專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制電子設(shè)備的方法和電子設(shè)備的制作方法
用于控制電子設(shè)備的方法和電子設(shè)備
本發(fā)明涉及用于控制包含了可編程組件的電子設(shè)備的方法和此類(lèi) 設(shè)備，尤其涉及用于海底電力線(xiàn)通信的調(diào)制解調(diào)器。
海底電力線(xiàn)通信是一種特殊的水下通信形式。優(yōu)選地，在勘探和 開(kāi)采位于海床的天然氣和石油的過(guò)程中運(yùn)用了這種通信。例如，海底
通信可用于在水上(topside)控制點(diǎn)與海底井口之間傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 對(duì)于使用了與井口或其他電子設(shè)備進(jìn)行的電子通信而被勘探和開(kāi)采的 天然氣田和油田來(lái)說(shuō)，有時(shí)也將其稱(chēng)為"電子現(xiàn)場(chǎng)(e-field)"。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述了用于海底通信的不同技術(shù)。 一方面，目 前存在著有線(xiàn)電子或光學(xué)連接，另一方面，目前還存在著無(wú)線(xiàn)連接。 有線(xiàn)連接可以細(xì)分成與電力線(xiàn)相分離地提供用于電子或光學(xué)連接的通 信線(xiàn)路的第一群組，以及使用電力線(xiàn)來(lái)進(jìn)行電子通信的第二群組。在 后一種情況下，較為有利的是不需要單獨(dú)的通信線(xiàn)路。
例如，在US2005/0243983A1中描述了 一種用于接收和發(fā)送往來(lái)于 導(dǎo)線(xiàn)的數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)器。它包括用于向?qū)Ь€(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)的輸出驅(qū)動(dòng)， 用于接收來(lái)自導(dǎo)線(xiàn)的數(shù)據(jù)的接收機(jī)，以及用于將接收機(jī)輸入阻抗與導(dǎo) 線(xiàn)阻抗相匹配的阻抗匹配裝置。在這個(gè)調(diào)制解調(diào)器中，輸出驅(qū)動(dòng)增益、 接收機(jī)增益以及接收機(jī)輸入阻抗都是可以調(diào)整的。
可編程組件(并且由此是集成了該組件的電子設(shè)備)有可能會(huì)達(dá) 到一種其自身無(wú)法脫離的不規(guī)則狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，這種情形有可能起
因于下列原因編程錯(cuò)誤、諸如熱的某種環(huán)境狀況、內(nèi)部或外部電子 干擾、組件老化、電遷移或是這些原因的組合。此外，可編程組件有 可能因?yàn)槠滠浖p壞而發(fā)生故障，例如因?yàn)榉D(zhuǎn)的比特或是因?yàn)榻M件 的命令存儲(chǔ)器中的單元受損。在下面，電子設(shè)備無(wú)法按照設(shè)想方式工
作的狀態(tài)都被成為故障。
如果可編程組件、尤其是海底電力線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器遭遇到故障，那 么它往往需要重啟該組件或整個(gè)設(shè)備來(lái)將設(shè)備復(fù)位到完全工作的狀 態(tài)。這個(gè)處理通常是使用用于監(jiān)視組件的所謂的看門(mén)狗來(lái)執(zhí)行的。如 果該組件沒(méi)有滿(mǎn)足看門(mén)狗所監(jiān)視的某個(gè)條件，那么該看門(mén)狗將會(huì)觸發(fā) 一個(gè)重啟。但是，導(dǎo)致故障的狀況將會(huì)持續(xù)，并且早晚還會(huì)出現(xiàn)不規(guī)
4則狀態(tài)。因此，可編程設(shè)備的軟件應(yīng)該盡快更新。
為此目的，用于海底電力線(xiàn)通信的已知調(diào)制解調(diào)器以及其他電子設(shè)備借助外部端口提供了一個(gè)直達(dá)連接，以便重新編程恰當(dāng)組件。很明顯，這種處理并不是在所有狀況下都是可行的。舉個(gè)例子，如果海底調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)部署在海床上，那么要想將其取回并重新編程，則意味著海底設(shè)備將會(huì)有很長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間，由此油/氣勘探/開(kāi)采的業(yè)務(wù)將會(huì)中止，因此，這種處理的成本是很高的。
即使只涉及臺(tái)式電子設(shè)備，要將設(shè)備與編程單元相連也會(huì)耗費(fèi)很多時(shí)間，由此將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生很長(zhǎng)的設(shè)備停機(jī)時(shí)間。
