單元耦合到分別產(chǎn)生第一和第二隨時(shí)間變化波形的第一和第二波形發(fā)生器。I/O比較單元基于第一和第二波形是否呈現(xiàn)其間的預(yù)定關(guān)系選擇性地?cái)嘌藻e(cuò)誤信號(hào)。盡管這些嵌入式系統(tǒng)配置中的每一個(gè)典型地包括處理單元和存儲(chǔ)器單元(如圖1所示)，為清晰起見，圖2-4 省略了這些組件。另外，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，第一和第二波形以及I/O和參考信號(hào)可以以不同于描述的各種方式互換。圖2的嵌入式系統(tǒng)200包括將來(lái)自第一信號(hào)發(fā)生器206的I/O信號(hào)204與來(lái)自第二信號(hào)發(fā)生器210的參考信號(hào)208進(jìn)行比較的I/O比較單元202?；谠摫容^，I/O比較單元202選擇性地?cái)嘌藻e(cuò)誤信號(hào)212，該錯(cuò)誤信號(hào)可以將其自己顯現(xiàn)為線214上的中斷，使得可以采取行為來(lái)補(bǔ)救檢測(cè)的錯(cuò)誤。在所述實(shí)施例中，所述組件中的若干個(gè)在集成電路(IC) 215上形成，而其他組件(例如驅(qū)動(dòng)器216和負(fù)載218)可以位于IC外部且經(jīng)由包括多個(gè)外部IC引腳222的I/O接口 220耦合到IC0更具體而言，第一信號(hào)發(fā)生器206包括微處理器(未示出)，該微處理器對(duì)第一計(jì)時(shí)器單元2M進(jìn)行編程以向第一 I/O邏輯塊2 提供命令信號(hào)226。基于命令信號(hào)226，第一 I/O邏輯塊2 產(chǎn)生輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)230 (例如，脈沖寬度調(diào)制信號(hào))，該信號(hào)然后被提供到驅(qū)動(dòng)器216。然后在第二 I/O邏輯塊234接收指示驅(qū)動(dòng)器216提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一隨時(shí)間變化波形232?；诘谝浑S時(shí)間變化波形232，第二 I/O邏輯塊234提供被I/O比較單元 202接收的I/O信號(hào)204。I/O比較單元202然后將I/O信號(hào)204與參考信號(hào)208進(jìn)行比較，該參考信號(hào)208 也可以被稱為第二隨時(shí)間變化波形。第二隨時(shí)間變化波形被預(yù)期在波形邊沿處在一些可容許的延遲內(nèi)與第一隨時(shí)間變化波形232具有類似的形狀，但是在不期望事件(例如阿爾法粒子或“不良”連接)的情況中可以不同于第一隨時(shí)間變化波形。如果I/O信號(hào)204和參考信號(hào)208根據(jù)某一預(yù)定關(guān)系而不同，則I/O比較單元202選擇性地?cái)嘌藻e(cuò)誤信號(hào)212。在一些情況中，錯(cuò)誤信號(hào)212可以用于使得驅(qū)動(dòng)器216失效(disable)，而在其他實(shí)施例中，可以采取更被動(dòng)的補(bǔ)救(例如，錯(cuò)誤信號(hào)用于激勵(lì)音頻或視頻警報(bào)信號(hào))。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，錯(cuò)誤信號(hào)用于產(chǎn)生在專用中斷線上提供的中斷。如果存在，該中斷線可以耦合到處理單元(例如，圖1中的處理單元112)，或者可以提供到外部IC引腳 222。因?yàn)橥獠縄C引腳可以被外部電路監(jiān)控，這種配置允許即使在芯片上處理單元(例如圖 1中的處理單元112)忙且不能處理錯(cuò)誤信號(hào)時(shí)處理錯(cuò)誤信號(hào)。盡管已經(jīng)描述了說(shuō)明性I/O信號(hào)204和參考信號(hào)208，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在其他實(shí)現(xiàn)方式中，I/O信號(hào)和參考信號(hào)可以源于嵌入式系統(tǒng)的其他部分。例如，I/O信號(hào)204不是基于負(fù)載下游的信號(hào)(信號(hào)232)，I/O信號(hào)204可以基于預(yù)期傳送到負(fù)載的信號(hào)(例如信號(hào)234 或負(fù)載218上游的一些其他信號(hào))。