專利名稱：用于支撐和監(jiān)視微控制器的電路裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及支撐和監(jiān)視微控制器的電路裝置和方法。該電路裝置構建在微控制器外部，包括用于監(jiān)視微控制器的監(jiān)察電路(看門狗電路)和中斷電路，該監(jiān)察電路在監(jiān)察周期內沒有被微控制器復位時輸出一個誤差信號，該中斷電路在處理中斷事件時輸入重要的系統(tǒng)消息到微控制器。
當今，特別是汽車工業(yè)中的現(xiàn)代控制設備或微控制器中的軟件，作為一個規(guī)則，被監(jiān)察電路或復位電路監(jiān)視。在無錯操作時，監(jiān)察電路在給定的時間窗口即監(jiān)察周期內被控制設備或微控制器定期復位。如果沒有發(fā)生定期復位，那么檢測到誤差，監(jiān)察電路輸出一個相應的誤差信號。例如該誤差信號可以觸發(fā)控制設備或微控制器的重新啟動。
因此，控制設備的軟件必須不超過監(jiān)察周期內給定的最大運行時間。這方面，例如涉及中斷這樣的不可預知事件的處理是有問題的。例如為了確保遵守最大運行時間，軟件設計者可以限制每個監(jiān)察周期處理的中斷的數(shù)目。
如果在一個監(jiān)察周期發(fā)生多個中斷，這可能就是最后的中斷必須等待直到下一個監(jiān)察周期開始的情況。因為中斷事件的不可預知性，中斷的直接處理是不可能的。因此非常緊急的中斷事件(例如電源電壓丟失)不再被及時處理的風險增加，這意味著重要系統(tǒng)消息或數(shù)據(jù)可能丟失。
原則上，對于微處理器存在兩種不同方法處理輸入的消息。輪詢方法中，指向微處理器的消息被存儲在一個緩沖器中，該處理器定期檢查以察看需要處理的消息是否已經到達。該方法具有這樣的缺點如果處理器相對來講很少檢查緩沖器，在消息到達和對其處理之間可能經歷了很長時間。另一方面，如果處理器相對頻繁地檢查，消息的響應時間縮短，但頻繁的檢查導致對處理器的計算時間要求很高，這樣留給其他任務的時間就較少。
第二種方法中，輸入的消息觸發(fā)一個中斷，它中斷處理器正在運行的程序以處理接收到的消息。該方法具有這樣的優(yōu)點消息的響應時間很短，當消息實際存在時處理器僅被處理一條消息占用。然而，其缺點在于當消息相對頻繁地到達時運行的程序持續(xù)被中斷。
為了能夠在多處理器環(huán)境中有效地交換消息，O.Maquelin，G.R.Gao，H.H.J.Hum，K.B.Theobald和X.Tian在1996年5月的23rdAnnual International Symposium on Computer Architecture，Philadelphia，Pennsylvania，U.S.A的179-188頁上發(fā)表的文章“Polling WatchdogCombining Polling and Interrupts forEfficient Message Handling”中提出根據(jù)輪詢方法定期讀出輸入消息和在每個消息到達的同時啟動監(jiān)察器而消除上述兩個方法的缺點，該監(jiān)察器確保了已經接收的消息的響應時間不超過設定值。如果消息在正常工作時間處理，則監(jiān)察器停止。否則，監(jiān)察器觸發(fā)一個中斷，它迫使處理器立即處理該消息。這樣，處理器工作量保持在低的水平，同時確保了消息的響應時間不超過給定數(shù)值。
美國專利US 6 505 298 B1公開了一種設備，它能夠通過監(jiān)察器監(jiān)視一個操作系統(tǒng)。監(jiān)察器周期性地啟動一個中斷程序，這可以通過訪問特定寄存器獲得而不管操作系統(tǒng)是否仍在正確工作。如果情況不符，計算機復位。在該專利說明書中沒有提出特定的中斷控制。
本發(fā)明的一個目的是提供一種上述類型的改進的控制電路，使用該控制電路，中斷處理和監(jiān)視操作可以正確地結合。
該目的通過具有權利要求1或2中指定特征的控制電路以及具有權利要求9或權利要求10中指定方法步驟的方法實現(xiàn)。
此外，第一方面，本發(fā)明基于這樣的事實，在上面討論類型的控制電路中，監(jiān)察電路與中斷電路相連，并且它們以這樣的方式配合中斷電路在監(jiān)察周期內最多輸入預定數(shù)目的中斷事件到微控制器。每個監(jiān)察周期內中斷的數(shù)目由硬件裝置限制。
根據(jù)第二方面，其中中斷電路包括各種中斷源，本發(fā)明建立在現(xiàn)有技術之上，其中中斷源指定優(yōu)先級，而且對于至少一個優(yōu)先級，設置每個監(jiān)察周期內的預定最大數(shù)目的中斷事件。監(jiān)察電路與中斷電路相連，并以這種方式配合對于設定最大數(shù)目的優(yōu)先級，中斷電路在監(jiān)察周期內最多輸入該最大數(shù)目的相關中斷源的中斷事件到微控制器，對于沒有設定最大數(shù)目的優(yōu)先級，輸入所有相關中斷源的中斷事件到微控制器。這樣至少對于一個優(yōu)先級，每個監(jiān)察周期內中斷的數(shù)目由硬件裝置限制。
