符合ASIL-D的看門(mén)狗應用設計

在汽車(chē)安全性要求越來(lái)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(mén)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(shí)現程序運行邏輯的監控，實(shí)現程序運行時(shí)間的監控等，這樣的看門(mén)狗應用需求，一般的看門(mén)狗是無(wú)法滿(mǎn)足的，ZLG為用戶(hù)推薦使用FS45/65電源管理芯片，其看門(mén)狗基于“question/answer”原理實(shí)現，可以很好的支持相關(guān)功能安全設計。

一、看門(mén)狗介紹

FS45/65的看門(mén)狗是Challenger WD，基于“question/answer”原理實(shí)現看門(mén)狗刷新：FS45/65基于線(xiàn)性移位寄存器（LFSR）生成8位偽隨機數，MCU可以發(fā)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(guò)SPI發(fā)送結果給FS45/65進(jìn)行驗證。驗證正確，會(huì )產(chǎn)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(jìn)行控制，從而使系統進(jìn)入安全狀態(tài)。

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

圖1  Challenger WD

二、看門(mén)狗窗口

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

●   無(wú)論好的、壞的WD刷新或WD超時(shí)，都會(huì )重新啟動(dòng)新的WD窗口；

●   可以在任意階段更改窗口時(shí)間，更改窗口時(shí)間將在下一次WD刷新之后體現；

●   窗口的占空比為50%±10％，不可修改。

圖2 看門(mén)狗窗口

三、   看門(mén)狗錯誤計數

FS45/65實(shí)現看門(mén)狗錯誤計數器管理，器件在INIT階段通過(guò)配置看門(mén)狗錯誤計數閾值來(lái)決定RSTB和FS0B的動(dòng)作，保證系統在發(fā)生嚴重的看門(mén)狗故障時(shí)，能夠迅速進(jìn)入安全狀態(tài)。

出現看門(mén)狗故障時(shí)，WD錯誤計數器加2；正確刷新時(shí)，WD錯誤計數器減1。該原理確保循環(huán)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(jìn)行配置。

看門(mén)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(mén)狗是否刷新正確。

圖3 看門(mén)狗錯誤計數器

四、看門(mén)狗刷新計數器

看門(mén)狗刷新計數器用于遞減故障錯誤計數器。每次看門(mén)狗正確刷新時(shí)，看門(mén)狗刷新計數器將增加1，每當看門(mén)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(wú)論看門(mén)狗刷新計數器的當前值是多少，每次刷新看門(mén)狗出現錯誤時(shí)，看門(mén)狗刷新計數器將復位為0。

圖4 看門(mén)狗刷新計數器

五、ZLG資源

ZLG為用戶(hù)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(shuō)明文檔、基礎功能代碼、功能安全使用說(shuō)明文檔以及功能安全SafetyLib。

圖5 ZLG資源

六、總結

FS45/65在看門(mén)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(yōu)于傳統窗口看門(mén)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(guān)技術(shù)要求，可達到很高等級的診斷覆蓋率。