CN112416673A - 一种前后触发型周期运行任务的硬件监控装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种前后触发型周期运行任务的硬件监控装置，包括：第一信号监控单元，用于对周期任务中的启动触发信号进行监控；第二信号监控单元，用于对周期任务中的被触发信号进行监控；计算单元，用于计算监控到的启动触发信号与被触发信号之间的时间间隔；比较单元，用于将所述时间间隔与预设的任务间距时长进行比较，并在所述时间间隔超过预设的任务间距时长时产生触发信号；保护信号产生单元，用于根据所述触发信号产生保护信号。本发明还涉及一种前后触发型周期运行任务的硬件监控方法。本发明能够保证监控效果。
Description
技术领域
本发明涉及周期任务监控技术领域，特别是涉及一种前后触发型周期运行任务的硬件监控装置及方法。
背景技术
对有固定的先后顺序、固定的运行间距的任务监控，目前已有的监控方法包括以下几种：
一种是在软件中专设监控任务，通过在被监控任务中设置软件标志进行有规律的改变，然后在软件监控任务中周期性检查软件标志是否按照预期的变化规律改变，如果发现软件标志的变化不符合预期，则判定前后触发型周期任务运行异常，然后在软件内部执行安全保护动作或输出安全保护信号；
一种是在软件中专设监控任务，且在前后触发型周期任务中各增加一个记录同一时钟值的子任务，然后在监控任务中周期性地检查触发型周期任务记录的2个时钟值偏差，如果偏差超出预期值，则判定前后触发型周期任务运行异常，然后在软件内部执行安全保护动作或输出安全保护信号；
一种是对周期任务设置输出信号，通过外部监控器监控每一个周期任务信号是否按固定时长输出，如果超过预期值，外部监控器输出安全保护信号；
以上三种技术存在的问题是：前两种监控方法为软件监控方法，监控效果依赖于软件本身的状态，当软件本身异常时，监控结果可信度下降，可靠性较差；第三种方法无法实现对2个有固定先后顺序、固定时间间距任务的监控，只能监控单个任务的周期运行状态，当单个任务的周期产生误差累积时，外部监控电路无法识别，但两个周期任务的先后执行顺序可能已发生变化，因此其监控效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种前后触发型周期运行任务的硬件监控装置及方法，能够保证监控效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种前后触发型周期运行任务的硬件监控装置，包括：第一信号监控单元，用于对周期任务中的启动触发信号进行监控；第二信号监控单元，用于对周期任务中的被触发信号进行监控；计算单元，用于计算监控到的启动触发信号与被触发信号之间的时间间隔；比较单元，用于将所述时间间隔与预设的任务间距时长进行比较，并在所述时间间隔超过预设的任务间距时长时产生触发信号；保护信号产生单元，用于根据所述触发信号产生保护信号。
所述的前后触发型周期运行任务的硬件监控装置还包括任务间距时长设置单元，用于设置任务间距时长。
所述计算单元为计数器。
一种前后触发型周期运行任务的硬件监控方法，包括以下步骤：
(1)对周期任务中的启动触发信号和被触发信号进行监控；
(2)计算监控到的启动触发信号与被触发信号之间的时间间隔；
(3)将所述时间间隔与任务间距时长进行比较；
(4)在所述时间间隔超过任务间距时长时产生保护信号。
所述步骤(1)之前还包括设置任务间距时长的步骤。
所述步骤(2)具体为：在监控到启动触发信号时开始计数，在监控到被触发信号时停止计数，并将最终计数保存为时间间隔后进行清零处理。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以在软件本身已无法正常工作时仍然保持监控功能，使软件全生命周期中的前后触发型周期运行任务行为都处于监控之下，使任务监控具备独立性和客观性。本发明将任务监控从软件功能中独立出来，对于软件来说，硬件电路的监控功能完全是独立运行的，避免了因软件本身无法正常工作导致的任务监控功能失效，使整个***达到了极高的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施方式的结构示意图；
图2是本发明实施方式在应用时的原理图；
图3是本发明实施方式的工作原理图；
图4是本发明的实施例中某***安全监控面板图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种前后触发型周期运行任务的硬件监控装置，如图1所示，包括：第一信号监控单元，用于对周期任务中的启动触发信号进行监控；第二信号监控单元，用于对周期任务中的被触发信号进行监控；计算单元，用于计算监控到的启动触发信号与被触发信号之间的时间间隔；比较单元，用于将所述时间间隔与预设的任务间距时长进行比较，并在所述时间间隔超过预设的任务间距时长时产生触发信号；保护信号产生单元，用于根据所述触发信号产生保护信号。所述的前后触发型周期运行任务的硬件监控装置还包括任务间距时长设置单元，用于设置任务间距时长。
其中，所述计算单元可以为计数器，也可以是逻辑电路。本实施方式中采用的计算单元为计数器。该计数器的时钟源有三种选择：一是任务监控器的内部RC振荡器，精度低；二是独立的晶振，精度高；三是外部时钟信号输入，精度取决于外部时钟信号的时钟源。具体选择哪一种时钟源来驱动计数器，取决于实际应用。
本实施方式中包含两种触发信号，分别为启动触发信号和被触发信号。启动触发信号为前后触发周期任务中先发生的任务输出的信号；被触发信号为触发任务对中后发生的任务；该触发信号不限制使用信号的种类，本实施方式使用专用触发信号。
