自诊断计数器制造技术

本申请题为“自诊断计数器”。在所描述的示例中，计数器系统200包括计数器202、奇偶校验检测器208、反转触发器214和比较器226。计数器202响应于时钟信号204而使计数206迭代通过一组二进制状态，使得计数206的单个位的二进制值在每次迭代时改变。奇偶校验检测器208检测计数206的奇偶校验。反转触发器输出216耦接到反转触发器214输入。反转触发器214输出二进制触发器值。二进制触发器值响应于反转触发器输入和时钟信号204而在零和一之间切换。比较器226比较计数206的奇偶校验和反转触发器输出216，并且如果计数206的奇偶校验和反转触发器输出216相同，则输出第一比较器值，并且如果计数206的奇偶校验和反转触发器输出216不同，则输出第二比较器值。输出第二比较器值。输出第二比较器值。

【技术实现步骤摘要】
自诊断计数器


[0001]本申请整体涉及控制系统，并且更具体地，涉及检测连续运行的计数器中的故障。

技术介绍

[0002]在许多应用中，冗余计数器用于监测系统关键计时器和计数器，诸如控制脉宽调制的计数器和控制安全过程的计时器。这些冗余计数器与被监测的计数器进行比较以检测故障状况，并且在一些示例中连续运行以避免遗漏瞬时故障状况。
[0003]对系统功能至关重要的连续运行的计数器可使用诊断电路来帮助确保计数功能不由故障(诸如计数推进的失败)而中断。因此，当诊断电路检测到计数故障时，故障可被解决，例如以允许恢复。
[0004]图1示出了具有诊断电路100的现有技术计数器的示例。计数器102保持N位宽的二进制计数，并且将其二进制计数的每个数位输出到相应异或门104_1、104_2、104_3、...、104_N的第一输入。冗余计数器106保持单独的N位宽的二进制计数，该二进制计数被配置为与由计数器102保持的计数相同。冗余计数器106将其二进制计数的每个数位输出到异或门104_1、104_2、104_3、...、104_N中的相应一者的第二输入。异或门104_1、104_2、104_3、..、104_N将其结果输出到N输入检查或门108。因此，冗余计数器106提供对计数器102的检查，使得将检测到计数器102中的导致计数错误的故障状况：如果计数器102和冗余计数器106的计数不同，则检查或门108的输出将从逻辑零变为逻辑一。计数器102类似地提供对冗余计数器106的检查。
[0005]具有诊断电路100的计数器还可包括测试或门110，该测试或门110具有连接到检查或门108的输出的第一输入、连接到测试模式信号112的第二输入，以及对应于具有诊断电路100的计数器的输出114的输出。测试模式信号112可用于迫使输出114指示故障状况，例如出于诊断目的。计数器故障可例如由永久性故障或瞬时故障引起。在诸如国际标准化组织(ISO)标准ISO 26262(道路车辆
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功能安全)和国际电工委员会(IEC)标准IEC 61508(电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全)的功能安全标准中描述了此类故障的一些示例。

