專利名稱：防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種看門狗裝置，特別涉及一種防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，為了防止計(jì)算機(jī)軟件和計(jì)算機(jī)硬件在特殊條件下功能暫時(shí)失效，使用了一種眾所周知的看門狗裝置。如圖1所示，現(xiàn)有的看門狗裝置采用定時(shí)復(fù)位電路，在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，計(jì)算機(jī)如果沒有發(fā)出喂狗信號(hào)(即沒有檢測喂狗信號(hào))，定時(shí)器1溢出，觸發(fā)單穩(wěn)電路2輸出復(fù)位信號(hào)，迫使受監(jiān)控的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)位。現(xiàn)有的看門狗裝置的工作原理是一個(gè)可以選擇定時(shí)長度的定時(shí)器，該定時(shí)器接受上電復(fù)位時(shí)清零，以及喂狗信號(hào)清零兩種清零的操作。上電完成后，定時(shí)器就對(duì)振蕩器3輸出的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)值到達(dá)定時(shí)長度選擇電路4所設(shè)定的定時(shí)計(jì)數(shù)值時(shí)，定時(shí)器溢出，溢出脈沖啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)電路輸出一個(gè)脈寬相對(duì)固定的復(fù)位信號(hào)，該信號(hào)可以直接連接到計(jì)算機(jī)的復(fù)位輸入，迫使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位操作，并重新開始工作。通常的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由于軟件設(shè)計(jì)中不可避免的缺陷或特殊運(yùn)行狀態(tài)的出現(xiàn)， 會(huì)使計(jì)算機(jī)的中央處理器(CPU)暫時(shí)無法正常執(zhí)行程序，出現(xiàn)功能上的失效，這時(shí)，只有重新復(fù)位系統(tǒng)，才可能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)恢復(fù)正常的功能。然而，在實(shí)際的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，有些系統(tǒng)功能失效后，僅用復(fù)位操作是不能恢復(fù)的，需要斷開系統(tǒng)的電源，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有存在記憶功能部件的信息消除后，再恢復(fù)電源供電，系統(tǒng)才能恢復(fù)功能。這往往是因?yàn)榉N計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存在寄生的記憶元件或存在無復(fù)位輸入的寄存器導(dǎo)致的。還有一種問題是計(jì)算機(jī)的功能已經(jīng)失效了，但喂狗操作仍在進(jìn)行，使得看門狗裝置不能監(jiān)控到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的失效，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能從錯(cuò)誤中恢復(fù)，這種情況一般是軟件設(shè)計(jì)上的某種缺陷造成的，也有的是由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受到外界干擾，進(jìn)入到了錯(cuò)誤的程序執(zhí)行狀態(tài)引起的。由于現(xiàn)有的看門狗裝置具有上述兩個(gè)應(yīng)用問題，在特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，無法使用看門狗裝置或看門狗裝置的監(jiān)控功能被大大削弱。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置，其根據(jù)系統(tǒng)的行為決定是否要復(fù)位被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者對(duì)被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行斷電若干秒后再恢復(fù)供電的操作，以確保恢復(fù)系統(tǒng)的功能。為解決所述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置，其特征在于，防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置至少包括功能判斷裝置，其分析特征狀態(tài)和通訊線路的通訊數(shù)據(jù)，解析出被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系
3統(tǒng)的行為，從而判斷被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；特征狀態(tài)監(jiān)視裝置，其利用一組特征狀態(tài)來描述被監(jiān)視計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的行為， 通過分析這些特征狀態(tài)的變化來推斷被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；通訊監(jiān)視裝置，其根據(jù)通訊協(xié)議，從被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)中解析出特征數(shù)據(jù)，并配合特征狀態(tài)的變化行為，推斷出被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；周期性復(fù)位裝置，其進(jìn)行周期性復(fù)位；特征狀態(tài)監(jiān)視裝置、通訊監(jiān)視裝置、周期性復(fù)位裝置與功能判斷裝置連接。優(yōu)選地，所述防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置還包括復(fù)位執(zhí)行器和斷電執(zhí)行器，復(fù)位執(zhí)行器、斷電執(zhí)行器都與功能判斷裝置連接，復(fù)位執(zhí)行器用于對(duì)被監(jiān)控的系統(tǒng)實(shí)施復(fù)位的操作，斷電執(zhí)行器用于斷開被監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主電源。本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于本實(shí)用新型根據(jù)系統(tǒng)的行為決定是否要復(fù)位被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者對(duì)被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行斷電若干秒后再恢復(fù)供電的操作， 以確保恢復(fù)系統(tǒng)的功能。

