DE102012219180A1 - Arithmetic unit for a control unit and operating method therefor - Google Patents

Arithmetic unit for a control unit and operating method therefor Download PDF

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Alexander Lang
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Recheneinheit (110) eines Steuergeräts (100), das in Datenverbindung mit einem Bussystem (200) steht, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Recheneinheit (110), insbesondere ein auf der Recheneinheit (110) ablaufendes Betriebssystem (OS), mit dem Bussystem (200) synchronisiert (300), und dass ein auf der Recheneinheit (110) ablaufender primärer Prozess (T1) vorgesehen ist, der a) periodisch Daten von dem Bussystem (200) entgegennimmt (310) und die entgegengenommenen Daten mindestens einem weiteren ebenfalls auf der Recheneinheit (110) ablaufenden Prozess (T2a, T2b, T2c) zur Verfügung stellt (320) und/oder b) von der Recheneinheit (110) an das Bussystem (200) zu sendende Daten von mindestens einem Prozess (T3) abholt (350) und an das Bussystem (200) übergibt (360).The invention relates to a method for operating a computing unit (110) of a control device (100) that is in data connection with a bus system (200), characterized in that the computing unit (110), in particular an operating system running on the computing unit (110) (OS), synchronized (300) with the bus system (200), and that a primary process (T1) running on the computing unit (110) is provided, which a) periodically receives (310) data from the bus system (200) and the Received data at least one further process (T2a, T2b, T2c) also running on the computing unit (110) is made available (320) and / or b) by at least one data to be sent from the computing unit (110) to the bus system (200) Process (T3) picks up (350) and transfers (360) to the bus system (200).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Recheneinheit eines Steuergeräts, das in Datenverbindung mit einem Bussystem steht.The invention relates to a method for operating a computing unit of a control unit, which is in data connection with a bus system.

Die Erfindung betrifft ferner eine Recheneinheit für ein derartiges Steuergerät.The invention further relates to a computing unit for such a control device.

Bekannte Steuergeräte bzw. ihre Recheneinheiten lesen Daten typischerweise von einem Bussystem bzw. Netzwerk (bspw. CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), FlexRay, Ethernet) oder Sensor (bspw. Drucksensor im Brennraum einer Brennkraftmaschine, Drehzahlsensor) ein, verarbeiten diese intern und senden sie dann wieder aus, z.B. an direkt an das Steuergerät angekoppelte Aktuatoren (z.B. Einspritzventil bei einem Motor), oder über das Bussystem an andere Steuergeräte. Die mit den (Sensor-)Daten zusammenhängenden Signallaufzeiten und Systemreaktionszeiten sind nachteilig für viele Szenarien nicht deterministisch (= von bekannter, vorhersagbarer Dauer), weil Bussysteme wie bspw. FlexRay eine eigene, von der Steuergerätezeit unabhängige Zeitbasis aufweisen, die gegenüber einer Zeitbasis der Recheneinheit abweicht. D.h., dass beispielsweise 1 ms für das FlexRay-Bussystem nicht notwendig exakt gleich lange dauert wie für seine Busteilnehmer, also z.B. Steuergeräte. Üblicherweise läuft die Zeit für die Busteilnehmer ein wenig langsamer oder schneller als die FlexRay-Zeit. Dies führt dazu, dass die Prozesse eines Betriebssystems der Recheneinheit und somit die Signalverarbeitung im die Recheneinheit aufweisenden Steuergerät relativ zu dem FlexRay-Bus und hierdurch vorgesehenen Empfangs- und Sendezeitschlitze („slots“) driften und somit der Verarbeitungszeitpunkt sowie die Verarbeitungsdauer schwankt.Known control units or their arithmetic units typically read data from a bus system or network (eg CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), FlexRay, Ethernet) or sensor (for example pressure sensor in the combustion chamber of an internal combustion engine, speed sensor) , process them internally and then send them out again, eg to actuators directly coupled to the controller (e.g., injector to an engine), or to other controllers via the bus system. The signal transit times and system response times associated with the (sensor) data are disadvantageous for many non-deterministic scenarios (= of known, predictable duration) because bus systems such as FlexRay have their own time base independent of the control unit time compared to a time base of the arithmetic unit differs. That is, for example, 1 ms does not necessarily take exactly the same amount of time for the FlexRay bus system as it does for its bus subscribers, e.g. ECUs. Usually, the time for the bus users runs a little slower or faster than the FlexRay time. As a result, the processes of an operating system of the arithmetic unit and thus the signal processing in the arithmetic unit having control unit drift relative to the FlexRay bus and thereby provided receive and transmit slots ("slots") and thus the processing time and the processing time varies.

