用于检测电子系统中的故障的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于检测电子信号处理系统中的故障的方法，该电子信号处理系统具有信号处理路径和信号处理路径的至少一个冗余版本，该信号处理路径包括用于执行给定功能的可配置功能单元，该信号处理路径的至少一个冗余版本包括用于执行给定功能的对应可配置功能单元，该方法包括：为信号处理路径中的功能单元配置第一操作点以用于执行给定功能，为信号处理路径的冗余版本中的对应功能单元配置第二操作点，第二操作点与第一操作点不同，但允许执行给定功能，将相同的输入信号应用于功能单元和对应功能单元，对由功能单元产生的第一输出信号与由对应功能单元产生的第二输出信号进行比较，从比较中导出故障指示。

A Method for Detecting Faults in Electronic Systems

【技术实现步骤摘要】
用于检测电子系统中的故障的方法专利
本专利技术总体上涉及用于检测在包括冗余电路的电子系统中遇到的常见原因故障的

技术介绍
在安全关键环境(例如汽车应用)中使用电子系统需要这种电子系统的可靠操作，从而依赖于电子系统的操作来避免人员的风险。考虑具有安全等级要求的电子电路作为示例，例如，ASIL要求(ASIL代表AutomotiveSafetyIntegrityLevel：汽车安全完整性等级)，由ISO26262-道路车辆功能安全标准定义的风险分类方案。术语“功能安全”在ISO26262中定义为“没有由于电气或电子系统的故障行为导致的危险而产生的不合理风险”。这种电子电路需要在例如单点故障(即导致整个电路停止工作或向其他子单元提供故障信息使得子系统或整个系统出问题的故障)的情况下采取措施以最小化或防止安全目标违规的风险。用于最小化安全目标违规风险的一种措施是实现冗余功能单元(例如冗余信号处理块)。就开发努力而言这种措施是有利的，因为在系统中简单地多次实现单个开发的功能单元(例如电路块和布局)。通过将相同的输入信号施加到冗余功能单元并比较单元的输出信号，如果输出信号不等式超过预定限制，则可以推断出故障。图1给出了现有技术中已知的冗余信号处理链的例子。图1中的电路包括具有功能块FU1的处理链和具有对应的三链功能块FU2的冗余处理链，该示例中的功能块FU1包含三个信号处理单元(例如放大器、比较器、ADC)。差分信号处理在图1中被应用。因此，需要共模基准信号(共模电压VCM，即差分电压信号的中心电压电平)。该电压VCM例如定义给定信号处理单元的操作点(工作点)。取决于电路拓扑结构，信号处理链中每种类型的信号处理单元(SPU)可能需要独立的VCM(例如，SPU1.1用的VCM1、SPU1.2用的VCM2、SPU1.3用的VCM3)，但有几个SPU或者每个SPU类型的VCM显然也可以是相同的(例如VCM1＝VCM2＝VCM3或VCM1＝VCM2<>VCM3)。对于冗余信号处理链也是如此，其中应用了相同的VCM1、VCM2和VCM3。然后，系统故障指示单元(FISY)可以通过比较输出信号1和输出信号2来识别该方案中存在的所有SPU中的相关单点故障。此类冗余系统的剩余风险和检测方式是常见原因故障。常见原因故障以类似方式影响冗余功能单元(例如，由制造工艺不足、或像电磁兼容性(EMC)干扰、静电放电(ESD)干扰或超过规定的温度限制的条件那样的关键性环境条件引起)。对输出信号的影响也可类似，且在该情况下通过比较输出信号来检测故障是不可能的。专利申请US2016/365213涉及可能导致两个冗余电路同时失灵或故障的故障(称为相关故障)。它提供了一种促进检测干扰参数在预定范围之外的解决方案。这种干扰参数例如可引起冗余电路中的相关故障，例如冗余电路被布置在同一基板上。通过对干扰参数敏感的感测元件检测干扰参数。该感测元件和相关电路也可能涉及更高的成本。因此，需要一种用于在电子系统中检测故障，特别是常见原因故障的方法，其中避免了需要用于测量干扰的设备。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是提供在电子处理系统中降低故障、特别是常见原因故障的风险。上述目的通过根据本专利技术的解决方案来完成。在第一方面，本专利技术涉及一种用于检测电子信号处理系统中的故障的方法，该电子信号处理系统具有信号处理路径和所述信号处理路径的至少一个冗余版本，该信号处理路径包括用于执行给定功能的可配置功能单元，该信号处理路径的至少一个冗余版本包括用于执行所述给定功能的对应可配置功能单元，该方法包括：为所述信号处理路径中的所述功能单元配置第一操作点以用于执行所述给定功能，为所述信号处理路径的所述冗余版本中的对应功能单元配置第二操作点，所述第二操作点与所述第一操作点不同，但允许执行所述给定功能，将相同的输入信号应用于所述功能单元和所述对应功能单元，对由所述功能单元产生的第一输出信号与由所述对应功能单元产生的第二输出信号进行比较，从所述比较中导出故障指示。所提出的解决方案确实允许降低常见原因故障的风险，因为它通过比较两个冗余路径的输出信号产生故障的指示。该方法在两个支路之间施加了操作点的差异，接着可以利用该差异来确定可能的故障。在优选实施例中，所述第一操作点和所述第二操作点中的至少一个是可编程的。这允许取决于实际条件对操作点使用不同的级别。有利地，所述第一操作点和所述第二操作点中的至少一个在运行时间是可适应的。这种变化可能发生在例如当观察到信号处理系统操作所处的外部条件的变化时。例如，可以通过系统的更高级别的控制单元来完成适应。在本专利技术的实施例中，接下来在电子信号处理系统中进一步处理故障指示。优选地，该比较包括在第一输出信号和第二输出信号之间产生差异并将该差异与参考值进行比较。同样地，参考值可以是可编程参数。参考值也可以由系统的较高级别的控制单元设置。参考值也可以是校准过程的结果。在其他实施例中，信号处理路径包括在产生第一输出信号的功能单元之前的一个或多个其他功能单元，并且信号处理路径的至少一个冗余版本包括一个或多个对应其他功能单元。有利地，该输入信号是差分信号。然后，功能单元优选地接收第一共模信号，并且对应功能单元接收与第一共模信号不同的第二共模信号。在某些实施例中，对施加到功能单元的差分信号的正输入和负输入执行比较。这提供了额外的检查。然后，该比较可以包括对正输入和负输入求和并将该总和与第一共模信号的两倍进行比较。对冗余路径可以采用类似的方法步骤，从而在比较中采用第二共模信号。在其他实施例中，除了“主”信号处理路径之外，电子信号处理系统还具有两个或更多个信号处理路径的冗余版本，并且比较的输出信号被成对地比较。然后可以基于对成对比较的多数决定导出故障指示。在这些实施例中，信号处理系统可以继续工作，因为只有故障信号路径被关闭。额外的故障信号可以被标记。在另一个实施例中，受故障指示影响的信号处理路径及其冗余版本中的一个或多个被取消服务。错误信息可以被标记。有利地，当执行所提出的方法中的比较步骤以决定故障指示时，可以设置可编程阈值。在另一方面，本专利技术涉及一种电子信号处理系统，具有信号处理路径和所述信号处理路径的至少一个冗余版本，该信号处理路径包括用于执行给定功能的可配置功能单元，该信号处理路径的至少一个冗余版本包括用于执行给定功能的对应可配置功能单元，该电子信号处理系统被布置用于为信号处理路径中的功能单元配置第一操作点并且为信号处理路径的冗余版本中的对应功能单元配置第二操作点，第二操作点与第一操作点不同，但允许执行给定功能，并且该电子信号处理系统被进一步布置用于将由功能单元产生的第一输出信号与由对应功能单元产生的第二输出信号进行比较，并用于从比较中导出故障指示。出于对本专利技术以及相对现有技术所实现的优势加以总结的目的，上文已描述了本专利技术的某些目的和优势。当然，应理解，不一定所有此类目的或优势都可根据本专利技术的任何特定实施例来实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本专利技术可按实现或优化如本文中所教导的一个优势或一组优势的方式来具体化或执行，而不一定要实现如本文可能教导或建议的其他目的或优势。参考本文以下描述的(多个)实施例，本专利技术的上述和其他方面将是显而易见的和可阐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测电子信号处理系统中的故障的方法，该电子信号处理系统具有信号处理路径和所述信号处理路径的至少一个冗余版本，所述信号处理路径包括用于执行给定功能的可配置功能单元，所述信号处理路径的至少一个冗余版本包括用于执行所述给定功能的对应可配置功能单元，所述方法包括：为所述信号处理路径中的所述功能单元配置第一操作点以用于执行所述给定功能，为所述信号处理路径的所述冗余版本中的所述对应所述功能单元配置第二操作点，所述第二操作点与所述第一操作点不同，但允许执行所述给定功能，将相同的输入信号应用于所述功能单元和所述对应功能单元，对由所述功能单元产生的第一输出信号与由所述对应功能单元产生的第二输出信号进行比较，从所述比较中导出故障指示。