而且，盡管已經(jīng)討論了通過(guò)計(jì)時(shí)器模塊提供說(shuō)明性參考信號(hào)208，參考信號(hào)還可以是驅(qū)動(dòng)信號(hào)或I/O信號(hào)上游的一些其他信號(hào)(例如，如線236所示)。在這種情況中，I/O比較單元可以測(cè)量預(yù)期傳送到負(fù)載的信號(hào)(例如在線236上)與實(shí)際被傳送到負(fù)載的信號(hào)(例如232)?？梢灶A(yù)期其他變型也落在本公開的范圍內(nèi)。圖3示出另一嵌入式系統(tǒng)配置300，其中第一信號(hào)發(fā)生器302包括基于車輪308的特性(例如車輪速度)產(chǎn)生第一隨時(shí)間變化波形306的車輪傳感器304。在本實(shí)施例中，第二信號(hào)發(fā)生器310同樣位于包括比較單元314且包括計(jì)時(shí)器單元的IC 312上，該計(jì)時(shí)器單元被編程以根據(jù)一些編程值傳送參考信號(hào)316。圖4示出另一嵌入式系統(tǒng)配置400，其中第一和第二信號(hào)發(fā)生器(分別為402，404) 包含第一和第二車輪傳感器(分別為406，408)。在該示例中，第一信號(hào)發(fā)生器402向第一 I/ 0邏輯塊414傳送例如指示車輪412的速度的第一波形410。第一 I/O邏輯塊414進(jìn)而向 I/O比較單元418傳送相應(yīng)的I/O信號(hào)416。第二信號(hào)發(fā)生器404向第二 I/O邏輯塊422傳送例如也指示車輪412的速度的第二波形420。第二 I/O邏輯塊422向I/O比較單元418 傳送相應(yīng)的參考信號(hào)424。在正常條件下，I/O信號(hào)416和參考信號(hào)4M的相應(yīng)邊沿處于某一預(yù)定容差內(nèi)，且不產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。在這種情況中，I/O比較單元418繼續(xù)監(jiān)控波形而不產(chǎn)生中斷，由此，和在每個(gè)波形脈沖產(chǎn)生中斷的原先解決方案相比，減少了中斷處理。對(duì)照地， 如果I/O信號(hào)416和參考信號(hào)4M根據(jù)某一預(yù)定關(guān)系而不同，則斷言錯(cuò)誤信號(hào)4 和相應(yīng)的中斷請(qǐng)求。圖5-12示出根據(jù)一些實(shí)施例的各種方法。盡管下面以一系列行為和事件說(shuō)明和描述了這些方法，本公開不受這種行為或事件的所述順序限制。對(duì)于此處公開的其他方法亦是如此。例如，一些行為可以以不同順序發(fā)生和/或與此處描述和/或公開所不同的其他行為或事件同步發(fā)生。另外，并不是所有所述行為都是必需的且波形形狀僅是說(shuō)明性的且其他波形可以相對(duì)所述波形明顯變化。而且，此處示意的一個(gè)或更多行為可以以一個(gè)或更多分離的行為或階段實(shí)施。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到上面參考圖1-4描述的嵌入式系統(tǒng)包括合適的硬件和/或軟件以實(shí)現(xiàn)這些方法。圖5-6涉及利用積分來(lái)判斷是否發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)控I/O測(cè)量技術(shù)。圖5示出流程圖形式的方法學(xué)500，而圖6示出與圖5的方法學(xué)相一致的示例波形。在502中設(shè)置初始積分器值之后，在504，當(dāng)I/O信號(hào)和參考信號(hào)的電壓和/或電流水平被監(jiān)控時(shí)，圖5的方法開始。在506，方法獲取I/O信號(hào)的電壓或電流水平與參考信號(hào)的電壓或電流水平之間的差。該差可以在某一時(shí)間周期擴(kuò)展的多個(gè)不同時(shí)間獲取。在508，該方法在該時(shí)間周期積分I/O信號(hào)和參考信號(hào)之間的差。在510，該方法判斷積分差是否超過(guò)上積分閾值。如果為否(在510為“否”)，該方法繼續(xù)到方框512且判斷積分的差是否超過(guò)下積分閾值。如果為否(在512為“否”)，該方法假設(shè)不存在錯(cuò)誤且如方框502-506所示繼續(xù)處理信號(hào)。然而，如果積分差超過(guò)上積分閾值(在508為“是”)或者落到下積分閾值以下(在 510為“否”)，則在方框514，該方法在歷史緩沖器中存儲(chǔ)錯(cuò)誤事件和相應(yīng)的時(shí)間戳。在516中，該方法分析錯(cuò)誤事件的模式以判斷是否存在真的錯(cuò)誤條件。