防止計算機控制系統失效的看門狗裝置的製作方法
2023-06-03 11:42:16 1
專利名稱：防止計算機控制系統失效的看門狗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種看門狗裝置，特別涉及一種防止計算機控制系統失效的看門狗裝置。
背景技術：
在計算機控制領域，為了防止計算機軟體和計算機硬體在特殊條件下功能暫時失效，使用了一種眾所周知的看門狗裝置。如圖1所示，現有的看門狗裝置採用定時復位電路，在設定的時間段內，計算機如果沒有發出餵狗信號(即沒有檢測餵狗信號)，定時器1溢出，觸發單穩電路2輸出復位信號，迫使受監控的計算機系統復位。現有的看門狗裝置的工作原理是一個可以選擇定時長度的定時器，該定時器接受上電復位時清零，以及餵狗信號清零兩種清零的操作。上電完成後，定時器就對振蕩器3輸出的時鐘脈衝進行定時計數，當定時器計數值到達定時長度選擇電路4所設定的定時計數值時，定時器溢出，溢出脈衝啟動單穩態電路輸出一個脈寬相對固定的復位信號，該信號可以直接連接到計算機的復位輸入，迫使計算機系統進入復位操作，並重新開始工作。通常的計算機控制系統由於軟體設計中不可避免的缺陷或特殊運行狀態的出現， 會使計算機的中央處理器(CPU)暫時無法正常執行程序，出現功能上的失效，這時，只有重新復位系統，才可能使計算機系統恢復正常的功能。然而，在實際的計算機控制系統中，有些系統功能失效後，僅用復位操作是不能恢復的，需要斷開系統的電源，將計算機系統中所有存在記憶功能部件的信息消除後，再恢復電源供電，系統才能恢復功能。這往往是因為種計算機控制系統中存在寄生的記憶元件或存在無復位輸入的寄存器導致的。還有一種問題是計算機的功能已經失效了，但餵狗操作仍在進行，使得看門狗裝置不能監控到計算機系統的失效，導致整個系統不能從錯誤中恢復，這種情況一般是軟體設計上的某種缺陷造成的，也有的是由於計算機系統受到外界幹擾，進入到了錯誤的程序執行狀態引起的。由於現有的看門狗裝置具有上述兩個應用問題，在特殊的應用領域，無法使用看門狗裝置或看門狗裝置的監控功能被大大削弱。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種防止計算機控制系統失效的看門狗裝置，其根據系統的行為決定是否要復位被監控的計算機系統或者對被監控的計算機控制系統進行斷電若干秒後再恢復供電的操作，以確保恢復系統的功能。為解決所述技術問題，本實用新型提供了一種防止計算機控制系統失效的看門狗裝置，其特徵在於，防止計算機控制系統失效的看門狗裝置至少包括功能判斷裝置，其分析特徵狀態和通訊線路的通訊數據，解析出被監視計算機系
3統的行為，從而判斷被監視計算機系統是否能正常執行功能；特徵狀態監視裝置，其利用一組特徵狀態來描述被監視計算機控制系統的行為， 通過分析這些特徵狀態的變化來推斷被監視計算機系統是否能正常執行功能；通訊監視裝置，其根據通訊協議，從被監視計算機系統的通訊數據中解析出特徵數據，並配合特徵狀態的變化行為，推斷出被監視計算機系統是否能正常執行功能；周期性復位裝置，其進行周期性復位；特徵狀態監視裝置、通訊監視裝置、周期性復位裝置與功能判斷裝置連接。優選地，所述防止計算機控制系統失效的看門狗裝置還包括復位執行器和斷電執行器，復位執行器、斷電執行器都與功能判斷裝置連接，復位執行器用於對被監控的系統實施復位的操作，斷電執行器用於斷開被監控計算機控制系統的主電源。本實用新型的積極進步效果在於本實用新型根據系統的行為決定是否要復位被監控的計算機系統或者對被監控的計算機控制系統進行斷電若干秒後再恢復供電的操作， 以確保恢復系統的功能。
