原创丨浅析嵌入式系统常见软硬件故障模式与检测机制

　　任何一个嵌入式控制系统，都是一个硬件与软件的合集，采集传感器信号、经过一定的控制算法得到期望的输出后去控制被控对象（通讯功能不在本文讨论范围内）。一般来说又会把软件分为BSW（底层驱动软件）、RTE（运行环境）和APP（应用软件三层）。今天主要讲讲常见的硬件及底层软件的失效模式及对应的安全机制。

　　传感器五花八门，感应原理各种各样，但通过外围电路处理以后送到MCU的信号无一例外都是电压型的信号，或是连续的模拟信号，或是离散的数字量（DI、并口、PWM、各种协议型）；

　　MCU输出给外围电路的，毫无例外的都是数字信号（DO、PWM），这些数字信号再经过外部其他电路（放大、预驱等）直接驱动负载或功率器件。

　　底层驱动软件，则无非配置MCU的各种控制寄存器使得MCU片上资源工作在正确的模式。在RTE中调用BSW的函数后，BSW根据配置寄存器的设置进行相关采样动作后，将采样结果保存在数据寄存器中。

　　那么，硬件和底层软件一般有哪些故障模式呢？分别又有什么样对应的检测机制呢？笔者针对不同的信号类型进做了一些小小的一些总结，如下：

　　模拟输入AD信号

　　通用IO

　　比较捕捉信号（如PWM输入）

　　PWM输出信号检查

　　PWM输出信号检查，基本同PWM输入。特别的，对于用于驱动功率器件预驱芯片的PWM输出信号，可以通过执行机构的表现来进行监控。如被控对象为一个电机，在已知驱动电机的PWM信号占空比和电机转速的情况下，电机的电流是可以通过理论分析计算出来的，因此可以通过检测电机电流的方法来得知输出信号是否发生故障。

　　整车下线检测信息记录系统

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