例如，在一些實(shí)施例中，可以相對(duì)于其他錯(cuò)誤事件時(shí)間戳分析錯(cuò)誤事件的時(shí)間戳，且僅當(dāng)這些錯(cuò)誤共同地指示可修復(fù)錯(cuò)誤條件(例如，在未來(lái)可以修復(fù)或防止的“不良”電學(xué)連接或故障晶體管) 時(shí)斷言中斷。對(duì)照地，如果時(shí)間戳指示錯(cuò)誤是隨機(jī)的(例如，由于阿爾法粒子)，該方法可以向錯(cuò)誤事件分配不同的優(yōu)先級(jí)，指示錯(cuò)誤事件可能不能被修復(fù)和防止。如果檢測(cè)到可修復(fù)或可防止錯(cuò)誤，則在518通過(guò)I/O比較單元產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。例如當(dāng)接收中斷時(shí)，可以通過(guò)處理器執(zhí)行合適的補(bǔ)救行為。圖6A-6B示出與圖5的方法學(xué)500相一致的一系列示意波形。在下面的更詳細(xì)描述中應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，下面參考圖2的實(shí)施例描述圖6A-6B，其中，圖6中的I/O信號(hào)602和參考信號(hào)604分別對(duì)應(yīng)于圖2中的I/O信號(hào)204/234和參考信號(hào)236。如圖6A-6B所示，該方法獲取I/O信號(hào)602和參考信號(hào)604之間的差，由此產(chǎn)生差信號(hào)606。差信號(hào)被積分以提供積分的差波形608，且基于積分的差608是否與預(yù)期的積分窗口 610具有預(yù)定關(guān)系產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。例如，如果積分差608超過(guò)了上積分閾值612或者落到下積分閾值614以下，則可以斷言錯(cuò)誤。圖6A示出沒有檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)的正常操作，而圖6B示出其中在時(shí)間618 I/O信號(hào)中的丟失的脈沖616導(dǎo)致積分差信號(hào)608落到下積分閾值614以下的示例。因而，在圖6B中，可以產(chǎn)生諸如中斷的錯(cuò)誤事件信號(hào)，使得錯(cuò)誤條件可以被適當(dāng)?shù)靥幚?。圖7-8涉及利用時(shí)間窗口來(lái)判斷時(shí)控信號(hào)是否不可接受地比預(yù)期短的時(shí)控I/O測(cè)量技術(shù)。圖7示出流程圖形式的方法700，而圖8示出與圖7的方法學(xué)相一致的一些示例波形。圖7的方法700開始于702，其中I/O信號(hào)被監(jiān)控。在704 (圖7)，該方法設(shè)置最小時(shí)間窗口(例如，圖8中的Tmin),該最小時(shí)間窗口以一種類型的邊沿(被監(jiān)控I/O信號(hào)的第一上升或下降邊沿)開始且以相對(duì)該上升或下降邊沿測(cè)量的預(yù)定時(shí)間結(jié)束。最小時(shí)間窗口的結(jié)束對(duì)應(yīng)于相對(duì)預(yù)期的I/O信號(hào)邊沿(例如圖8， 804)的最大可接受時(shí)間偏差(例如，圖8的802)。在圖8的示例中，監(jiān)控預(yù)期I/O信號(hào)邊沿 (例如，下降)與指示時(shí)間窗口的開始的邊沿(例如，上升)相對(duì)。在一些示例中，相同類型的邊沿用于開始窗口且監(jiān)控邊沿，且脈沖檢查是頻率檢查。盡管圖8僅示出一個(gè)檢查，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到可以并行實(shí)施多個(gè)這些檢查，高或低時(shí)間長(zhǎng)度或頻率覆蓋不同的故障機(jī)制。在706 (圖7)，方法700判斷被監(jiān)控信號(hào)在最小時(shí)間窗口期間是否呈現(xiàn)第二上升或下降邊沿。如果如此(在706為“是”)，則在708中可以斷言錯(cuò)誤信號(hào)，否則，監(jiān)控可以簡(jiǎn)單地在702-706繼續(xù)。注意第二邊沿不需要與第一邊沿連續(xù)，而是可以相對(duì)第一上升或下降邊沿除去預(yù)定數(shù)目的狀態(tài)變化。如圖8的第一部分所示，如果第二上升邊沿在最大可接受時(shí)間偏差802內(nèi)出現(xiàn)，則波形脈沖被認(rèn)為是有效脈沖。然而，如果第二上升邊沿在最小時(shí)間窗口 Tmin內(nèi)出現(xiàn)(S卩，在最大可接受時(shí)間偏差802之外)，則檢測(cè)到錯(cuò)誤。在圖8的示例中，因?yàn)楸O(jiān)控的I/O信號(hào)太短而發(fā)生錯(cuò)誤。