Ferner schwankt ein Startzeitpunkt der Betriebssystem-Tasks und deren Ausführungsdauer prinzipbedingt. Dies wird auch als „Jitter“ bzgl. Taskstart und Taskausführungsdauer bezeichnet. Die Busdrift, der Jitter der Task- bzw. Prozessstartzeitpunkte und die Task- bzw. Prozessunterbrechungen verstärken sich bei der nachteiligen Beeinflussung des Verarbeitungszeitpunktes und der Dauer. Eine nachteilige Folge hiervon ist, dass auf Empfangsseite Signale „verlorengehen“ können, da sie a) nicht rechtzeitig vom Bus abgeholt werden oder b) einem verarbeitenden Prozess nicht rechtzeitig zur Verfügung gestellt werden. Aus den gleichen Gründen können Signalwerte auf einer Sendeseite „verlorengehen“, weil bspw. der Sendeslot auf dem Flexraybus verpasst wird.Furthermore, a start time of the operating system tasks and their execution time varies in principle. This is also called "jitter" in terms of task start and task execution time. The bus drift, the jitter of the task or process start times and the task or process interruptions increase in adversely affecting the processing time and the duration. A disadvantageous consequence of this is that signals can be "lost" on the receiving side because they a) are not picked up in time by the bus or b) are not made available to a processing process in a timely manner. For the same reasons, signal values can be "lost" on one transmission side, because, for example, the transmission slot on the Flexray bus is missed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Steuergerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorstehend genannten Nachteile des Stands der Technik vermieden werden.Accordingly, it is an object of the present invention to improve a method and a control device of the type mentioned in that the aforementioned disadvantages of the prior art are avoided.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sich die Recheneinheit, insbesondere ein auf der Recheneinheit ablaufendes Betriebssystem, mit dem Bussystem synchronisiert, und dass ein auf der Recheneinheit ablaufender primärer Prozess vorgesehen ist, der a) periodisch Daten von dem Bussystem entgegennimmt und die entgegengenommenen Daten mindestens einem weiteren ebenfalls auf der Recheneinheit ablaufenden Prozess zur Verfügung stellt und/oder b) von der Recheneinheit an das Bussystem zu sendende Daten von mindestens einem Prozess abholt und an das Bussystem übergibt. Dies hat den Vorteil, dass das Betriebssystem der Recheneinheit mit derselben Zeitbasis arbeitet wie das Bussystem, an das die Recheneinheit angeschlossen ist. Dadurch werden die eingangs genannten Drifteffekte vermieden. Ferner wird vermieden, dass empfangs- sowie sendeseitig Signalwerte verloren gehen.This object is achieved in the method of the type mentioned above in that the arithmetic unit, in particular an operating system running on the arithmetic unit, is synchronized with the bus system, and that a primary process running on the arithmetic unit is provided, which a) periodically retrieves data from the Receives bus system and provides the data received at least one other also running on the processing unit process available and / or b) from the arithmetic unit to the bus system to be sent data from at least one process picks and transfers to the bus system. This has the advantage that the operating system of the arithmetic unit operates with the same time base as the bus system to which the arithmetic unit is connected. As a result, the drift effects mentioned above are avoided. Furthermore, it is avoided that signal values are lost at the receiving and transmitting ends.

Ferner ermöglicht die Erfindung vorteilhaft, den „Jitter“ bzgl. Taskstart und Taskausführungsdauer bzw. deren Störeinfluss auf die Verarbeitung von Daten zu verringern. Beispielsweise kann der primäre Prozess eine im Vergleich zu den weiteren, die (Sensor-)Daten verarbeitenden Prozessen, erhöhte Priorität und/oder Ausführungsfrequenz aufweisen, so dass sichergestellt ist, dass der primäre Prozess in der Recheneinheit zu empfangende Sensordaten rechtzeitig von dem Bussystem abholen kann, beispielsweise durch Auslesen aus einem Eingangsstapelspeicher, in den von dem Bussystem empfangene Daten in an sich bekannter Weise geschrieben werden.Furthermore, the invention advantageously makes it possible to reduce the "jitter" with respect to task start and task execution duration or their interference influence on the processing of data. By way of example, the primary process can have a higher priority and / or execution frequency than the other processes that process (sensor) data, so that it is ensured that the primary process in the arithmetic unit can pick up sensor data to be received from the bus system in good time , For example, by reading from an input stack, are written in the data received from the bus system data in a conventional manner.

