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符合ASIL-D的看門狗應用設計

2020-11-04
來源:ZLG立功科技·致遠電子

摘要:當下,一邊汽車自動化駕駛的發展勢頭節節攀高,一邊頻頻出現各類痛心的質量事故。需求促進變革,需求促進功能安全在汽車電子的快速落地,本文就帶你領略高安全等級設計中的看門狗。

在汽車安全性要求越來越高的電子系統中,為保證系統程序按照預期流程運行,看門狗對程序的監控措施已成為功能安全需求不可或缺的部分。比如實現程序運行邏輯的監控,實現程序運行時間的監控等,這樣的看門狗應用需求,一般的看門狗是無法滿足的,ZLG為用戶推薦使用FS45/65電源管理芯片,其看門狗基于“question/answer”原理實現,可以很好的支持相關功能安全設計。

 

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一、看門狗介紹

 

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圖1  Challenger WD

FS45/65的看門狗是Challenger WD,基于“question/answer”原理實現看門狗刷新:FS45/65基于線性移位寄存器(LFSR)生成8位偽隨機數,MCU可以發送自定義LFSR的seed或使用FS45/65默認的LFSR值(0xB2),執行預定義的計算,通過SPI發送結果給FS45/65進行驗證。驗證正確,會產生新的偽隨機數;驗證錯誤,WD錯誤計數器遞增,WD_LFSR的值不變,WD錯誤計數器按照預定的配置,達到一定閾值,對RSTB和FS0B進行控制,從而使系統進入安全狀態。

任何WD的刷新都會重新啟動窗口,這樣可確保MCU與FS65之間的同步,同時與MCU系統獨立的外部看門狗更能保證系統的穩定性。

二、看門狗窗口

 

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圖2  看門狗窗口

第一個看門狗刷新在INIT階段,第一次看門狗刷新后,設備進入正常WD刷新模式,MCU必須在看門狗窗口打開期間刷新看門狗??撮T狗窗口時間可以在WD_WINDOW[3:0]位配置為1.0ms到1024ms??撮T狗只能在INIT階段禁用,以允許“重新編程”。

l 無論好的、壞的WD刷新或WD超時,都會重新啟動新的WD窗口;

l 可以在任意階段更改窗口時間,更改窗口時間將在下一次WD刷新之后體現;

l 窗口的占空比為50%±10%,不可修改。

三、看門狗錯誤計數

 

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圖3  看門狗錯誤計數器

FS45/65實現看門狗錯誤計數器管理,器件在INIT階段通過配置看門狗錯誤計數閾值來決定RSTB和FS0B的動作,保證系統在發生嚴重的看門狗故障時,能夠迅速進入安全狀態。

出現看門狗故障時,WD錯誤計數器加2;正確刷新時,WD錯誤計數器減1。該原理確保循環的“OK/NOK”行為收斂于故障檢測。為了允許應用程序的靈活性,在INIT階段,該計數器的最大值可以使用WD_CNT_RFR[1:0]位進行配置。

看門狗錯誤計數器值可由單片機讀取WD_ERR[2:0]位,用于診斷看門狗是否刷新正確。

四、看門狗刷新計數器

 

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圖4  看門狗刷新計數器

看門狗刷新計數器用于遞減故障錯誤計數器。每次看門狗正確刷新時,看門狗刷新計數器將增加1,每當看門狗刷新計數器達到6,如果下一次WD刷新也很好,故障錯誤計數器遞減1。

無論看門狗刷新計數器的當前值是多少,每次刷新看門狗出現錯誤時,看門狗刷新計數器將復位為0。

五、ZLG資源

 

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圖5  ZLG資源

ZLG為用戶準備了完善的器件使用及功能安全資源,包括器件的評測套件、基礎功能使用說明文檔、基礎功能代碼、功能安全使用說明文檔以及功能安全SafetyLib。

六、總結

FS45/65在看門狗應答策略、故障計數管理功能和診斷等一系列特性都遠遠優于傳統窗口看門狗,能夠有效保證系統穩定運行,并且符合國標GB/T 34590-5程序序列監控相關技術要求,可達到很高等級的診斷覆蓋率。


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