圖9-10涉及利用時(shí)間窗口來(lái)判斷時(shí)控信號(hào)是否不可接受地比預(yù)期更長(zhǎng)的時(shí)控I/ 0測(cè)量技術(shù)。圖9的方法900開始于902，其中I/O信號(hào)被監(jiān)控。在904 (圖9)，該方法設(shè)置最大時(shí)間窗口(例如，圖10中的Tmax),該最大時(shí)間窗口開始于被監(jiān)控I/O信號(hào)的第一上升或下降邊沿且結(jié)束于相對(duì)該上升或下降邊沿測(cè)量的預(yù)定時(shí)間。最大時(shí)間窗口的結(jié)束對(duì)應(yīng)于相對(duì)預(yù)期的I/O信號(hào)邊沿(例如圖10，1004)的最大可接受時(shí)間偏差(例如，圖10的1002)。在906(圖9)，方法900判斷監(jiān)控的信號(hào)是否呈現(xiàn)超出最大時(shí)間窗口的第二上升或下降邊沿。如果如此(在906為“是”)，則在908可以斷言錯(cuò)誤信號(hào)，否則監(jiān)控可以在902-906 簡(jiǎn)單地繼續(xù)。注意第二邊沿不需要與第一邊沿連續(xù)，而是可以相對(duì)第一上升或下降邊沿除去預(yù)定數(shù)目的狀態(tài)變化。如圖10的第一部分所示，如果第二上升邊沿在最大可接受時(shí)間偏差1002內(nèi)出現(xiàn)， 則波形脈沖被認(rèn)為是有效脈沖。然而，如果第二上升邊沿在最大時(shí)間窗口 Tmax結(jié)束之后出現(xiàn)(即，最大可接受時(shí)間偏差1002之外)，則檢測(cè)到錯(cuò)誤。在圖10的示例中，因?yàn)楸O(jiān)控的I/ 0信號(hào)太長(zhǎng)而發(fā)生錯(cuò)誤。圖11-12涉及通過(guò)使用時(shí)間窗口將I/O信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較的方法1100。在1102 (圖11)，I/O信號(hào)和參考信號(hào)被監(jiān)控。在1104，方法100設(shè)置可接受時(shí)間窗口，該可接受時(shí)間窗口開始于參考信號(hào)的第一上升或下降邊沿，且結(jié)束于相對(duì)該第一上升或下降邊沿測(cè)量的預(yù)定時(shí)間。時(shí)間窗口的結(jié)束對(duì)應(yīng)于相對(duì)預(yù)期的I/O信號(hào)的最大可接受時(shí)間偏差。在1106，該方法判斷被監(jiān)控I/O信號(hào)是否呈現(xiàn)可接受時(shí)間窗口內(nèi)的第二上升或下降邊沿。如果如此(在508為“是”)，假設(shè)不存在錯(cuò)誤且監(jiān)控繼續(xù)。如果為否(在508為 “否”)，則斷言錯(cuò)誤信號(hào)。用于說(shuō)明目的，圖12示出參考信號(hào)1202和I/O信號(hào)的若干不同示例(1204、1206、 1208)。在參考信號(hào)邊沿，時(shí)間窗口(例如1210、1212)打開。給定時(shí)間窗口的邊沿可以關(guān)于相應(yīng)參考信號(hào)邊沿隔開(例如等距地或不等距地)，且對(duì)應(yīng)于相對(duì)參考信號(hào)的最大可接受時(shí)間偏差。在一些情形(在圖12中未示出)中，時(shí)間窗口邊沿對(duì)準(zhǔn)參考信號(hào)。第一 I/O信號(hào)1204的邊沿落在時(shí)間窗口內(nèi)。因而，假設(shè)信號(hào)1204是無(wú)錯(cuò)誤的。第二 I/O信號(hào)1206的第一邊沿也落在時(shí)間窗口 1210內(nèi)。然而，第二 I/O信號(hào)1206 的第二邊沿在時(shí)間窗口 1212開始之前出現(xiàn)。因而，第二 I/O信號(hào)1206的第二邊沿出現(xiàn)得太早，且可以斷言錯(cuò)誤信號(hào)。第三I/O信號(hào)1208的第一邊沿也落在時(shí)間窗口 1210內(nèi)。然而，第二 I/O信號(hào)1206 的第二邊沿在時(shí)間窗口 1212開始之后出現(xiàn)。因而，第二 I/O信號(hào)1206的第二邊沿出現(xiàn)得太遲，且可以斷言錯(cuò)誤信號(hào)。現(xiàn)在參考圖13，可以看出I/O比較單元1300的另一示例。像很多原先討論的實(shí)施例一樣，圖13的I/O比較單元1300將來(lái)自若干I/O信號(hào)發(fā)生器1304之一的I/O信號(hào)1302 與來(lái)自若干參考信號(hào)發(fā)生器1308之一的參考信號(hào)1306進(jìn)行比較，且基于I/O信號(hào)1302和參考信號(hào)1304是否呈現(xiàn)預(yù)定關(guān)系選擇性地?cái)嘌藻e(cuò)誤信號(hào)1310 (例如，專用中斷線上的中斷)。