用于測量I/O信號的方法和系統技術方案

用于測量I/O信號的方法和系統。本發明專利技術的一些實施例涉及嵌入式處理系統。該系統包括存儲多個操作指令的存儲器單元和耦合到存儲器單元的處理單元。處理單元可以執行對應于相應操作指令的邏輯操作。輸入/輸出（I/O）接口接收第一隨時間變化波形且基于第一隨時間變化波形提供I/O信號。比較單元耦合到處理單元且適于基于I/O信號是否與參考信號具有預定關系而選擇性斷言錯誤信號，其中該預定關系在正常操作中保持為真，但是在不期望事件發生且導致不期望地改變I/O信號和參考信號至少之一時不再保持為真。

【技術實現步驟摘要】
用于測量I/O信號的方法和系統
技術介紹
安全工程是工程師使用冗余技術來消除錯誤出現時的不利后果的一個成長領域。 例如，空間交通工具和很多飛行器包括冗余系統，使得如果引擎控制組件在飛行時出錯，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。以類似關系，在安全規劃系統中，時控輸入/輸出(I/O)信號可以被產生且隨后被檢查以確保它們實際被正確地發送。這在很多應用中是有用的。例如，在汽車系統中，如果輸出驅動信號(例如，來自引擎控制器的點火信號)被提供到汽車引擎，反饋信號(從實際傳送到引擎的輸出驅動信號得出)可以與原始輸出驅動信號進行比較以判定輸出驅動信號實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(或者如果出現一些其他錯誤事件)，則原始驅動信號和反饋信號的比較可以檢查該錯誤，由此允許控制系統例如通過照亮驅動器儀表盤上的“檢查引擎”燈來告知司機。以這種方式，司機可以被告知發生了引擎問題(例如，火花塞不點火)，且然后可以對車輛進行保養以修補任意相應問題。盡管在一些情況中常規時控I/O技術就足夠，專利技術人意識到它們在很多情況中是不理想的。例如，在原先的時控I/O解決方案中，中斷服務例行程序(ISR)形式的軟件在輸出驅動信號的每個邊沿比較輸出驅動信號和反饋信號。因為針對輸出驅動信號的每個邊沿實施ISR，重復的ISR代表系統微處理器上的巨大負荷。這樣，專利技術人意識到ISR形成了很多現有控制系統的處理瓶頸。因此，專利技術人建議了用于產生和測量時控I/O信號的改善技術。附圖說明圖1是說明根據一些實施例的I/O比較單元的框圖。圖2-4說明根據一些實施例的嵌入式系統配置的框圖，其中每個嵌入式系統配置包括I/O比較單元。圖5是示意根據一些實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明圖5的流程圖。圖7是示意根據一些實施例使用相對上升邊沿或下降邊沿測量的最小時間窗口的方法的流程圖。圖8示出一些示例性波形以說明圖7的流程圖。圖9是描述根據一些實施例使用相對上升邊沿或下降邊沿測量的最大時間窗口的方法的流程圖。圖10示出一些示例性波形以說明圖9的流程圖。圖11是示意根據一些實施例使用相對上升邊沿或下降邊沿測量的時間窗口比較 I/O信號和參考信號的方法的流程圖。圖12示出一些示例性波形以說明圖11的流程圖， 圖13是說明根據另一實施例的I/O比較單元的框圖。具體實施例方式現在參考附圖描述主張的主題，其中貫穿附圖，相同的附圖標記用于表示相似的元件。在下面的描述中，用于解釋目的，提出了各種特定細節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節實現。本公開的一些實施例涉及用于測量I/O信號的I/O比較單元。I/O比較單元實現為諸如汽車或工業系統的嵌入式系統內的硬件模塊，且針對錯誤監控時控I/O信號。盡管一些原先的解決方案在每個輸出信號邊沿處理中斷(其正如專利技術人所意識到的，在很多方面成為處理“瓶頸”)，本專利技術I/O比較單元可以以相對自洽(autonomous)的方式監控時控 I/O信號，且在I/O比較單元檢查到I/O信號中的錯誤時斷言(assert)中斷。與原先的解決方案相比，這可能導致中斷處理的數量的減少。此外，中斷處理的這種減少允許系統增加時控I/O信號的頻率(例如，因為用于信號的邊沿之間的間隔現在可以更靠近而不使處理器過載)。