Wenn der primäre Prozess eine im Vergleich zu den weiteren, die (Sensor-)Daten verarbeitenden Prozessen, erhöhte Priorität und/oder Ausführungsfrequenz aufweist, ist i.d.R. auch sichergestellt, dass der primäre Prozess die Daten den weiteren Prozessen zeitgerecht zur Verfügung stellen kann, diese mithin stets mit aktuellen Daten arbeiten können bzw. nicht auf aktuelle Daten warten müssen.If the primary process has increased priority and / or execution frequency compared to the other processes that process (sensor) data, i.d.R. It also ensures that the primary process can make the data available to other processes in a timely manner, so that they can always work with current data or do not have to wait for current data.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess die Daten von dem Bussystem in mit dem Bussystem synchronisierter Weise entgegennimmt, insbesondere mindestens mit einer Frequenz, mit der die Daten von dem Bussystem in der Recheneinheit eintreffen, so dass Situationen vermieden werden, in denen empfangene Daten verlorengehen, weil sie nicht rechtzeitig von dem primären Prozess aus z.B. dem Eingangsstapelspeicher gelesen werden, so dass die dort vorliegenden Daten ggf. wieder durch bereits nachfolgende Daten überschrieben werden.In a preferred embodiment, it is provided that the primary process receives the data from the bus system in a manner synchronized with the bus system, in particular at least at a frequency with which the data from the bus system arrives in the arithmetic unit, so that situations are avoided in which received Data is lost because they are not read in time from the primary process, for example, the input stack, so that the existing data there may be overwritten by already subsequent data.

Der erfindungsgemäße primäre Prozess ist vermöge seiner Synchronisierung bzw. der Synchronisierung des Betriebssystems und seiner Priorität zeitlich präzise und „schnell“ genug, um alle eingehenden Daten von dem Bussystem entgegenzunehmen.The primary process according to the invention, by virtue of its synchronization or synchronization of the operating system and its priority, is precise in time and "fast" enough to receive all incoming data from the bus system.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess die entgegengenommenen Daten dem mindestens einen weiteren Prozess so zur Verfügung stellt, dass sie zu einem vorgebbaren Zeitpunkt bezogen auf den Ablauf des weiteren Prozesses, insbesondere vor dem nächsten Start des weiteren Prozesses, vorliegen. Hierzu kann der primäre Prozess über Informationen der Prozessplanung („scheduling“) der Recheneinheit bzw. des Betriebssystems verfügen. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft sichergestellt, dass der primäre Prozess die entgegengenommenen Daten in deterministischer Art und Weise an die weiteren Prozesse weiterleiten kann, diese weiteren Prozesse mithin regelmäßig und rechtzeitig mit stets aktuellen Daten versorgt werden. Dadurch wird u.a. vorteilhaft vermieden, dass ein z.B. Sensordaten verarbeitender Prozess zweimal nacheinander mit denselben, bei dem zweiten Ablauf nicht mehr aktuellen, Sensordaten arbeiten muss.In a preferred embodiment, it is provided that the primary process makes the received data available to the at least one further process in such a way that it is available at a predefinable time in relation to the course of the further process, in particular before the next start of the further process. For this purpose, the primary process can have information about the process planning ("scheduling") of the arithmetic unit or of the operating system. In this embodiment, it is advantageously ensured that the primary process can forward the received data in a deterministic manner to the further processes, and consequently these further processes are regularly and timely supplied with always up-to-date data. This will u.a. advantageously avoided that a e.g. Sensor data processing process must work twice sequentially with the same, no longer current in the second process, sensor data.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess eine Priorität und/oder Periodendauer der Ausführung des mindestens einen weiteren Prozesses berücksichtigt, um dem mindestens einen weiteren Prozess die Daten zur Verfügung zu stellen. Ebenso kann der primäre Prozess seine eigenen scheduling-Parameter (Priorität und/oder Periodendauer) sowie ggf. die weiterer Prozesse, die auf der Recheneinheit ablaufen, berücksichtigen.In a further advantageous embodiment, it is provided that the primary process takes into account a priority and / or period of execution of the at least one further process in order to make the data available to the at least one further process. Likewise, the primary process may consider its own scheduling parameters (priority and / or period duration) as well as possibly the other processes running on the arithmetic unit.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess die von einem anderen Prozess an das Bussystem zu sendenden Daten zu einem vorgebbaren Zeitpunkt bezogen auf den Ablauf des weiteren Prozesses abholt. Damit ist sichergestellt, dass die an das Bussystem zu sendenden Daten stets aktuell sind.In a further advantageous embodiment, it is provided that the primary process picks up the data to be sent by another process to the bus system at a predeterminable time in relation to the sequence of the further process. This ensures that the data to be sent to the bus system is always up-to-date.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess die von dem Prozess an das Bussystem zu sendenden Daten in mit dem Bussystem synchronisierter Weise an das Bussystem übergibt.In a further advantageous embodiment, it is provided that the primary process transfers the data to be transmitted from the process to the bus system to the bus system in a manner synchronized with the bus system.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess einen durch den primären Prozess und die weiteren Prozesse gemeinsam nutzbaren Speicherbereich der Recheneinheit nutzt, um Daten mit den weiteren Prozessen auszutauschen. Der gemeinsam nutzbare Speicherbereich kann beispielsweise in Form einer sog. globalen Variablen einer Programmiersprache realisiert werden, mittels der die Recheneinheit programmiert ist.In a further advantageous embodiment, it is provided that the primary process uses a storage area of the computing unit that can be used in common by the primary process and the further processes in order to exchange data with the further processes. The shared memory area can be realized for example in the form of a so-called. Global variables of a programming language, by means of which the arithmetic unit is programmed.

Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Recheneinheit für ein Steuergerät angegeben, das in Datenverbindung mit einem Bussystem steht. Die Recheneinheit, insbesondere ein auf der Recheneinheit ablaufendes Betriebssystem, ist dazu ausgebildet, sich mit dem Bussystem zu synchronisieren, und ein auf der Recheneinheit ablaufender primärer Prozess a) nimmt periodisch Daten von dem Bussystem entgegen und stellt die entgegengenommenen Daten mindestens einem weiteren ebenfalls auf der Recheneinheit ablaufenden Prozess zur Verfügung, und/oder b) von der Recheneinheit an das Bussystem zu sendende Daten werden von mindestens einem Prozess abgeholt und an das Bussystem übergeben.As a further solution of the object of the present invention, a computing unit for a control unit is specified, which is in data connection with a bus system. The arithmetic unit, in particular an operating system running on the arithmetic unit, is designed to synchronize with the bus system, and a primary process running on the arithmetic unit a) periodically receives data from the bus system and also makes the received data at least one further on the Computing unit running process available, and / or b) to be sent by the arithmetic unit to the bus system data are collected by at least one process and transferred to the bus system.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Recheneinheit als Mikrocontroller oder Digitaler Signalprozessor (DSP) oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) oder programmierbarer Logikbaustein (z.B. FPGA, field programmable gate array) ausgebildet ist, und wobei das Betriebssystem der Recheneinheit für einen Mehrprozessbetrieb, multitasking, ausgelegt ist.In another embodiment, it is provided that the arithmetic unit is designed as a microcontroller or digital signal processor (DSP) or application-specific integrated circuit (ASIC) or programmable logic component (eg FPGA, field programmable gate array), and wherein the operating system of the arithmetic unit for a multi-process operation, multitasking, is designed.

Besonders vorteilhaft ist die Recheneinheit einer weiteren Ausführungsform zufolge zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.According to another embodiment, the arithmetic unit is particularly advantageously designed to carry out the method according to the invention.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt: Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing shows:

1 schematisch ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Recheneinheit, 1 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a computing unit according to the invention;

2 schematisch ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Betriebssystems einer erfindungsgemäßen Recheneinheit, 2 1 is a schematic block diagram of an embodiment of an operating system of a computing unit according to the invention;

3, 4 schematisch jeweils ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 . 4 each schematically a simplified flow diagram of an embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuergeräts 100 beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. An das Steuergerät 100 ist ein Sensor S (beispielsweise Drehzahlsensor für eine Drehzahl einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs) angeschlossen, der Sensordaten bereitstellt. Die Sensordaten können in dem Steuergerät 100 verarbeitet werden. Ebenfalls an das Steuergerät 100 angeschlossen ist ein Aktor bzw. Aktuator A, der z.B. ein Einspritzventil betätigt. 1 schematically shows a block diagram of an embodiment of a control device according to the invention 100 for example one Motor vehicle. To the control unit 100 a sensor S (for example, a speed sensor of a crankshaft of an internal combustion engine of the motor vehicle) is connected, which provides sensor data. The sensor data can be stored in the control unit 100 are processed. Also to the control unit 100 connected is an actuator or actuator A, for example, actuates an injection valve.