因此，本發(fā)明的目的是說(shuō)明一種用于控制電子設(shè)備的方法，借助
全消除停機(jī)時(shí)間，此外，本發(fā)明的目的還在于說(shuō)明一種相應(yīng)的電子設(shè)備。
這個(gè)問(wèn)題是借助包含了權(quán)利要求1所給出的屬性的方法以及包含了權(quán)利要求10所給出的屬性的電子設(shè)備來(lái)解決的。
本發(fā)明的有利實(shí)施例是在從屬權(quán)利要求中給出的。
本發(fā)明的建議是使用包含了可編程組件以及獨(dú)立微控制器的電子設(shè)備，其中所述微控制器監(jiān)視所述組件，識(shí)別所述組件的故障，并且重新編程所述組件。
借助該解決方案，電子設(shè)備可以在不需要外部訪(fǎng)問(wèn)尤其是物理訪(fǎng)問(wèn)的情況下保持工作。因此，發(fā)生故障時(shí)的停機(jī)時(shí)間可以^f艮短。由此，根據(jù)本發(fā)明的解決方案也是很合算的。這些優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)由微控制器自動(dòng)重新編程發(fā)生故障的組件的可能性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。用于重新編程的軟件既可以與先前軟件的版本相同但卻是從備份存儲(chǔ)器下載的，也可以是來(lái)自備份存儲(chǔ)器的更加故障安全的版本，還可以是至新版本的軟件更新。優(yōu)選地，備份存儲(chǔ)器位于電子設(shè)備內(nèi)部，以便實(shí)施快速訪(fǎng)問(wèn)。作為替換，新軟件更新可以經(jīng)由永久性外部數(shù)據(jù)連接來(lái)獲取，例如在所述設(shè)備是用于海底電力線(xiàn)通信的調(diào)制解調(diào)器的情況下經(jīng)由電力線(xiàn)數(shù)據(jù)連接來(lái)獲取。
有利的是，所述組件或所述電子設(shè)備是在重新編程了所述組件之后由所述微控制器重啟的。這是一種在重新編程之后將電子設(shè)備復(fù)位到規(guī)定操作狀態(tài)的最快和最安全的方式。優(yōu)選地，所述電子設(shè)備包括至少 一 個(gè)由所述微控制器監(jiān)視的其他 可編程組件，例如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)。這能夠使用僅僅一個(gè) 公共微控制器來(lái)預(yù)防若干組件的故障。在這種情況下，舉例來(lái)說(shuō)，微 控制器可以在現(xiàn)場(chǎng)決定重新編程以及重啟哪些組件，并且可以決定僅 僅重啟哪一個(gè)組件。
在一個(gè)復(fù)雜實(shí)施例中，所述組件是運(yùn)行多個(gè)軟件子系統(tǒng)的數(shù)字信
號(hào)處理器(DSP)，并且由這其中的若干個(gè)軟件子系統(tǒng)輸出的校驗(yàn)和值 尤其是利用所述數(shù)字信號(hào)處理器被求和，直到用于所述監(jiān)視的總校驗(yàn) 和。該過(guò)程是一種用于在數(shù)字信號(hào)處理器的多個(gè)軟件子系統(tǒng)中檢測(cè)故 障的簡(jiǎn)單快速的方式。
優(yōu)選地，其被使用在 一個(gè)可以將所述總校驗(yàn)和與用于所述監(jiān)視的、 可預(yù)先規(guī)定的參考值相比較的實(shí)施例中，特別地，所述監(jiān)視通過(guò)所述 數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)執(zhí)行。在這個(gè)實(shí)施例中，需要傳送到進(jìn)行監(jiān)視的微 控制器的僅僅是描述數(shù)字信號(hào)處理器狀態(tài)的標(biāo)志，由此將會(huì)減少所需 要的帶寬。
在進(jìn)一 步復(fù)雜的實(shí)施例中，看門(mén)狗消息被發(fā)送至所述微控制器， 特別地，根據(jù)所述進(jìn)一步復(fù)雜的實(shí)施例，只有在所述總校驗(yàn)和與所述 參考值匹配時(shí)，所述消息才會(huì)被發(fā)送。由此，即使在所述進(jìn)一步復(fù)雜 的實(shí)施例中發(fā)生了完全因?yàn)檐浖鴮?dǎo)致的崩潰，但由于看門(mén)狗消息丟 失，因此微控制器仍舊會(huì)得到通知，并且可以對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器重新 編程。
由此，如果在微控制器上沒(méi)有在可預(yù)先定義的時(shí)段中接收到看門(mén) 狗消息，那么可以簡(jiǎn)單地識(shí)別發(fā)生了故障。
有利的是，微控制器從保存在所述電子設(shè)備中的多個(gè)指令集中選 擇一個(gè)用于所述重新編程的指令集，即軟件版本。多個(gè)指令集允許保
持用于不同組件的軟件，或是以冗余方式來(lái)保持軟件作為用于 一 個(gè)組 件的相同軟件版本的多個(gè)拷貝。
在一個(gè)非常優(yōu)選的實(shí)施例中，所述多個(gè)指令集在其故障安全性等