邏輯分析器1312、1/0事件處理機(jī)1314和歷史緩沖器1316如圖所示可操作地耦合以促進(jìn)其功能性。在操作中，第一輸入條件模塊1318 (例如第一毛刺濾波器(glitch filter))處理I/O信號(hào)1302，且第二輸入條件模塊1320 (例如第二毛刺濾波器)處理參考信號(hào)1306。 處理的信號(hào)然后被邏輯分析器1312檢查以判斷I/O信號(hào)1302是否呈現(xiàn)與參考信號(hào)1306 相關(guān)的各種錯(cuò)誤條件中的一個(gè)或更多個(gè)。例如，邏輯分析器1312可以判斷I/O信號(hào)1302 是否具有比參考信號(hào)1306更長(zhǎng)或更短的脈沖長(zhǎng)度(例如，相對(duì)于脈沖長(zhǎng)度內(nèi)的預(yù)定脈沖長(zhǎng)度需要下降)，或者可以判斷I/O信號(hào)1302是否具有比參考信號(hào)1306更高或更低的頻率。 邏輯分析器1312然后可以輸出指示檢測(cè)的任意錯(cuò)誤的相應(yīng)錯(cuò)誤代碼或錯(cuò)誤條件(132如、 1324b,…)。包括時(shí)間戳計(jì)數(shù)器1322的I/O事件處理機(jī)1314在對(duì)應(yīng)于相應(yīng)錯(cuò)誤條件的相應(yīng)時(shí)間輸出相應(yīng)時(shí)間戳值13沈。以這種方式，錯(cuò)誤代碼和相應(yīng)時(shí)間戳可以被提供到歷史緩沖器 1316。因而，用于給定錯(cuò)誤條件的時(shí)間戳指示錯(cuò)誤條件何時(shí)發(fā)生。歷史緩沖器1316從I/O事件處理機(jī)1314接收錯(cuò)誤代碼和時(shí)間戳且從邏輯分析器1312接收計(jì)時(shí)器檢查值。計(jì)時(shí)器檢查值通常提供對(duì)應(yīng)于給定錯(cuò)誤事件的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。作為具體示例，考慮I/O信號(hào)的最大脈沖長(zhǎng)度要求不大于IOms的情況，其中IOms是參考信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。在時(shí)間tl，邏輯分析器測(cè)量超過(guò)IOms的I/O信號(hào)脈沖長(zhǎng)度。因此，邏輯分析器斷言錯(cuò)誤條件1。I/O事件處理機(jī)記錄在tl的時(shí)間戳值出現(xiàn)錯(cuò)誤條件1。錯(cuò)誤條件和相應(yīng)的時(shí)間戳然后被存儲(chǔ)在歷史緩沖器中。為了幫助闡明特定錯(cuò)誤事件的特性，計(jì)時(shí)器檢查值可以指定導(dǎo)致錯(cuò)誤的I/O脈沖的特定起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。以這種方式，存儲(chǔ)錯(cuò)誤事件的精確記錄。歷史緩沖器還可以包括足夠的邏輯來(lái)分析記錄的錯(cuò)誤事件且在所選的情形中選擇性地?cái)嘌藻e(cuò)誤信號(hào)1310。盡管已經(jīng)參考一個(gè)或更多實(shí)現(xiàn)方式示出和描述了本公開，基于閱讀和理解本說(shuō)明書和附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到等價(jià)備選和修改。例如，盡管上面在汽車應(yīng)用的語(yǔ)境中在一些示例中討論了 I/O信號(hào)，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，I/O信號(hào)實(shí)際可以涉及任意類型的信號(hào)，包括計(jì)時(shí)器輸出信號(hào)和通信信號(hào)(例如SPI線、UART輸出、CAN線等)。本公開包括所有這種修改和備選且僅受所附權(quán)利要求的范圍限制。尤其是，關(guān)于上述組件(例如，元件和/或資源)執(zhí)行的各種功能，除非明確說(shuō)明，否則用于描述這種組件的術(shù)語(yǔ)旨在對(duì)應(yīng)于執(zhí)行所述組件的特定功能(例如功能上相等)的任意組件，盡管這些組件并不結(jié)構(gòu)等價(jià)于在本公開此處所述示例性實(shí)現(xiàn)方式中執(zhí)行功能的結(jié)構(gòu)。