圖1為現(xiàn)有的看門狗裝置的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實(shí)用新型。為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視被監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的行為，必須對(duì)被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測量和分析，找出系統(tǒng)行為的一些特征通訊的行為特征和狀態(tài)的行為特征。通過對(duì)被監(jiān)控系統(tǒng)行為特征的描述，看門狗就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被監(jiān)控系統(tǒng)行為進(jìn)行分析，進(jìn)而判斷其是否異常。如圖2所示，本實(shí)用新型防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置包括功能判斷裝置11、特征狀態(tài)監(jiān)視裝置12、通訊監(jiān)視裝置13、復(fù)位執(zhí)行器14、斷電執(zhí)行器15、周期性復(fù)位裝置16，特征狀態(tài)監(jiān)視裝置12、通訊監(jiān)視裝置13、復(fù)位執(zhí)行器14、斷電執(zhí)行器15、周期性復(fù)位裝置16都與功能判斷裝置11連接。功能判斷裝置11是一個(gè)嵌入式的中央處理器(CPU)， 利用中央處理器強(qiáng)大的計(jì)算能力和通訊能力，分析特征狀態(tài)和通訊線路的通訊數(shù)據(jù)，解析出被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的行為，從而判斷被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能。特征狀態(tài)監(jiān)視裝置12利用一組特征狀態(tài)來描述被監(jiān)視計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的行為，通過分析這些特征狀態(tài)的變化來推斷被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；特征狀態(tài)監(jiān)視中的特征狀態(tài)， 必須滿足以下條件特征狀態(tài)值的變化，能夠準(zhǔn)確描述被監(jiān)視系統(tǒng)的行為，并且這種行為代表了系統(tǒng)的主要功能。通訊監(jiān)視裝置13根據(jù)通訊協(xié)議，從被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)中解析出特征數(shù)據(jù)，并配合特征狀態(tài)的變化行為，推斷出被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；通訊監(jiān)視必須滿足以下條件通訊協(xié)議中包含有能夠唯一識(shí)別的ID號(hào)以及與系統(tǒng)主要功能的執(zhí)行相關(guān)的數(shù)據(jù)。周期性復(fù)位裝置16進(jìn)行周期性復(fù)位，從保證功能判斷裝置11 不會(huì)死機(jī)而失去監(jiān)視能力。功能判斷裝置11在周期性復(fù)位裝置16的兩次復(fù)位間隔期間，一方面通過特征狀態(tài)監(jiān)視裝置12監(jiān)視數(shù)字信號(hào)輸入電路所輸入的特征狀態(tài)，另一方面通過通訊監(jiān)視裝置13 監(jiān)視通信線路輸入電路所輸入通訊數(shù)據(jù)流。通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)通訊數(shù)據(jù)和特征狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析，判斷被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是否處于正常的狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)被監(jiān)控的系統(tǒng)異常超過一定時(shí)間未能自動(dòng)恢復(fù)，將啟動(dòng)復(fù)位執(zhí)行器14對(duì)被監(jiān)控的系統(tǒng)實(shí)施復(fù)位的操作，若已經(jīng)連續(xù)執(zhí)行三次復(fù)位操作，但被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)仍不能恢復(fù)正常工作狀態(tài)，功能判斷裝置將啟動(dòng)斷電執(zhí)行器15，斷開被監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主電源，迫使整個(gè)被監(jiān)控的系統(tǒng)完全掉電后再恢復(fù)供電工作，以便使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)。若連續(xù)三次掉電操作仍然不能使被監(jiān)控的系統(tǒng)恢復(fù)正常，將長期斷電，并給出嚴(yán)重故障指示，以防止被監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步損壞。本實(shí)用新型防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置的工作原理如下1)對(duì)被監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的行為監(jiān)視，可以通過對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視來實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到監(jiān)視其行為的目的，則要求被監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有兩個(gè)以上的特征狀態(tài)值。特征狀態(tài)值是指通過特征狀態(tài)值的組合或者一個(gè)時(shí)間序列，能夠準(zhǔn)確描述系統(tǒng)的主要功能是否正常。例如在闖紅燈電子警察系統(tǒng)中，車輛壓線圈、紅燈信號(hào)、抓拍動(dòng)作以及存儲(chǔ)動(dòng)作之間存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。 因此，可以將線圈狀態(tài)信號(hào)L、紅燈信號(hào)R、抓拍信號(hào)C和存儲(chǔ)信號(hào)S組成一組特征狀態(tài)或者一個(gè)時(shí)間序列，來表明電子警察是否在正常執(zhí)行主要的功能。在功能判斷裝置中，通過軟件分析這一組特征狀態(tài)或者這個(gè)時(shí)間序列，就可以判斷電子警察是否能正常執(zhí)行功能。