利用高压看门狗定时器高效管理汽车系统

汽车设计中，越来越多的电子系统正在逐步替代机械功能——从引擎定时控制到刹车、方向盘控制，而电子系统相对容易发生故障，这就需要谨慎考虑系统的安全性，确保系统具备较高的故障容限。不应该在发生单点故障时将司机或乘客至于危险处境，至少能够使汽车“跛行”到大路以外或最近的维修站。当电子设备发生故障时，为确保汽车的安全行驶需要利用监控电路开启备份电路，安全地接管系统操作。

在纯机械系统的汽车时代，引擎依照机械方式产生的信号点燃空气燃料混合器。机械分配器则选择适当的火花塞，沿线传递信号。刹车系统则将作用在踏板上的压力通过刹车轴、刹车总泵、液压管传送到制动钳。离合器和油门只是简单地受控于连接在踏板上的一条钢缆。方向盘通过一个金属舵轮、转向轴、转向齿轮箱以及转向传动装置，控制车轮的转角。引擎控制也不同于我们如今使用的高度可靠的电子控制单元(ECU)，它没有计算机辅助刹车系统、离合器、油门或操纵系统。当然，也不需要考虑μC失效、控制单元短路等状况，出现故障失效的因素主要是机械装置。但是，由于人们非常信任机械设备的可靠性，也很少考虑系统备份或故障容限问题。当然，一旦系统的某个装置出现故障，则很容易发生危险，即便没有发生危险，汽车也只能被抛锚在出事地点，不得不求助拖车将汽车拖至维修中心。

为了提高汽车驾驶的舒适度和便利性，汽车制造商需要为汽车提供电子装备，已获得更高效率、更清洁的环境以及更高的汽车行驶安全性。早期的ECU只能在发生故障时停止运行，特别是电子装置的工作取决于μC。如果μC失效时没有备用方案来避免发生危及生命的事故，对于用户和制造商都是无法接受的；设计中至少需要采用备用系统，将汽车就近行驶到维修站，由此，人们对故障容限的关注程度也迅速提高。根据实际需求，许多MCU开始配备“跛行回家”管理模式。

跛行回家管理模式

“跛行回家”模式指的是ECU内部的一种冗余功能，在物理架构上这是完全独立的一部分电路，可以从待机模式下开启进入失效保护状态。这一模式允许汽车在发生电子系统失效时驶出道路，虽然不能保持原有的行驶性能，但可以确保安全。

新一代引擎ECU都带有监控器件，例如：看门狗定时器，用于测试ECU运转是否正常。一旦检测到工作异常，发现电子装置或μC失效(软件运行故障)，监控器件将开启“跛行回家”控制模式。例如，当汽车引擎故障灯点亮，汽缸只注入一半的燃料给发动机，此时引擎产生非常低的热量，但能够以适中的速度开动汽车，借助刚好支持汽车行驶的能量将汽车开回家或开到汽车维修中心。

另外一个好的案例是新型汽车中的“车身控制计算机”，能够控制车窗升降、前车灯/尾灯、转向灯以及挡风玻璃的雨刷、汽车的自动换档控制。监控电路对ECU的工作状况进行监测，发生电路单元或μC工作故障时，将激活待机电路，降级行驶，例如：降低远光灯、尾灯/刹车灯的亮度，或者只保持第二档行驶。当然，这种状况下限制了汽车的最高速度，但汽车仍然保持工作，能够以“跛行回家”模式安全行驶，把车开到维修厂。

冗余

计算机控制应用称为“电控操作”，动力系统内部和外部绝大多数机械控制系统已经由机电控制所替代。例如，相互连接的ECU电控装置已经替代了方向盘到车轮之间的所有机械单元。司机移动的方向盘位置将被检测并转换成数字电子信号，传送给智能化机电传动装置，最终控制车轮动作。