級(jí)方面是存在差異的，也就是說(shuō)，它們并不是全都代表了相同的軟件 版本。這顧及了根據(jù)情況來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)墓收习踩缘燃?jí)。更為可靠的 (fail-safe)版本會(huì)以較低的性能來(lái)驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備，但是將可能避免故 障。舉個(gè)例子，當(dāng)每次在某個(gè)可以預(yù)先定義的時(shí)間窗口內(nèi)識(shí)別出故障
6時(shí)，可以使用下一個(gè)更可靠的版本來(lái)重新編程，由此減少逐步出現(xiàn)別 的故障的可能性。然而，性能由此同樣也會(huì)逐步降低，而電子設(shè)備的 操作實(shí)際卻以這種方式得到保持。
優(yōu)選地，多個(gè)指令集之一被設(shè)計(jì)成在電子設(shè)備的任何可預(yù)見(jiàn)狀況 中都是穩(wěn)定的。其中所選擇的是在電子設(shè)備的任何可預(yù)見(jiàn)狀況中均為 穩(wěn)定的指令集。
為了選擇指令集，所述故障的類(lèi)型可被檢測(cè)，尤其是由所述微控 制器來(lái)檢測(cè)。這允許選擇根據(jù)檢測(cè)到的故障類(lèi)型來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)墓收习?全性等級(jí)。舉例來(lái)說(shuō)，如果軟件子系統(tǒng)中的特定故障是由可以預(yù)見(jiàn)只 會(huì)持續(xù)幾個(gè)小時(shí)的臨時(shí)電子干擾導(dǎo)致的，那么可以選擇一個(gè)未使用所 述特定子系統(tǒng)的指令集，以便進(jìn)行重新編程。因此，當(dāng)前干擾不會(huì)對(duì) 該設(shè)備產(chǎn)生影響。此外，在重新編程之后還可以設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，以 便在估計(jì)干擾終止后自動(dòng)用全性能指令集來(lái)重新編程。
如果指令集保存在獨(dú)立的閃存存儲(chǔ)器中，那么可以提供針對(duì)這些 指令集的快速訪(fǎng)問(wèn)。此外，這還能夠經(jīng)由外部數(shù)據(jù)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)指令集 的外部更新。
特別地，本發(fā)明所獲取的優(yōu)點(diǎn)是可以減少甚至消除電子設(shè)備的可 能4亭才幾時(shí)間。
在下文中將會(huì)參考若干附圖來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明。

圖1示出的是海底電力線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器的框圖。
圖2示意性示出了數(shù)字信號(hào)處理器的監(jiān)視處理裝置。 圖3示出的是數(shù)字信號(hào)處理器的主軟件模塊的框圖。 圖4示出的是微控制器定時(shí)器的中斷例程的流程圖。 圖5示出的是微控制器消息路由器例程的流程圖。 在所有附圖中，相應(yīng)的部分是用相同的參考符號(hào)表示的。 圖1示出的是經(jīng)由海底電力線(xiàn)(未示出)來(lái)與e-field (未示出)、 例如與電子設(shè)備1進(jìn)行通信的水上調(diào)制解調(diào)器。該電力線(xiàn)也被稱(chēng)為"臍 帶"。電子設(shè)備1包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2，數(shù)字信號(hào)處理器3,模數(shù) 處理線(xiàn)4以及數(shù)模處理線(xiàn)5,并且這些設(shè)備是由2MHz的振蕩器60來(lái) 提供時(shí)鐘。處理線(xiàn)4和5都經(jīng)由差分接口 (未示出)與雙工器6相連。 該調(diào)制解調(diào)器使用了正交頻分復(fù)用(OFDM)來(lái)將二進(jìn)制凈荷數(shù)據(jù)調(diào)制 成電力線(xiàn)的電信號(hào)，以及從電子線(xiàn)的電信號(hào)中解調(diào)二進(jìn)制凈荷數(shù)據(jù)。
7模數(shù)處理線(xiàn)4包括低噪聲放大器40、反混疊濾波器41以及模數(shù)轉(zhuǎn) 換器42。數(shù)模處理線(xiàn)5包括功率放大器50、低通濾波器51以及數(shù)模 轉(zhuǎn)換器52。在現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2中，所述處理線(xiàn)4、 5是由高通濾波 器21、接收濾波和抽樣器(decimator) 22和接收先入先出緩存器23 (=FIFO)、以及發(fā)送濾波和內(nèi)插器24和發(fā)送先入先出緩存器25接續(xù) 的。此外，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2還包括時(shí)鐘鎖相環(huán)26、正交頻分復(fù)用 定時(shí)單元27、數(shù)字信號(hào)處理器接口和門(mén)陣列編程寄存器28、兩個(gè)入和 出的先入先出緩存器29、兩個(gè)通用異步接收機(jī)天線(xiàn)30 (UART)以及 串行外圍接口附件31。