在汽車應用中，這種頻率增加可以“平滑”引擎驅動信號，且與原先的實現方式相比，允許驅動信號的每個脈沖向發動機傳送較少的功率。通過針對每個脈沖給發動機使用稍少的功率，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現的每加侖里程數，以及例如，在汽車和/ 或其他系統中提供其他益處。現在參考圖1，可以看出根據一些實施例的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108的一部分，該嵌入式系統108包括存儲器單元110、處理單元112和I/O接口 114。控制總線116和數據總線118可操作地耦合這些組件，然而，應當意識到所述總線配置僅是示例性總線配置且可以預期任意數目的其他總線配置落在本公開的范圍內。在一些實施例中，在單個集成電路上形成整個嵌入式系統108，不過嵌入式系統108也可以分布在若干不同集成電路上。在操作中，存儲器單元110存儲被處理單元112檢索和執行的多個操作指令(例如，軟件或固件指令)。這些指令可以導致處理單元112 (或一些其他組件)向寄存器組104 寫入，由此導致分析電路102監控I/O接口 114上的I/O信號120?；贗/O信號120是否具有與參考信號122的預定關系，I/O比較單元100選擇性地斷言(assert)諸如中斷的錯誤信號1對。典型地，不期望的事件(例如，阿爾法粒子沖擊比較單元110、松動連接或故障晶體管)可以導致I/O信號120和/或參考信號122中的不期望的變化。在正常操作中，I/O信號120和參考信號122呈現預定關系，然而，注意在不期望事件中，預定關系不再成立。因而，基于是否滿足預定關系，分析電路102可以觸發錯誤信號124，使得可以采取合適的校正行為。在一些實施例中，不是針對每個不期望事件斷言錯誤信號124，歷史緩沖器106可以存儲多個比較(例如，對應于多個不期望的事件/錯誤)以便進一步分析。分析電路102 然后可以檢查給定時間間隔或給定比較數目內不期望的事件/錯誤的數目。這樣，還可以基于多個不期望事件和其間的關系的分析斷言錯誤信號124，而不是簡單地基于單個不期望事件的發生。此處參考圖5-11進一步討論用于信號比較的若干更詳細的方法。然而，在討論這些更詳細的方法之前，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配置。在下面的詳述中應當意識到，在這些配置的每一個中，I/O比較單元耦合到分別產生第一和第二隨時間變化波形的第一和第二波形發生器。I/O比較單元基于第一和第二波形是否呈現其間的預定關系選擇性地斷言錯誤信號。盡管這些嵌入式系統配置中的每一個典型地包括處理單元和存儲器單元(如圖1所示)，為清晰起見，圖2-4 省略了這些組件。另外，應當意識到，第一和第二波形以及I/O和參考信號可以以不同于描述的各種方式互換。圖2的嵌入式系統200包括將來自第一信號發生器206的I/O信號204與來自第二信號發生器210的參考信號208進行比較的I/O比較單元202?；谠摫容^，I/O比較單元202選擇性地斷言錯誤信號212，該錯誤信號可以將其自己顯現為線214上的中斷，使得可以采取行為來補救檢測的錯誤。在所述實施例中，所述組件中的若干個在集成電路(IC) 215上形成，而其他組件(例如驅動器216和負載218)可以位于IC外部且經由包括多個外部IC引腳222的I/O接口 220耦合到IC0更具體而言，第一信號發生器206包括微處理器(未示出)，該微處理器對第一計時器單元2M進行編程以向第一 I/O邏輯塊2 提供命令信號226。基于命令信號226，第一 I/O邏輯塊2 產生輸出驅動信號230 (例如，脈沖寬度調制信號)，該信號然后被提供到驅動器216。然后在第二 I/O邏輯塊2本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：J巴倫舍恩，O博納迪，S布雷沃頓，P萊特因圖里爾，K沙伊貝爾特，A維萊拉，
申請(專利權)人：J巴倫舍恩，O博納迪，S布雷沃頓，P萊特因圖里爾，K沙伊貝爾特，A維萊拉，
類型：發明
國別省市：