[发明专利]用于监管和初始化端口的方法

说明书

本发明涉及一种用于执行集成电路的端口的初始化或重置的方法。该方法包括‑在用于监管端口的设备中，从集成电路的中央处理单元接收包括端口初始化数据和一个或多个奇偶校验位的端口初始化信号，‑在用于监管端口的设备中根据端口初始化信号反转该一个或多个奇偶校验位，‑将包括端口初始化数据和被反转的一个或多个奇偶校验位的端口初始化信号提供给集成电路的端口，‑当在端口处接收到端口初始化信号时，在端口中再次反转被反转的一个或多个奇偶校验位，由此获得原始的一个或多个奇偶校验位并存储端口初始化数据和刚获得的原始的一个或多个奇偶校验位。

技术领域

本发明通常涉及在集成电路中的错误检测和系统安全性的领域。更具体而言，它关注具有外围设备可被连接到的端口的集成电路的错误检测和系统安全性。

背景技术

考虑提供例如感测功能的集成电路(IC)。IC中的数据处理单元接收传感器输出信号且进一步处理该信号。为了执行数据处理，数据处理单元与一个或多个外围设备(像其中采样模拟传感器输出信号的模数转换器，接收模拟传感器输出信号的数字表示的数字滤波器、为数字滤波器提供时间基准并且监管数据处理流的定时器单元等)一起工作。这些外围设备通常通过端口连接到数据处理单元。该数据处理单元可以经由数据总线从这些端口读取数据和向这些端口写入数据。

在如例如在汽车工业中遇到的恶劣的环境中，若干个干扰(例如汽车电池电源线上的电压峰值或静电放电(ESD)和电磁兼容性(EMC)干扰)可以影响这些端口中的数据。进一步，在集成电路本身中的潜在缺陷也可能导致不一致的数据。所有这些影响导致失败的数据完整性。

鉴于由ISO26262施加的功能安全性要求，这种影响必须涵盖在安全性相关的应用中。失败的数据完整性必须在集成电路的操作期间由错误信号标记到更高级系统或设备。在本说明中具有数据完整性意味着与任何检查装置的数据一致性。检查装置可以例如是冗余寄存器、寄存器本身上的奇偶校验信息或者检查数据是否处于预定义数据范围内的比较器。如果未找到数据一致性，则会生成错误信号。当这种错误发生时，更高级系统必须采取适当的措施来保持整个系统在安全操作中。该错误信号也可以被用来将集成电路驱动到安全状态。

因此，需要能够监管各种系统部件的合适行为的这样的更高级验证单元。在现有技术中已经提出了若干解决方案。

提供监管的简单方法是使用冗余部件。例如，给定的端口被两次用于系统中的相同功能。经由端口中的数据比较，可以确保在一个寄存器中的失败数据标记错误状况，该错误状况可以由更高级单元来处理。由于集成电路可以具有几百个端口，每个端口具有一个字节(8位)的长度，所以这些端口的两倍冗余会导致较大的硅面积和较高的系统成本。

确保端口数据完整性的公知解决方案是利用奇偶校验。这意指在字节或双字节(字)级别上使用一个或多个附加位以代表端口中的数据奇偶校验。使用一个或多个奇偶校验位保证以合理的成本找到单个静态故障。

此外，外围设备被连接到端口，中央处理单元(CPU)(其充当主机设备)有时非常频繁地(例如当经由ADC读取传感器信号时)且有时非常少地(例如当为振荡器写入校准寄存器时)访问该端口。

CPU(主机)以仅由应用程序知道的速率在端口中执行读取和写入操作。然而，端口中的数据完整性损失可能立即影响系统性能，例如当在控制振荡器的端口中的数据改变时，该振荡器频率也改变并且系统可能以未定义的状态运行。