通過(guò)雙工器6,電子設(shè)備1可以連接到海底電力線(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén) 陣列2提供了兩個(gè)獨(dú)立的雙向外部串行接口，其中一個(gè)是可以與所謂 的用于二進(jìn)制凈荷數(shù)字的PROFIBUS相連的RS-485連接7， 一個(gè)是用 于診斷數(shù)據(jù)的RS-232連接8。這些組件被安裝在單個(gè)的六層印刷電路 板(PCB:在該圖中并未示出)的兩側(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2提供了一 個(gè)與獨(dú)立的微控制器IO相連的串行外圍接口 (SPI)9。所述微控制器 10是一個(gè)片上系統(tǒng)(SoC),也就是說(shuō)，CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、 閃存存儲(chǔ)器以及4k字節(jié)的電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)是 駐留在單個(gè)芯片(未示出)上的。例如，微控制器IO可以從AtmelAVR 系列中獲取。這些都是可靠性很高的處理器。如果軟件是全面開(kāi)發(fā)的， 那么AVR系列的微控制器10與大多數(shù)硬件組件是一樣可靠的，并且 要比取決于外部總線(xiàn)和多個(gè)設(shè)備的正常微控制器可靠得多。電可擦寫(xiě) 可編程只讀存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)永久性參數(shù)以及用于記差錯(cuò)日志。該差錯(cuò) 曰志是以字符為基礎(chǔ)的，也就是說(shuō)，在沒(méi)有剩余空間之前，該日志是 用字符填充的。
微控制器IO可以經(jīng)由串行外圍接口 9來(lái)訪(fǎng)問(wèn)閃存編程器11。該閃 存編程器11經(jīng)由另一條總線(xiàn)13與數(shù)字信號(hào)處理器3以及外部閃存存 儲(chǔ)器12相連。數(shù)字信號(hào)處理器的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器14同樣與這個(gè)總線(xiàn) 13相連，由此作為命令存儲(chǔ)器來(lái)為數(shù)字信號(hào)處理器3提供服務(wù)。此外， 微控制器IO還與用于測(cè)量電子設(shè)備1中的溫度等級(jí)以及用于測(cè)量正交 頻分復(fù)用所用功率電平的傳感器(未示出)相連。另外，它還具有用 于終端仿真的RS-232外部串行連接15。它包含了具有自身時(shí)鐘振蕩器 的內(nèi)部片上看門(mén)狗。它還包括用于監(jiān)視其工作電壓的內(nèi)部節(jié)電檢測(cè)器。低于2.7V的電壓毛刺將會(huì)導(dǎo)致完全復(fù)位所述微控制器10。
實(shí)質(zhì)上，正交頻分復(fù)用是由現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2執(zhí)行的。 一方面， 它從獲取自RS-485連接7的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中創(chuàng)建了正交頻分復(fù)用調(diào)制信 號(hào)，如有需要，所述信號(hào)可以從獲取自RS-232連接8的診斷數(shù)據(jù)中創(chuàng) 建。這些數(shù)據(jù)被調(diào)制到電力線(xiàn)的電信號(hào)上。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén) 陣列2經(jīng)由雙工器6而將獲取自電力線(xiàn)的正交頻分復(fù)用信號(hào)解調(diào)成二 進(jìn)制凈荷數(shù)據(jù)；如有需要?jiǎng)t會(huì)將其分別解調(diào)成輸出至RS-485連接7以 及RS-232連接8的診斷數(shù)據(jù)。由于正交頻分復(fù)用的計(jì)算成本很高，因 此，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2使用了數(shù)字信號(hào)處理器3來(lái)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。 恰當(dāng)?shù)臄?shù)字信號(hào)處理器3在市場(chǎng)上是可以得到的。