這樣，僅給定限制定額的中斷可以指定具有固定最大數(shù)目的優(yōu)先級。通過累加每個優(yōu)先級的最大數(shù)目，軟件設計者可以可靠地評估每個監(jiān)察周期的總中斷數(shù)目。由此中斷事件的發(fā)生在相當程度上是可以計算的，所以能夠快速和直接處理中斷。為中斷源指定不同優(yōu)先級具有其他優(yōu)勢，即不同中斷組可以相互分離，以便防止單個中斷源妨礙整個中斷系統(tǒng)。
本發(fā)明的優(yōu)選研發(fā)方案和進一步的實施例由從屬權利要求3到8給出。
根據(jù)權利要求3的優(yōu)選研發(fā)方案，優(yōu)先級包括最高優(yōu)先級，對于該最高優(yōu)先級沒有設置最大數(shù)目。特別緊急的中斷可以設定為該優(yōu)先級，甚至當所有其他級的中斷定額已經用完時它仍能被快速處理。
根據(jù)權利要求4的優(yōu)選措施，每個中斷源要么指定為最高優(yōu)先級要么指定為第二、較低優(yōu)先級，對于該第二、較低優(yōu)先級設置預定最大數(shù)目。尤其是，第二優(yōu)先級的最大數(shù)目可以是1，使得在每個監(jiān)察周期僅可以觸發(fā)單個相對不重要的中斷。這確保了微控制器總是快速響應最高優(yōu)先級的重要中斷，不被較不重要的中斷的處理妨礙。
根據(jù)權利要求5的優(yōu)選其他實施例，電路裝置是收發(fā)器，它包括所有外圍元件以構成總線節(jié)點。
尤其是，該電路裝置可以包括微控制器的電壓電源，如權利要求6所述。
根據(jù)權利要求7所述的優(yōu)選其他實施例，電源電壓的失效構成最高優(yōu)先級的中斷源。該措施確保了甚至在最大數(shù)目的其他中斷源的中斷已經到達時，微控制器仍可以在正常工作時間對這樣的失效進行響應。
根據(jù)權利要求8的優(yōu)選實施例，提供非易失性存儲器，在電源電壓失效事件中微控制器存儲重要的數(shù)據(jù)在該非易失性存儲器中。因為微控制器電壓一般由電容器緩沖，如果相應的中斷命令在正常工作時間處理，則存在足夠的時間執(zhí)行這種數(shù)據(jù)存儲。
權利要求9和10分別是關于支撐和監(jiān)視根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面的微控制器的方法。
參考附圖
中示出的實施例實例，本發(fā)明將得到進一步描述，然而本發(fā)明不受這些附圖的限制。單個圖示畫出了微控制器的示意性框圖，該微控制器由根據(jù)本發(fā)明實施例實例的基本芯片(base chip)支撐和監(jiān)視。
單個圖示是基本芯片100的框圖，其支撐和監(jiān)視微控制器10?；拘酒?00是收發(fā)器，它包括所有的外圍元件以構成總線節(jié)點，例如監(jiān)察器、復位邏輯和微控制器10的電源電壓?；拘酒?00用監(jiān)察器監(jiān)視軟件并通過數(shù)據(jù)線12在中斷的幫助下告知微控制器10系統(tǒng)中的重要處理過程。
基本芯片100的監(jiān)察器由微控制器10通過連接線14在每個監(jiān)察周期后復位。如果沒有及時復位，監(jiān)察電路檢測一個誤差并輸出相應的誤差信號。
可以產生中斷的硬件耦合到該監(jiān)察器。根據(jù)本發(fā)明，該硬件的不同中斷源分成優(yōu)先級，每個優(yōu)先級在每個監(jiān)視周期具有給定的中斷定額。僅最高優(yōu)先級(指定給最重要的中斷源)具有不受限制的定額。這樣，軟件設計者可以可靠地評估每個監(jiān)察周期的總中斷數(shù)目。
例如重要的系統(tǒng)消息可能是電池電壓失效。因此電池誤差中斷指定為最高優(yōu)先級，這樣甚至在所有其他優(yōu)先級的中斷定額已經用完時仍能足夠快速地處理。因為微控制器10的電源由電容器(未示出)緩沖，在這種情況下重要的數(shù)據(jù)仍可以在非易失性存儲器16中快速存儲。
盡管特別參考優(yōu)選實施例實例已經闡述和描述了本發(fā)明，但很明顯對于本領域技術人員來說，可以不偏離本發(fā)明的概念和范圍進行形式和細節(jié)上的修改。因此，本發(fā)明的公開說明不起限制作用，而是意欲說明下面權利要求中所述的本發(fā)明的范圍。
參考數(shù)字列表10 微控制器12 到微控制器的數(shù)據(jù)線14 用于復位監(jiān)察器的連接線16 非易失性存儲器100 基本芯片