另外，盡管已經(jīng)參考若干實(shí)現(xiàn)方式其中之一公開了本公開的特定特征，這種特征可以與其他實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)或更多其他特征組合，對(duì)于任意給定或特定應(yīng)用，這可能是需要且有利的。另外，在本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求中使用時(shí)，冠詞 “一”和“一個(gè)”應(yīng)解讀為表示“一個(gè)或更多個(gè)”。再者，某種程度而言，在詳細(xì)描述或權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)“包括”、“具有”、“含有”、 “有”及其變型，這些術(shù)語(yǔ)旨在以類似于“包含”的方式被包括。
權(quán)利要求
1.一種處理系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器單元，存儲(chǔ)多個(gè)操作指令；處理單元，耦合到存儲(chǔ)器單元，其中該處理單元適于執(zhí)行對(duì)應(yīng)于相應(yīng)操作指令的邏輯操作；輸入/輸出(I/O)接口，接收第一隨時(shí)間變化波形且提供基于第一隨時(shí)間變化波形的 I/O信號(hào);比較單元，耦合到處理單元，且適于基于I/O信號(hào)是否與參考信號(hào)具有預(yù)定關(guān)系而選擇性斷言錯(cuò)誤信號(hào)，其中該預(yù)定關(guān)系在正常操作期間保持為真，但是在不期望事件發(fā)生且導(dǎo)致I/O信號(hào)和參考信號(hào)中的至少一個(gè)不期望地改變時(shí)不再保持為真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中存儲(chǔ)器單元、處理單元和比較單元全都布置在單個(gè)集成電路(IC)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理系統(tǒng)，其中，在IC的第一外部引腳上接收第一隨時(shí)間變化波形，該第一外部引腳耦合到IC外部的第一信號(hào)發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中該IC還包括參考?jí)K，適于產(chǎn)生第二隨時(shí)間變化波形，參考信號(hào)基于該第二隨時(shí)間變化波形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，還包括中斷線，可操作地耦合到比較單元且可操作來(lái)運(yùn)送基于錯(cuò)誤信號(hào)的中斷請(qǐng)求，其中在沒有不期望事件時(shí)，該比較單元遇到第一隨時(shí)間變化波形的多個(gè)連續(xù)邊沿而不斷言中斷請(qǐng)求。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理系統(tǒng)，其中該比較單元經(jīng)由中斷線向處理單元提供作為中斷請(qǐng)求的錯(cuò)誤信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理單元，其中中斷線耦合到IC的外部引腳，由此允許外部電路塊監(jiān)控外部引腳以即使在處理單元忙或不能處理錯(cuò)誤信號(hào)時(shí)仍能判斷是否斷言錯(cuò)誤信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，還包括第二 I/O接口，接收第二隨時(shí)間變化波形，參考信號(hào)基于該第二隨時(shí)間變化波形，其中該第二隨時(shí)間變化波形由第二信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，還包括歷史緩沖器，存儲(chǔ)指示I/O信號(hào)和參考信號(hào)之間的多個(gè)相應(yīng)比較是否呈現(xiàn)預(yù)定關(guān)系的多個(gè)比較結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理系統(tǒng)，還包括分析電路，分析給定時(shí)間間隔內(nèi)或給定數(shù)目的比較中的比較結(jié)果，且基于比較結(jié)果的分析選擇性斷言錯(cuò)誤信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中該比較單元包括分析電路，設(shè)置時(shí)間窗口，該時(shí)間窗口開始于參考信號(hào)的上升或下降邊沿，且結(jié)束于相對(duì)該上升或下降沿測(cè)量的預(yù)定時(shí)間，其中該分析電路基于I/O