對(duì)其自身是從電視廣播中被已知的正交頻分復(fù)用來(lái)說(shuō)，發(fā)射調(diào)制 解調(diào)器會(huì)在名為載波波段或信道的多個(gè)不同的正交頻率上執(zhí)行發(fā)送。 如果兩個(gè)載波波段在其相對(duì)相位關(guān)系方面相互獨(dú)立，那么它們被稱(chēng)為 是正交的。二進(jìn)制數(shù)據(jù)則以所謂的正交頻分復(fù)用符號(hào)形式被調(diào)制在電 信號(hào)上。
通過(guò)將正交頻分復(fù)用用于海底電力線(xiàn)通信，可以產(chǎn)生幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 不同的載波波段可以在頻率方面相互接近，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高的頻譜效 率，允許高的總比特率。此外，正交頻分復(fù)用還允許以簡(jiǎn)單的方式來(lái) 濾除噪聲。如果某個(gè)頻率范圍遭遇到干擾，那么相應(yīng)的載波波段可以 工作在較慢的比特率上，甚至可以被禁用。這樣則可以實(shí)現(xiàn)直至200km 的高工作范圍即電力線(xiàn)的最大長(zhǎng)度。此外，通過(guò)將恰當(dāng)數(shù)量的載波波
段指定給上行和下行傳輸，相應(yīng)的比特率可以根據(jù)需要而被調(diào)整。
現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2和數(shù)字信號(hào)處理器3是電子設(shè)備1的可編程 組件。對(duì)電子設(shè)備1的操作來(lái)說(shuō)，其正在適當(dāng)工作是至關(guān)重要的。但 是，如上所述的故障有可能會(huì)發(fā)生，由此導(dǎo)致受影響的組件處于無(wú)規(guī) 律的狀態(tài)。這種故障甚至有可能影響其他組件，導(dǎo)致它們同樣發(fā)生故 障。如果發(fā)生故障，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2和數(shù)字信號(hào)處理器3是不能 將其自身恢復(fù)到常規(guī)工作的。為了防止因?yàn)榻M件故障而導(dǎo)致的電子設(shè) 備1的停機(jī)時(shí)間，微控制器10將會(huì)永久性監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2和 數(shù)字信號(hào)處理器3的常規(guī)工作。
用于微控制器10的軟件指令被保存在其內(nèi)部的閃存存儲(chǔ)器中，并 且包含了若干個(gè)模塊。在圖2中描述了最重要的模塊。由于微控制器10的代碼是由消息驅(qū)動(dòng)的，因此，在主模塊70旁邊， 一個(gè)消息路由器 模塊71提供了消息路由功能。命令處理模塊72提供命令處理能力。 定時(shí)器模塊73提供用于監(jiān)視的定時(shí)器例程。而通用異步接收機(jī)發(fā)射機(jī) 模塊74則在與外部終端75相連的外部串行連接15上提供了串行接口 訪(fǎng)問(wèn)。微控制器10的內(nèi)部消息具有固定大小，由此允許具有直至三個(gè) 字符，并且，在主;f莫塊70的初始化部分中可容易地創(chuàng)建自由消息池。 如果該消息池應(yīng)該清空，那么所述代碼將會(huì)調(diào)用一個(gè)以某個(gè)字串為參 數(shù)的恐慌函數(shù)(panic function )。該恐慌函數(shù)根據(jù)日志而將所述字串寫(xiě) 入電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器，并且切斷中斷系統(tǒng)。然后，它會(huì)在空 的無(wú)限循環(huán)中等待看門(mén)狗啟動(dòng)(fire)。
微控制器10不能執(zhí)行隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的代碼，因此，在復(fù)位內(nèi) 部看門(mén)狗的程序空間中存在代碼序列。該代碼序列是受一個(gè)簡(jiǎn)單條件 保護(hù)的。除非由三個(gè)整數(shù)組成的陣列具有總和49,否則該代碼序列不 會(huì)被執(zhí)行。當(dāng)且僅當(dāng)總和是49時(shí)，內(nèi)部看門(mén)狗才會(huì)復(fù)位，并且將會(huì)為 新的貢獻(xiàn)周期(contribution cycle )而清除該陣列。對(duì)這三個(gè)整數(shù)來(lái)說(shuō)， 有三個(gè)貢獻(xiàn)者。定時(shí)器中斷代碼在其每10ms被定時(shí)器中斷硬件輸入一 次的時(shí)候做出其貢獻(xiàn)。消息路由器模塊71僅在其檢查是否有消息待決 之前做出其貢獻(xiàn)。并且通用異步接收機(jī)發(fā)射機(jī)模塊74在其線(xiàn)程函數(shù)被 調(diào)用時(shí)做出其貢獻(xiàn)。如果內(nèi)部看門(mén)狗復(fù)位之間的時(shí)間長(zhǎng)于0.27秒，那 么該看門(mén)狗啟動(dòng)，并且微控制器10將會(huì)被迫使開(kāi)始從其通電矢量上開(kāi) 始運(yùn)行。在初始化序列中，微控制器10容易地從現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2 以及數(shù)字信號(hào)處理器3的各自的閃存存儲(chǔ)器12中對(duì)其進(jìn)行編程2，并 且重新啟動(dòng)它們。