圖1為現有的看門狗裝置的原理框圖。圖2為本實用新型防止計算機控制系統失效的看門狗裝置的原理框圖。
具體實施方式
下面舉個較佳實施例，並結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。為了實現監視被監控計算機系統的行為，必須對被監視計算機系統的行為進行統計測量和分析，找出系統行為的一些特徵通訊的行為特徵和狀態的行為特徵。通過對被監控系統行為特徵的描述，看門狗就能夠實現對被監控系統行為進行分析，進而判斷其是否異常。如圖2所示，本實用新型防止計算機控制系統失效的看門狗裝置包括功能判斷裝置11、特徵狀態監視裝置12、通訊監視裝置13、復位執行器14、斷電執行器15、周期性復位裝置16，特徵狀態監視裝置12、通訊監視裝置13、復位執行器14、斷電執行器15、周期性復位裝置16都與功能判斷裝置11連接。功能判斷裝置11是一個嵌入式的中央處理器(CPU)， 利用中央處理器強大的計算能力和通訊能力，分析特徵狀態和通訊線路的通訊數據，解析出被監視計算機系統的行為，從而判斷被監視計算機系統是否能正常執行功能。特徵狀態監視裝置12利用一組特徵狀態來描述被監視計算機控制系統的行為，通過分析這些特徵狀態的變化來推斷被監視計算機系統是否能正常執行功能；特徵狀態監視中的特徵狀態， 必須滿足以下條件特徵狀態值的變化，能夠準確描述被監視系統的行為，並且這種行為代表了系統的主要功能。通訊監視裝置13根據通訊協議，從被監視計算機系統的通訊數據中解析出特徵數據，並配合特徵狀態的變化行為，推斷出被監視計算機系統是否能正常執行功能；通訊監視必須滿足以下條件通訊協議中包含有能夠唯一識別的ID號以及與系統主要功能的執行相關的數據。周期性復位裝置16進行周期性復位，從保證功能判斷裝置11 不會死機而失去監視能力。功能判斷裝置11在周期性復位裝置16的兩次復位間隔期間，一方面通過特徵狀態監視裝置12監視數位訊號輸入電路所輸入的特徵狀態，另一方面通過通訊監視裝置13 監視通信線路輸入電路所輸入通訊數據流。通過計算機軟體對通訊數據和特徵狀態數據的分析，判斷被監控的計算機控制系統是否處於正常的狀態，若發現被監控的系統異常超過一定時間未能自動恢復，將啟動復位執行器14對被監控的系統實施復位的操作，若已經連續執行三次復位操作，但被監控的計算機控制系統仍不能恢復正常工作狀態，功能判斷裝置將啟動斷電執行器15，斷開被監控計算機控制系統的主電源，迫使整個被監控的系統完全掉電後再恢復供電工作，以便使其恢復正常工作狀態。若連續三次掉電操作仍然不能使被監控的系統恢復正常，將長期斷電，並給出嚴重故障指示，以防止被監控計算機控制系統的進一步損壞。本實用新型防止計算機控制系統失效的看門狗裝置的工作原理如下1)對被監控計算機控制系統的行為監視，可以通過對其運行狀態的監視來實現。為了達到監視其行為的目的，則要求被監視系統應當具有兩個以上的特徵狀態值。特徵狀態值是指通過特徵狀態值的組合或者一個時間序列，能夠準確描述系統的主要功能是否正常。例如在闖紅燈電子警察系統中，車輛壓線圈、紅燈信號、抓拍動作以及存儲動作之間存在很強的關聯性。 因此，可以將線圈狀態信號L、紅燈信號R、抓拍信號C和存儲信號S組成一組特徵狀態或者一個時間序列，來表明電子警察是否在正常執行主要的功能。在功能判斷裝置中，通過軟體分析這一組特徵狀態或者這個時間序列，就可以判斷電子警察是否能正常執行功能。