技术实现思路

[0006]在所描述的示例中，计数器系统包括计数器、奇偶校验检测器、反转触发器和比较器。计数器响应于时钟信号而使计数迭代通过一组二进制状态，使得计数的单个位的二进制值在每次迭代时改变。奇偶校验检测器检测计数的奇偶校验。反转触发器输出耦接到反转触发器输入。反转触发器输出二进制触发器值。二进制触发器值响应于反转触发器输入和时钟信号而在零和一之间切换(toggle)。比较器比较计数的奇偶校验和反转触发器输出，并且如果计数的奇偶校验和反转触发器输出相同，则输出第一比较器值，并且如果计数的奇偶校验和反转触发器输出不同，则输出第二比较器值。
附图说明
[0007]图1示出了具有诊断电路的现有技术计数器的示例性功能块布局。
[0008]图2A示出了具有诊断电路的计数器的示例性功能块布局。
[0009]图2B示出了具有诊断电路的计数器的示例性功能块布局，具有重置信号。
[0010]图3A示出了根据图2A的具有诊断电路的计数器的标称操作的示例性波形。
[0011]图3B示出了根据图2A的具有诊断电路的计数器的故障操作的示例性波形。
[0012]图4示出了具有诊断电路的计数器的操作过程的示例。
具体实施方式
[0013]图2A示出了具有诊断电路的计数器200的示例性实施例功能块布局。格雷计数器202由时钟信号204提供时钟。格雷计数器202向奇偶校验逻辑208输出格雷计数器输出信号206，其宽度为数量N位。奇偶校验逻辑208将奇偶校验逻辑输出信号210输出到第一延迟级212，其由时钟信号204提供时钟。反转触发器214也由时钟信号204提供时钟。反转触发器214将反转触发器输出信号216输出到第二延迟级218并输出到反相器220，该反相器输出回反转触发器214的数据输入。因此，反转触发器214的输出经由反相器220耦接到反转触发器214的输入。
[0014]第一延迟级212输出延迟的奇偶校验逻辑输出信号222。第二延迟级218输出延迟的反转触发器输出信号224。延迟的奇偶校验逻辑输出信号222和延迟的反转触发器输出信号224被输入到比较逻辑226，诸如异或逻辑门。比较逻辑226可使用除异或逻辑门以外的逻辑，诸如异或非逻辑门。比较逻辑226将比较逻辑输出信号228输出到与逻辑门230。与逻辑门230还接收测试限定符信号232作为第二输入。与逻辑门230输出到脉冲检测逻辑234。脉冲检测逻辑234接收时钟信号204并且输出误差指示信号236。如图2A所示的具有诊断电路的计数器200可作为连续运行的计数器来操作，该计数器用于监测其他系统(诸如安全系统和其他关键系统)的性能。
[0015]格雷计数器(也称为格雷码计数器)是一种计数器，其不是以数字二进制顺序计数，而是通过在每次递增时改变单个二进制数位来计数。在二进制(基数2)中以数字顺序计数的示例是000 001 010 011 100(对应于0 1 2 3 4(以基数10计))。因此，对于从一到二的计数，两个不同位(即最低有效位)在从001到010的转变中都改变。格雷计数的示例(在一些示例中，其可对应于以0 1 2 3 4的数字顺序的计数)是000 001 011 010 110，使得对于每次计数递增，仅一个位改变。格雷计数器以数字顺序一对一地映射到对应计数。格雷计数器也是循环的，其中计数周期或格雷计数器中的最后项是远离计数周期中的第一项的单个二进制数位变化。使格雷计数周期中的最后项递增将返回格雷计数周期中的第一项。因此，上述格雷计数可继续(对应于三位(模8)二进制计数器的计数值5 6 7 0)，如111 101 100 000。
[0016]格雷计数器响应于时钟信号204，例如响应于时钟信号204的上升(或下降)时钟沿而递增。格雷计数器202通过切换由格雷计数器202保持的计数的单个数位的二进制值而递增。例如，格雷计数器202可从011到010到110递增。这些是上述计数序列中的第三、第四和第五计数项，并且在常规的基数
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2表示法中分别对应于3、2和6。
[0017]奇偶校验逻辑208接收由格雷计数器202保持的计数的输出，并且确定和输出计数
的奇偶校验。例如，将计数模2的单独数位相加在一起。例如，上述计数的奇偶校验将从011的0(0+1+1模2＝0)，切换到1(0+1+0模2＝1)，切换到0(1+1+0模2＝0)。通常，当正常操作没有被正常递增之外的故障或其他事件中断时，格雷计数器202的奇偶校验在时钟信号204的每个时钟周期在逻辑零和逻辑一之间切换。相对于图3B对格雷计数器202的故障响应进行寻址。
[0018]格雷计数器202可保持例如32位计数、或64位计数、或不同最大值的计数。格雷计数器202可通过选定最大值(对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计数器系统，包括：计数器，所述计数器包括计数器输入和计数器输出，所述计数器输入适于接收时钟信号，其中所述计数器被配置为响应于所述时钟信号而使计数迭代通过一组二进制状态，其中所述计数器输出被配置为输出所述计数；奇偶校验检测器，所述奇偶校验检测器包括奇偶校验检测器输入和奇偶校验检测器输出，所述奇偶校验检测器输入耦接到所述计数器输出，所述奇偶校验检测器被配置为响应于所述奇偶校验检测器输入而输出奇偶校验；反转触发器，所述反转触发器包括第一反转触发器输入、第二反转触发器输入和反转触发器输出，所述第一反转触发器输入耦接到所述反转触发器输出并且所述第二反转触发器输入适于接收所述时钟信号，其中所述反转触发器被配置为输出二进制触发器值并响应于所述第一反转触发器输入和所述时钟信号而在零和一之间切换所述二进制触发器值；以及比较器，所述比较器包括第一比较器输入、第二比较器输入和比较器输出，所述第一比较器输入耦接到所述奇偶校验检测器输出并且所述第二比较器输入耦接到所述反转触发器输出，其中所述比较器被配置为如果所述第一比较器输入和所述第二比较器输入相同，则输出第一比较器值，并且如果所述第一比较器输入和所述第二比较器输入不同，则输出第二比较器值。2.根据权利要求1所述的计数器系统，其中从所述计数的迭代状态到所述计数的结果状态的所述计数的每次迭代改变所述计数的所述迭代状态的单个位的二进制值以生成所述计数的所述结果状态。3.根据权利要求1所述的计数器系统，还包括脉冲检测逻辑，所述脉冲检测逻辑包括第一脉冲检测输入、第二脉冲检测输入和脉冲检测输出，所述第一脉冲检测输入耦接到所述比较器输出并且所述第二脉冲检测输入适于接收所述时钟信号，其中所述脉冲检测逻辑被配置为响应于所述时钟信号和所述比较器输出而输出故障检测信号。4.根据权利要求3所述的计数器系统，其中所述脉冲检测逻辑被配置为基于其持续时间为所述时钟信号的至少一个周期的不是标称值的所述比较器输出来调节输出所述故障检测信号。5.根据权利要求3所述的计数器系统，还包括开关，所述开关包括第一开关输入、第二开关输入和开关输出，所述第一开关输入耦接到所述比较器输出，所述第二开关输入适于接收测试限定符信号，并且所述开关输出耦接到所述第一脉冲检测输入，其中所述开关被配置为响应于所述第二开关输入而输出所述第一开关输入。6.根据权利要求1所述的计数器系统，还包括：第一延迟块，所述第一延迟块包括第一输入、第二输入和第一输出，所述第一输入耦接到所述奇偶校验检测器输出，所述第二输入适于接收所述时钟信号，并且所述第一输出耦接到所述第一比较器输入；以及第二延迟块，所述第二延迟块包括第三输入、第四输入和第二输出，所述第三输入耦接到所述反转触发器输出，所述第四输入适于接收所述时钟信号，并且所述第二输出耦接到所述第二比较器输入。7.根据权利要求1所述的计数器系统，其中所述计数器是格雷计数器。
8.根据权利要求1所述的计数器系统，还包括逻辑反相器，所述逻辑反相器具有反相器输入和反相器输出；其中所述反相器输入耦接到所述反转触发器输出，并且所述反相器输出耦接到所述第一反转触发器输入。9.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：