【技术特征摘要】
2018.03.19 EP 18162515.31.一种用于检测电子信号处理系统中的故障的方法，该电子信号处理系统具有信号处理路径和所述信号处理路径的至少一个冗余版本，所述信号处理路径包括用于执行给定功能的可配置功能单元，所述信号处理路径的至少一个冗余版本包括用于执行所述给定功能的对应可配置功能单元，所述方法包括：为所述信号处理路径中的所述功能单元配置第一操作点以用于执行所述给定功能，为所述信号处理路径的所述冗余版本中的所述对应所述功能单元配置第二操作点，所述第二操作点与所述第一操作点不同，但允许执行所述给定功能，将相同的输入信号应用于所述功能单元和所述对应功能单元，对由所述功能单元产生的第一输出信号与由所述对应功能单元产生的第二输出信号进行比较，从所述比较中导出故障指示。2.如权利要求1所述的用于检测故障的方法，其中所述第一操作点和所述第二操作点中的至少一个是可编程的。3.如权利要求1所述的用于检测故障的方法，其中所述第一操作点和所述第二操作点中的至少一个在运行时间是可适应的。4.如权利要求1所述的用于检测故障的方法，其中在所述电子信号处理系统中进一步处理所述故障指示。5.如权利要求1所述的用于检测故障的方法，其中所述比较包括在所述第一输出信号和所述第二输出信号之间产生差异，并将所述差异与参考值进行比较。6.如权利要求1所述的用于检测故障的方法，其中所述信号处理路径包括在产生所述第一输出信号的所述功能单元之前的一个或多个其他功能单元，并且其中所述信号处理路径的至少一个冗余版本包括一个或多个对应其他功能单元。7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·格林姆，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE