[發(fā)明專利]單片機(jī)檢測電路及相應(yīng)的檢測的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911412778.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113127273B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王桑;謝興華
• 申請（專利權(quán)）人: 華潤微集成電路（無錫）有限公司
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22;G06F11/30
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

本發(fā)明涉及一種單片機(jī)檢測電路及相應(yīng)的檢測的方法，其中，通過對中央處理器輸送至程序存儲器的PC地址的準(zhǔn)確性以及程序存儲器輸出的指令數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行校驗，保證了實(shí)時監(jiān)測指令運(yùn)行是否正常，杜絕因為指令運(yùn)行錯誤導(dǎo)致的中央處理器工作混亂的情況發(fā)生，可以及時地檢驗出電路的異常，避免系統(tǒng)在發(fā)生故障后還持續(xù)運(yùn)行，造成更嚴(yán)重地?fù)p壞。采用該單片機(jī)檢測電路及相應(yīng)的檢測的方法進(jìn)行檢測，可采用較少的邏輯進(jìn)行檢測，從而具備較快的檢測速度，且通過較全面的監(jiān)測中央處理器運(yùn)行過程及對應(yīng)的程序存儲器數(shù)據(jù)中的指令部分?jǐn)?shù)據(jù)，防止出現(xiàn)不該有的功能設(shè)置，具備安全、可靠、效率高的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及單片機(jī)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種單片機(jī)檢測電路及相應(yīng)的檢測的方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路的發(fā)展，世界各地的監(jiān)管機(jī)構(gòu)對單片機(jī)(MCU)的安全性要求不斷提高，有家電用單片機(jī)(MCU)的標(biāo)準(zhǔn)，汽車用單片機(jī)(MCU)的標(biāo)準(zhǔn)，以保護(hù)用戶免受傷害和機(jī)器本身的損壞。單片機(jī)的程序運(yùn)行穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)的安全性是設(shè)計者在不同的運(yùn)行環(huán)境中所必須考慮的問題，而最易遇到的問題是單片機(jī)受干擾后CPU會遇到如下情況：

情況1：CPU進(jìn)入一些未知的區(qū)域；

情況2：程序存儲器里的數(shù)據(jù)讀取錯誤導(dǎo)致后續(xù)執(zhí)行錯誤，數(shù)據(jù)由操作碼和操作數(shù)組成，操作碼錯誤輕則影響寄存器數(shù)據(jù)錯誤，重則會導(dǎo)致CPU失控，操作數(shù)錯誤則直接導(dǎo)致寄存器數(shù)據(jù)錯誤，兩者數(shù)據(jù)的區(qū)別在于操作碼是CPU內(nèi)核固定的項目，數(shù)據(jù)范圍是確定的，操作數(shù)則是用戶設(shè)置的，數(shù)據(jù)范圍不確定的。

一旦單片機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)問題，可能就會對運(yùn)行設(shè)備帶來損壞，例如：

在電機(jī)應(yīng)用的環(huán)境中，干擾較大，程序跑飛會造成電機(jī)不能正常工作，停轉(zhuǎn)后若不能及時停機(jī)而使驅(qū)動處于持續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)，易導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱而損壞，甚至造成更加惡劣的后果。

綜上所述，上述設(shè)備，整機(jī)系統(tǒng)的抗干擾性至關(guān)重要，對于單片機(jī)而言，有必要在CPU程序跑飛后第一時間采取應(yīng)急措施。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用軟件陷阱和軟件看門狗來提示系統(tǒng)運(yùn)行不正常，其運(yùn)行流程如圖1所示，采用這種軟件監(jiān)測方法，一旦中央處理器(CPU)執(zhí)行出錯，電路的執(zhí)行是不確定的，可能跳轉(zhuǎn)到非正常程序區(qū)，看門狗定時器(WDT)則可能不能及時清0而溢出復(fù)位，或者進(jìn)入軟件陷阱，執(zhí)行死循環(huán)，也有可能又從非正常程序區(qū)調(diào)到正常程序區(qū)，就可能錯過了這次異常的捕捉，無法及時處理。

由于上述軟件保護(hù)方法需要一定時間才能令電路檢測出故障，并且不能確保檢測到異常的時刻為第一次出現(xiàn)的異常的時刻，可能會導(dǎo)致處理不及時。這種方法應(yīng)用于對發(fā)現(xiàn)故障的時間要求不高的情況下還能適用，但如果是連續(xù)運(yùn)行或環(huán)境惡劣的狀況時往往不能滿足時效性的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點(diǎn)，提供了一種性能穩(wěn)定，測試速度快的單片機(jī)檢測電路及相應(yīng)的檢測的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的單片機(jī)檢測電路及相應(yīng)的檢測的方法如下：

該單片機(jī)檢測電路，其主要特點(diǎn)是，所述的單片機(jī)檢測電路包括：

地址比較和程序存儲器的指令比較模塊，與中央處理器及程序存儲器相連接，用于對所述的中央處理器輸送至所述的程序存儲器的PC地址以及程序存儲器輸出的指令數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗。

較佳地，所述的地址比較和程序存儲器的指令比較模塊包括地址比較子模塊和指令比較子模塊；

所述的地址比較子模塊的輸入端用于接收所述的PC地址，所述的地址比較子模塊的輸出端輸出對所述的PC地址的校驗結(jié)果；

所述的指令比較子模塊的輸入端用于接收所述的程序存儲器輸出的數(shù)據(jù)，所述的指令比較子模塊的輸出端輸出對所述的程序存儲器輸?shù)臄?shù)據(jù)中的所述的指令數(shù)據(jù)的校驗結(jié)果。