2) 對被監控計算機控制系統的行為監視，還可以通過對其通訊行為的監視來實現或者輔助實現。為了達到此目的，則要求被監視系統的通訊協議中，存在至少一組以上唯一定義的數據請求和數據響應之特徵數據報。在功能判斷裝置中，分析軟體根據通訊的協議，分析通訊過程中被監視計算機系統對外界數據請求的響應，了解被監視計算機內部的工作狀態是否正常，從而推斷被監視計算機系統是否能正常執行功能。例如在電子警察系統中，上位機通過網絡獲取數據，是通過一套通訊協議來實現的，違章的信息數量、ID編號等通訊中出現的數據與抓拍動作存儲動作之間有很強的關聯性。分析這些通訊數據可以推斷電子警察系統是否能正常執行功能。本實用新型在判斷出被監控系統出現故障後，可以選擇兩種方式來完成對故障系統功能的恢復一、復位故障系統；二、對故障系統斷電若干秒後恢復供電。本實用新型選擇這兩種方式的依據是若三次復位不能解決問題，選擇斷電若干秒的方法，嘗試三次斷電後恢復系統失敗，就一直斷電，並給出系統嚴重故障警告指示，以防止被監控計算機控制系統的故障進一步擴大。綜上所述，本實用新型根據系統的行為決定是否要復位被監控的計算機系統或者對被監控的計算機控制系統進行斷電若干秒後再恢復供電的操作，以確保恢復系統的功能。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本實用新型的保護範圍由所附權利要求書限定。
權利要求1.一種防止計算機控制系統失效的看門狗裝置，其特徵在於，防止計算機控制系統失效的看門狗裝置至少包括功能判斷裝置，其分析特徵狀態和通訊線路的通訊數據，解析出被監視計算機系統的行為，從而判斷被監視計算機系統是否能正常執行功能；特徵狀態監視裝置，其利用一組特徵狀態來描述被監視計算機控制系統的行為，通過分析這些特徵狀態的變化來推斷被監視計算機系統是否能正常執行功能；通訊監視裝置，其根據通訊協議，從被監視計算機系統的通訊數據中解析出特徵數據， 並配合特徵狀態的變化行為，推斷出被監視計算機系統是否能正常執行功能； 周期性復位裝置，其進行周期性復位；特徵狀態監視裝置、通訊監視裝置、周期性復位裝置與功能判斷裝置連接。
2.如權利要求1所述的防止計算機控制系統失效的看門狗裝置，其特徵在於，所述防止計算機控制系統失效的看門狗裝置還包括復位執行器和斷電執行器，復位執行器、斷電執行器都與功能判斷裝置連接，復位執行器用於對被監控的系統實施復位的操作，斷電執行器用於斷開被監控計算機控制系統的主電源。
專利摘要本實用新型公開了一種防止計算機控制系統失效的看門狗裝置，其包括功能判斷裝置，其分析特徵狀態和通訊線路的通訊數據，解析出被監視計算機系統的行為；特徵狀態監視裝置，其利用一組特徵狀態來描述被監視計算機控制系統的行為，通過分析這些特徵狀態的變化來推斷被監視計算機系統是否能正常執行功能；通訊監視裝置，其根據通訊協議，從被監視計算機系統的通訊數據中解析出特徵數據，並配合特徵狀態的變化行為，推斷出被監視計算機系統是否能正常執行功能；周期性復位裝置，其進行周期性復位。本實用新型根據系統的行為決定是否要復位被監控的計算機系統或者對被監控的計算機控制系統進行斷電若干秒後再恢復供電的操作，以確保恢復系統的功能。
文檔編號G06F11/07GK202153352SQ20112023559
公開日2012年2月29日 申請日期2011年7月6日 優先權日2011年7月6日
發明者彭樹林, 敖小華, 沈朝暉 申請人:上海渠瀚實業有限公司