信號(hào)是否相對(duì)于時(shí)間窗口以預(yù)定方式改變其狀態(tài)而選擇性斷言錯(cuò)誤信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的處理系統(tǒng)，其中基于I/O信號(hào)的預(yù)定數(shù)目的狀態(tài)變化中的至少一個(gè)是否在時(shí)間窗口結(jié)束之前出現(xiàn)而選擇性斷言錯(cuò)誤信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的處理系統(tǒng)，其中基于I/O信號(hào)的預(yù)定數(shù)目的狀態(tài)變化中的至少一個(gè)是否在時(shí)間窗口結(jié)束之外出現(xiàn)而選擇性斷言錯(cuò)誤信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中該比較單元包括分析電路，通過(guò)積分I/O信號(hào)的電流或電壓水平與參考信號(hào)的電流或電壓水平之間的差且監(jiān)控積分差是否落在上和下積分閾值界定的預(yù)期窗口內(nèi)選擇性判斷I/O信號(hào)和參考信號(hào)是否呈現(xiàn)預(yù)定關(guān)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的處理系統(tǒng)，其中如果積分差超過(guò)上積分閾值或落到下積分閾值以下，則分析電路斷言錯(cuò)誤信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中該比較單元包括分析電路，通過(guò)設(shè)置相對(duì)參考信號(hào)的邊沿測(cè)量的時(shí)間窗口且判斷I/O信號(hào)是否具有該時(shí)間窗口內(nèi)的相應(yīng)邊沿而選擇性判斷I/O信號(hào)和參考信號(hào)是否呈現(xiàn)預(yù)定關(guān)系。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中該比較單元包括邏輯分析器，比較I/O信號(hào)和參考信號(hào)且基于該比較選擇性輸出多個(gè)錯(cuò)誤條件中的至少一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的處理系統(tǒng)，還包括I/O事件處理機(jī)，接收至少一個(gè)錯(cuò)誤條件且將時(shí)間戳與該至少一個(gè)錯(cuò)誤條件相關(guān)聯(lián)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理系統(tǒng)，還包括 歷史緩沖器，存儲(chǔ)至少一個(gè)錯(cuò)誤條件以及時(shí)間戳。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的處理系統(tǒng)，其中該邏輯分析器提供觸發(fā)至少一個(gè)錯(cuò)誤條件的數(shù)據(jù)值，且其中該數(shù)據(jù)值與至少一個(gè)錯(cuò)誤條件和時(shí)間戳一起存儲(chǔ)在歷史緩沖器中。
全文摘要
用于測(cè)量I/O信號(hào)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及嵌入式處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括存儲(chǔ)多個(gè)操作指令的存儲(chǔ)器單元和耦合到存儲(chǔ)器單元的處理單元。處理單元可以執(zhí)行對(duì)應(yīng)于相應(yīng)操作指令的邏輯操作。輸入/輸出(I/O)接口接收第一隨時(shí)間變化波形且基于第一隨時(shí)間變化波形提供I/O信號(hào)。比較單元耦合到處理單元且適于基于I/O信號(hào)是否與參考信號(hào)具有預(yù)定關(guān)系而選擇性斷言錯(cuò)誤信號(hào)，其中該預(yù)定關(guān)系在正常操作中保持為真，但是在不期望事件發(fā)生且導(dǎo)致不期望地改變I/O信號(hào)和參考信號(hào)至少之一時(shí)不再保持為真。
文檔編號(hào)G06F11/267GK102455967SQ20111033364
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者維萊拉 A., 巴倫舍恩 J., 沙伊貝爾特 K., 博納迪 O., 萊特因圖里爾 P., 布雷沃頓 S. 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司