2) 對(duì)被監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的行為監(jiān)視，還可以通過對(duì)其通訊行為的監(jiān)視來實(shí)現(xiàn)或者輔助實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到此目的，則要求被監(jiān)視系統(tǒng)的通訊協(xié)議中，存在至少一組以上唯一定義的數(shù)據(jù)請求和數(shù)據(jù)響應(yīng)之特征數(shù)據(jù)報(bào)。在功能判斷裝置中，分析軟件根據(jù)通訊的協(xié)議，分析通訊過程中被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)外界數(shù)據(jù)請求的響應(yīng)，了解被監(jiān)視計(jì)算機(jī)內(nèi)部的工作狀態(tài)是否正常，從而推斷被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能。例如在電子警察系統(tǒng)中，上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)，是通過一套通訊協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的，違章的信息數(shù)量、ID編號(hào)等通訊中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)與抓拍動(dòng)作存儲(chǔ)動(dòng)作之間有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。分析這些通訊數(shù)據(jù)可以推斷電子警察系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能。本實(shí)用新型在判斷出被監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，可以選擇兩種方式來完成對(duì)故障系統(tǒng)功能的恢復(fù)一、復(fù)位故障系統(tǒng)；二、對(duì)故障系統(tǒng)斷電若干秒后恢復(fù)供電。本實(shí)用新型選擇這兩種方式的依據(jù)是若三次復(fù)位不能解決問題，選擇斷電若干秒的方法，嘗試三次斷電后恢復(fù)系統(tǒng)失敗，就一直斷電，并給出系統(tǒng)嚴(yán)重故障警告指示，以防止被監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的故障進(jìn)一步擴(kuò)大。綜上所述，本實(shí)用新型根據(jù)系統(tǒng)的行為決定是否要復(fù)位被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者對(duì)被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行斷電若干秒后再恢復(fù)供電的操作，以確?；謴?fù)系統(tǒng)的功能。雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求1.一種防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置，其特征在于，防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置至少包括功能判斷裝置，其分析特征狀態(tài)和通訊線路的通訊數(shù)據(jù)，解析出被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的行為，從而判斷被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；特征狀態(tài)監(jiān)視裝置，其利用一組特征狀態(tài)來描述被監(jiān)視計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的行為，通過分析這些特征狀態(tài)的變化來推斷被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；通訊監(jiān)視裝置，其根據(jù)通訊協(xié)議，從被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)中解析出特征數(shù)據(jù)， 并配合特征狀態(tài)的變化行為，推斷出被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能； 周期性復(fù)位裝置，其進(jìn)行周期性復(fù)位；特征狀態(tài)監(jiān)視裝置、通訊監(jiān)視裝置、周期性復(fù)位裝置與功能判斷裝置連接。
2.如權(quán)利要求1所述的防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置，其特征在于，所述防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置還包括復(fù)位執(zhí)行器和斷電執(zhí)行器，復(fù)位執(zhí)行器、斷電執(zhí)行器都與功能判斷裝置連接，復(fù)位執(zhí)行器用于對(duì)被監(jiān)控的系統(tǒng)實(shí)施復(fù)位的操作，斷電執(zhí)行器用于斷開被監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主電源。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種防止計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)失效的看門狗裝置，其包括功能判斷裝置，其分析特征狀態(tài)和通訊線路的通訊數(shù)據(jù)，解析出被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的行為；特征狀態(tài)監(jiān)視裝置，其利用一組特征狀態(tài)來描述被監(jiān)視計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的行為，通過分析這些特征狀態(tài)的變化來推斷被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；通訊監(jiān)視裝置，其根據(jù)通訊協(xié)議，從被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)中解析出特征數(shù)據(jù)，并配合特征狀態(tài)的變化行為，推斷出被監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否能正常執(zhí)行功能；周期性復(fù)位裝置，其進(jìn)行周期性復(fù)位。本實(shí)用新型根據(jù)系統(tǒng)的行為決定是否要復(fù)位被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者對(duì)被監(jiān)控的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行斷電若干秒后再恢復(fù)供電的操作，以確?；謴?fù)系統(tǒng)的功能。
文檔編號(hào)G06F11/07GK202153352SQ20112023559
公開日2012年2月29日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者彭樹林, 敖小華, 沈朝暉 申請人:上海渠瀚實(shí)業(yè)有限公司