權利要求
1.一種支撐和監(jiān)視微控制器的電路裝置(100)，該電路裝置構建在微控制器(10)的外部，具有-監(jiān)視微控制器(10)的監(jiān)察電路，如果在監(jiān)察周期內沒有被微控制器(10)復位(14)，則該電路輸出一個誤差信號，以及-中斷電路，當處理中斷事件時，其輸入(12)重要系統(tǒng)消息到微控制器(10)，其特征在于監(jiān)察電路與中斷電路相連，并且它們以中斷電路在監(jiān)察周期內至多輸入預定數(shù)量的中斷事件到微控制器(10)的方式配合。
2.一種支撐和監(jiān)視微控制器的電路裝置(100)，該電路裝置構建在微控制器(10)的外部，具有-監(jiān)視微控制器(10)的監(jiān)察電路，如果在監(jiān)察周期內沒有被微控制器(10)復位(14)，該電路輸出一個誤差信號，以及-具有各種中斷源的中斷電路，當處理中斷事件時，其輸入(12)重要系統(tǒng)消息到微控制器(10)，其特征在于中斷源指定優(yōu)先級，為至少一個優(yōu)先級設定每個監(jiān)察周期內的預定最大數(shù)目的中斷事件，以及監(jiān)察電路與中斷電路相連，它們以下列方式配合，其中中斷電路-對于具有設定最大數(shù)目的優(yōu)先級，一個監(jiān)察周期內至多輸入該最大數(shù)目的相關中斷源的中斷事件到微控制器(10)，以及-對于沒有設定最大數(shù)目的優(yōu)先級，輸入所有的相關中斷源的中斷事件到微控制器(10)。
3.如權利要求2所述的電路裝置(100)，其特征在于優(yōu)先級包括一個最高優(yōu)先級，對于該最高優(yōu)先級沒有設定最大數(shù)目。
4.如權利要求3所述的電路裝置(100)，其特征在于每個中斷源要么指定為最高優(yōu)先級，要么指定為第二較低優(yōu)先級，對于該第二優(yōu)先級設定預定最大數(shù)目。
5.如前面任何一個權利要求所述的電路裝置(100)，其特征在于電路裝置(100)是收發(fā)器，其包括所有外圍元件以構成總線節(jié)點。
6.如前面任何一個權利要求所述的電路裝置(100)，其特征在于電路裝置(100)包括用于微控制器的電壓電源。
7.如權利要求3或回引權利要求3的權利要求所述的電路裝置(100)，其特征在于電源電壓的失效構成最高優(yōu)先級的中斷源。
8.如權利要求7所述的電路裝置(100)，其特征在于提供非易失性存儲器(16)，在電源電壓失效的事件中微控制器(10)存儲重要數(shù)據(jù)在非易失性存儲器(16)中。
9.一種支撐和監(jiān)視微控制器的方法，其中-微控制器被監(jiān)察電路監(jiān)視，如果在監(jiān)察周期內沒有被微控制器復位則該監(jiān)察電路輸出一個誤差信號，和-當處理中斷事件時，重要系統(tǒng)消息被中斷電路輸入到微控制器，其特征在于監(jiān)察電路和中斷電路以在一個監(jiān)察周期內中斷電路至多輸入預定數(shù)目的中斷事件到微控制器的方式配合。
10.一種支撐和監(jiān)視微控制器的方法，其中-微控制器被監(jiān)察電路監(jiān)視，如果在監(jiān)察周期內沒有被微控制器復位則該監(jiān)察電路輸出一個誤差信號，和-當處理中斷事件時，重要系統(tǒng)消息被具有各個中斷源的中斷電路輸入到微控制器，其特征在于中斷源指定優(yōu)先級，為至少一個優(yōu)先級設定每個監(jiān)察周期的預定最大數(shù)目的中斷事件，以及監(jiān)察電路與中斷電路以下列方式配合，其中微控制器-對于具有設定最大數(shù)目的優(yōu)先級，每個監(jiān)察周期內中斷電路至多輸入該最大數(shù)目的中斷事件到微控制器，以及-對于沒有設定最大數(shù)目的優(yōu)先級，中斷電路輸入相關中斷源的所有中斷事件到微控制器。
全文摘要
一種支撐和監(jiān)視微控制器的電路裝置，其構建在微控制器的外部，該電路裝置包括用于監(jiān)視微控制器的監(jiān)察電路和中斷電路，該監(jiān)察電路在監(jiān)察周期沒有被微控制器復位時輸出一個誤差信號，該中斷短路在處理中斷事件時輸入重要系統(tǒng)消息到微控制器。為了正確結合中斷處理和監(jiān)察操作，該監(jiān)察電路與中斷電路相連，并且它們以中斷電路在監(jiān)察周期內至多輸入預定數(shù)量的中斷事件到微控制器的方式配合。
文檔編號G06F11/30GK1842774SQ200480024415
公開日2006年10月4日 申請日期2004年8月17日 優(yōu)先權日2003年8月27日
發(fā)明者M·瓦納 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司