图2所示的本实施方式的硬件监控装置在应用时的原理图，其中，1为微控制器，2为启动触发信号，3为被触发信号，4为本实施方式的硬件监控装置，5为保护信号。
如图2所示，本实施方式的硬件监控装置4是软件任务运行的硬件载体，在本实施方式描述的原理中，为了区分前后触发型任务的不同，使用了两个微控制器1来分别承载三对前后触发型周期动行任务，每一对任务中，第1任务均处于微控制器1，第2任务均处于微控制器2，每个任务均输出一个触发信号至硬件监控装置4，这些触发信号初始化为高电平，在任务刚刚开始运行时置低，结束运行前置高，这样，触发信号的下降边沿即可代表任务的开始运行时刻。
硬件监控装置4在每次进行工作前可以通过任务间距时长设置单元设置任务间距时长，其值取决于监控对象的任务间距，实际设置为监控对象任务间距再加一个容错时长，容错时长的确定取决于整个***对安全性的要求参数。
当硬件监控装置4的第一信号监控单元监控到启动触发信号2时，硬件监控装置4的计数器开始自增以后，每次自增都会触发内部比较器对计数器值与任务间距时长进行比较，当计数器的值大于或等于任务间距时长时，硬件监控装置4的保护信号产生单元输出保护信号。当前后触发型周期运行任务发生异常，造成前后任务间距异常增大并超过任务间距时长时，表现为图3中的C时刻与D时刻时间间距过长，在E时刻时，计数器自增运算后的值已大于或等于任务间距时长，此时计数器停止自增并清零，安全保护信号5产生一个上升沿并输出到硬件监控装置4外部，通知***执行安全保护动作。
由于计数器在周期运行任务工作正常时，总是能在被触发信号3下降沿时停止自增运算并清零，使硬件监控装置4回到既定状态，达到了在每1次启动触发信号2下降沿发生前都处于待命状态的效果，因此，本发明具备周期运行任务的监控效果，可以长时间独立自主运行，并在任务间距异常时作出监控动作。
本发明的实施方式还涉及一种前后触发型周期运行任务的硬件监控方法，包括以下步骤：对周期任务中的启动触发信号和被触发信号进行监控；计算监控到的启动触发信号与被触发信号之间的时间间隔；将所述时间间隔与任务间距时长进行比较；在所述时间间隔超过任务间距时长时产生保护信号。
下面通过一个具体的实施例进一步说明本发明。
如图3所示为某***安全监控面板，该面板对三个任务对的工作状态进行监控，并将其工作状态以报警灯的形式体现，当任务对工作正常时，相对应的正常灯亮，异常灯灭；否则，相对应的正常灯灭，异常灯亮；三个任务对有任意一个的异常灯亮起时，监控人员点击“***复位按钮”将***复位。
在本应用案例中，涉及到三对前后触发型周期运行任务，第一对：第1任务为双绕组电机的第1绕组电流环运算任务，第2任务为双绕组电机的第2绕组电流环运算任务，2者时间间距固定为50us；第二对：第1任务为电磁阀组1控制吸合，第2任务为电磁阀组2控制分离，2者时间间距为100us；第三对：第1任务为电机位置传感器运算任务，第2任务为位移传感器运算任务，二者时间间距固定为10us；已知此三个任务对都是安全相关任务，其任务间隔时间不能超出设计时间的10％，否则***处于不安全状态，解决方法为通过“***复位按钮”使***回到已知的安全状态。
本应用案例中的共有三个硬件监控装置分别监控上述三个任务对，任务间距时长分别设置为55us、110us、11us，计数器的时钟源选择外部高精度1MHz时钟信号。三个任务监控器的安全保护信号通过放大电路和选择电路，可以实现当安全保护信号为低时，控制面板上的正常灯亮，异常灯灭，当安全保护信号为高时，则正常灯灭，异常灯亮。“***复位按钮”按下时通过内部电路实现微控制器复位引脚拉低，使微控制器重启。通过上述操作，实现了三个任务对的最小监控***，提高了***安全性。
Claims (6)
1.一种前后触发型周期运行任务的硬件监控装置，其特征在于，包括：第一信号监控单元，用于对周期任务中的启动触发信号进行监控；第二信号监控单元，用于对周期任务中的被触发信号进行监控；计算单元，用于计算监控到的启动触发信号与被触发信号之间的时间间隔；比较单元，用于将所述时间间隔与预设的任务间距时长进行比较，并在所述时间间隔超过预设的任务间距时长时产生触发信号；保护信号产生单元，用于根据所述触发信号产生保护信号。
2.根据权利要求1所述的前后触发型周期运行任务的硬件监控装置，其特征在于，还包括任务间距时长设置单元，用于设置任务间距时长。
3.根据权利要求1所述的前后触发型周期运行任务的硬件监控装置，其特征在于，所述计算单元为计数器。
4.一种前后触发型周期运行任务的硬件监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对周期任务中的启动触发信号和被触发信号进行监控；
(2)计算监控到的启动触发信号与被触发信号之间的时间间隔；
(3)将所述时间间隔与任务间距时长进行比较；
(4)在所述时间间隔超过任务间距时长时产生保护信号。
5.根据权利要求4所述的前后触发型周期运行任务的硬件监控方法，其特征在于，所述步骤(1)之前还包括设置任务间距时长的步骤。
6.根据权利要求4所述的前后触发型周期运行任务的硬件监控方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：在监控到启动触发信号时开始计数，在监控到被触发信号时停止计数，并将最终计数保存为时间间隔后进行清零处理。
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