在外部閃存存儲(chǔ)器12中，在四個(gè)不同的存儲(chǔ)器頁(yè)面中存儲(chǔ)了用于 數(shù)字信號(hào)處理器3的四個(gè)不同軟件版本。此外，用于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣 列2的軟件作為單個(gè)備份版本而被保存在單獨(dú)的存儲(chǔ)器頁(yè)面中的。在 閃存存儲(chǔ)器12的第四個(gè)頁(yè)面中，存儲(chǔ)有數(shù)字信號(hào)處理器3的軟件版本， 該軟件版本已被證實(shí)具有最佳的性能。在第一個(gè)頁(yè)面中，所存儲(chǔ)的是 最可靠的版本，也就是在電子設(shè)備1的所有可預(yù)見(jiàn)狀況中都保持穩(wěn)定 的版本。保存在第二和第三存儲(chǔ)器頁(yè)面中的版本并未使用數(shù)字信號(hào)處 理器3的大多數(shù)敏感特征，由此在傳輸比特率方面放棄了調(diào)制解調(diào)器 的全部潛在性能。由此，保存在閃存存儲(chǔ)器12的第一到第三存儲(chǔ)器頁(yè)
10面之中的數(shù)字信號(hào)處理器3的軟件版本，可以說(shuō)是不如保存在第四存 儲(chǔ)器頁(yè)面中的版本復(fù)雜。但是，調(diào)制解調(diào)器的工作范圍并未受到復(fù)雜 度較低的軟件版本的限制，以確保海底電力線(xiàn)連接在所有環(huán)境中的可用性。
圖3示意性示出了數(shù)字信號(hào)處理器3的監(jiān)視過(guò)程。數(shù)字信號(hào)處理 器3的軟件執(zhí)行用于確定其不同子系統(tǒng)76是否正常工作的內(nèi)部檢查。 為此目的，當(dāng)正常執(zhí)行了相應(yīng)子系統(tǒng)代碼時(shí)，每一個(gè)子系統(tǒng)/都會(huì)將特 定數(shù)量g—/,vepraq/W寫(xiě)入全局表格的特定條目。數(shù)字信號(hào)處理器3對(duì)所 有表格條目進(jìn)行求和，以便得到一個(gè)總的校驗(yàn)和。如果總校驗(yàn)和等于 特定的預(yù)定參考值A(chǔ),
那么這意味著所有被監(jiān)視的數(shù)字信號(hào)處理器3的軟件子系統(tǒng)全都正常 工作，32比特的看門(mén)狗消息77經(jīng)由串行外圍接口 9被發(fā)送到微控制器 10。在默認(rèn)情況下，看門(mén)狗消息每10秒發(fā)送一次，該默認(rèn)情況可以通 過(guò)參數(shù)"WatchdogTimeout (看門(mén)狗超時(shí))"無(wú)效化。
在微控制器10上，在每次從數(shù)字信號(hào)處理器3接收到看門(mén)狗消息 77時(shí)，時(shí)間滴答計(jì)數(shù)器(time tick counter)都會(huì)復(fù)位。這個(gè)過(guò)程及定 時(shí)器例程在圖4的流程圖示出。如果在預(yù)先定義的時(shí)段例如在15秒中 沒(méi)有接收到看門(mén)狗消息77,那么將會(huì)創(chuàng)建替代消息并將其發(fā)送到消息 路由模塊，就好像接收到了否定看門(mén)狗消息77—樣。當(dāng)在時(shí)間滴答計(jì) 數(shù)器=0的情況下置位"STWEF，，標(biāo)志(=Set TMSWatchdogExpired-Flag ) 時(shí)，作為另一個(gè)步驟"CMD4"中的結(jié)果，"STWEF"標(biāo)志將被復(fù)位。 這個(gè)看門(mén)狗檢查是否總是每隔10ms運(yùn)行一次。
在圖5中描述了微控制器10的消息路由模塊的消息處理。這個(gè)模 塊具有兩個(gè)消息隊(duì)列，其中一個(gè)隊(duì)列是用于命令，另一個(gè)隊(duì)列是用于 將要發(fā)送到微控制器10的外部終端75的文本的。無(wú)論在終端75上寫(xiě) 入的是什么，鍵盤(pán)都會(huì)裝配到內(nèi)部消息中。在通用異步接收機(jī)發(fā)射機(jī) 模塊7 4的輸入中斷例程中只包含了簡(jiǎn)單的退格編輯能力。已完成的消 息將被附加于消息路由器模塊71的輸入隊(duì)列。這些消息將被標(biāo)記為 "XMH TXT"。當(dāng)從命令隊(duì)列中取出命令消息時(shí)，它會(huì)用該消息作為參數(shù)來(lái)調(diào)用
命令處理模塊72。如果命令處理模塊72發(fā)現(xiàn)匹配，則執(zhí)行相應(yīng)的代碼， 并且丟棄該命令消息。如果沒(méi)有匹配，那么該消息將會(huì)經(jīng)由串行外圍 接口 9而被附加于送至數(shù)字信號(hào)處理器3的命令中斷器的定時(shí)器輸入 隊(duì)列。
對(duì)消息路由器模塊71的命令隊(duì)列的消息還可以來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理 器3。這些標(biāo)簽是存在差別的，并且這被用于所調(diào)用的命令函數(shù)，以便 將響應(yīng)消息反向路由到數(shù)字信號(hào)處理器3。這樣，數(shù)字信號(hào)處理器3的 代碼可以將對(duì)于指定的參數(shù)值的請(qǐng)求發(fā)送到微控制器10,而微控制器 10則基于存儲(chǔ)情況在其電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器查找相應(yīng)值。
如果消息路由器模塊71接收到表明數(shù)字信號(hào)處理器3發(fā)生故障的 內(nèi)部消息，那么微控制器IO會(huì)使用來(lái)自閃存存儲(chǔ)器12的第一存儲(chǔ)器 頁(yè)面的最可靠指令集來(lái)重新編程數(shù)字信號(hào)處理器3,并且重啟電子設(shè)備 1即調(diào)制解調(diào)器。由此，電子設(shè)備1將被復(fù)位到工作狀態(tài)，但是其性能 要低于潛在的可能性能。故障可以盡可能快地傳送到 一個(gè)監(jiān)督實(shí)例 (surveillance instance ),例如經(jīng)由電力線(xiàn)通信來(lái)傳送。該監(jiān)督實(shí)例可 以在遠(yuǎn)端使用來(lái)自閃存存儲(chǔ)器12的不同指令集來(lái)重新編程數(shù)字信號(hào)處 理器3。此外，它甚至還可以經(jīng)由電力線(xiàn)通信來(lái)向閃存存儲(chǔ)器12傳送 升級(jí)指令集，也就是軟件版本，并且利用這個(gè)升級(jí)指令集來(lái)重新編程 數(shù)字信號(hào)處理器3。
在替換實(shí)施例(未示出)中，當(dāng)消息路由器模塊71接收到表明可 編程組件即數(shù)字信號(hào)處理器3或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列2發(fā)生故障的內(nèi)部 消息時(shí)，內(nèi)部消息微控制器IO檢測(cè)故障類(lèi)型并且確定有可能繞開(kāi)該故 障的恰當(dāng)軟件版本。然后，它會(huì)使用這個(gè)來(lái)自閃存存儲(chǔ)器12的軟件版 本來(lái)重新編程數(shù)字信號(hào)處理器3。故障類(lèi)型和用于重新編程的軟件版本 被記錄到電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器中。隨后，數(shù)字信號(hào)處理器3被 重啟，由此導(dǎo)致電子設(shè)備1進(jìn)入通電操作模式。如果在例如2小時(shí)的 短時(shí)間里再次檢測(cè)到相同類(lèi)型的故障，那么微控制器IO會(huì)從電可擦寫(xiě) 可編程只讀存儲(chǔ)器日志中注意到這 一 點(diǎn)，并且會(huì)使用更可靠的軟件版 本來(lái)實(shí)施下一次的重新編程。
由此，在可編程組件發(fā)生故障之后，電子設(shè)備1能夠?qū)⑵渥陨砘?復(fù)到工作狀態(tài)。
權(quán)利要求
1. 一種用于控制包含可編程組件以及獨(dú)立的微控制器(10)的電子設(shè)備(1)的方法，其中下面的步驟由所述微控制器(10)來(lái)執(zhí)行監(jiān)視所述組件；識(shí)別所述組件的故障；以及重新編程所述組件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在重新編程所述數(shù)組件之后， 由所述微控制器(10)重啟所述組件或所述電子設(shè)備(1)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述電子設(shè)備(1 )包括受 所述微控制器(10)監(jiān)視的至少一個(gè)其他可編程組件。
4.. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述組件是執(zhí)行多個(gè)軟 件子系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理器(3)，并且其中將由這些軟件子系統(tǒng)中的 一些軟件子系統(tǒng)所輸出的校驗(yàn)和值相加，以得到針對(duì)所述監(jiān)視的總校 驗(yàn)和。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中將所述總校驗(yàn)和與可預(yù)先定義的 參考值進(jìn)行比較，用于所述監(jiān)視。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中只有在所述總校驗(yàn)和與所述參考 值匹配時(shí)，才將看門(mén)狗消息發(fā)送到所述微控制器(10)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中如果在可預(yù)先定義的時(shí)段中在微 控制器(10)上沒(méi)有接收到看門(mén)狗消息，則識(shí)別出所述故障。
8. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中由微控制器(10)從存儲(chǔ) 在所述電子設(shè)備(1 )中的多個(gè)指令集中選擇用于所述重新編程的指令 集。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述多個(gè)指令集在其故障安全性 等級(jí)方面是不同的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其中選擇在電子設(shè)備的任何可預(yù) 見(jiàn)狀況中都保持穩(wěn)定的指令集。
11. 一種電子設(shè)備(l),包括可編程組件和專(zhuān)用于監(jiān)視所述組件 的獨(dú)立微控制器(10),其中所述微控制器(10)能夠識(shí)別所述組件的 故障，由此所述微控制器(10)重新編程所述組件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的電子設(shè)備(1),其中，在重新編程所述組 件之后，所述微控制器(10)重啟所述組件或電子設(shè)備(1 )。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10或11的電子設(shè)備(1 ),其中，所述電子設(shè)備 包括所述微控制器(10)能夠監(jiān)視的至少一個(gè)其他可編程組件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10 12中任一權(quán)利要求的電子設(shè)備(1)，其中所 述組件是執(zhí)行多個(gè)軟件子系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理器(3),所述數(shù)字信號(hào) 處理器(3)能夠?qū)⒂伤能浖酉到y(tǒng)中的一些軟件子系統(tǒng)所輸出的校 驗(yàn)和值相加，以便得到總校驗(yàn)和值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的電子設(shè)備(1),其中所述數(shù)字信號(hào)處理器
16. 根據(jù)權(quán)利要求一i:的電子設(shè)備，'i中只有在所述總校驗(yàn)和與所述參考值匹配時(shí)，所述數(shù)字信號(hào)處理器(3)才向所述微控制器(10) 發(fā)送看門(mén)狗消息。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的電子設(shè)備(1 ),其中如果所述微控制器(10) 在可以預(yù)先定義的時(shí)段中沒(méi)有接收到看門(mén)狗消息，則它識(shí)別出所述故障。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10 16中任一權(quán)利要求的電子設(shè)備(1 ),其中該 微控制器(10)檢測(cè)所述故障的類(lèi)型，并且根據(jù)該類(lèi)型來(lái)從存儲(chǔ)在所 述電子設(shè)備(1 )中的多個(gè)指令集中選擇用于所述重新編程的指令集。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的電子設(shè)備(1 ),其中所述多個(gè)指令集在其 故障安全性等級(jí)方面是不同的。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17或18的電子設(shè)備(1 ),其中所述指令集被存 儲(chǔ)在獨(dú)立的閃存存儲(chǔ)器(12)中。
21. 根據(jù)權(quán)利要求10 19中任一權(quán)利要求的電子設(shè)備(1 ),包括 用于永久性數(shù)據(jù)連接的外部端口 。
22. 根據(jù)權(quán)利要求10 19中任一權(quán)利要求的電子設(shè)備(1 ),其中該 設(shè)備是用于海底電力線(xiàn)通信的調(diào)制解調(diào)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制包含可編程組件和獨(dú)立微控制器(10)的電子設(shè)備(1)的方法以及此類(lèi)電子設(shè)備(1)，其中所述微控制器(10)監(jiān)視所述組件，對(duì)所述組件的故障進(jìn)行識(shí)別，并且重新編程所述組件。
文檔編號(hào)G06F9/318GK101501584SQ200680055469
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者E·布雷克, V·斯泰根, V·霍滕 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司