Das Steuergerät 100 ist ferner mit einem Bussystem 200 verbunden, das i.d.R. eine bidirektionale Kommunikation mit anderen an das Bussystem 200 angeschlossenen Geräten (nicht gezeigt), z.B. weiteren Steuergeräten usw., ermöglicht. Bei dem Bussystem kann es sich z.B. um einen FlexRay/CAN/LIN- oder sonstigen Datenbus handeln.The control unit 100 is also with a bus system 200 usually bi-directional communication with others to the bus system 200 connected devices (not shown), eg other control devices, etc., allows. The bus system may be, for example, a FlexRay / CAN / LIN or other data bus.

Zur Verarbeitung der Sensordaten und zur Ansteuerung des Aktors A z.B. in Abhängigkeit der Sensordaten weist das Steuergerät 100 eine Recheneinheit 110 auf, bei der es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller oder DSP handeln kann. Andere Realisierungen (ASIC, FPGA, usw.) sind ebenfalls denkbar. Auf der Recheneinheit 110 können Computerprogramme ablaufen, die z.B. eine Funktionalität zur Verarbeitung der Sensordaten und/oder Ansteuerung des Aktors A zum Gegenstand haben.For processing the sensor data and for controlling the actuator A, for example as a function of the sensor data, the control unit 100 an arithmetic unit 110 on, which may be, for example, a microcontroller or DSP. Other implementations (ASIC, FPGA, etc.) are also conceivable. On the arithmetic unit 110 can run computer programs, for example, have a functionality for processing the sensor data and / or control of the actuator A to the object.

Die Recheneinheit 110 verfügt über ein Betriebssystem OS, das die Abläufe in der Recheneinheit in an sich bekannter Weise steuert. Beispielsweise ermöglicht das Betriebssystem OS, bei einer Ausbildung als sog. multitasking Betriebssystem, die Erstellung und den Ablauf mehrerer Prozesse, die unterschiedliche Aufgaben wie z.B. Sensordatenverarbeitung, Ausführung von Regelungsalgorithmen usw. wahrnehmen.The arithmetic unit 110 has an operating system OS, which controls the processes in the processing unit in a conventional manner. For example, in the case of training as a so-called multitasking operating system, the operating system OS makes it possible to create and run a number of processes that perform different tasks, such as sensor data processing, execution of control algorithms, etc.

Um eine zeitlich besonders präzise Verarbeitung von Sensordaten des Sensors S und Ansteuerung des Aktors A zu ermöglichen, ist die Recheneinheit 110 bzw. ihr Betriebssystem OS dazu ausgebildet, sich mit dem Bussystem 200 zu synchronisieren. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Betriebssystem OS bzw. ein entsprechender Prozess Zeitstempel oder sonstige eine Synchronisation ermöglichende Informationen von dem Bussystem 200 einliest und eine interne Uhr bzw. einen Zähler der Recheneinheit 110 entsprechend einstellt. Die erfindungsgemäße Synchronisation kann bevorzugt auch periodisch erfolgen, um Drifteffekten zwischen Buszeit und der internen Uhr vorzubeugen.In order to enable a temporally particularly precise processing of sensor data of the sensor S and control of the actuator A, the arithmetic unit 110 or their operating system OS designed to connect to the bus system 200 to synchronize. This can be done, for example, in that the operating system OS or a corresponding process timestamp or other synchronization-enabling information from the bus system 200 read in and an internal clock or a counter of the arithmetic unit 110 sets accordingly. The synchronization according to the invention can preferably also take place periodically in order to prevent drift effects between bus time and the internal clock.

Das Flussdiagramm aus 3 zeigt den vorstehend beschriebenen Schritt der Synchronisation der Recheneinheit 110 mit dem Bussystem 200 als Schritt 300.The flowchart off 3 shows the above-described step of the synchronization of the arithmetic unit 110 with the bus system 200 as a step 300 ,

Weiter erfindungsgemäß ist ein auf der Recheneinheit 110 ablaufender primärer Prozess T1 vorgesehen, vgl. 2, der periodisch Daten von dem Bussystem 200 entgegennimmt und die entgegengenommenen Daten mindestens einem weiteren ebenfalls auf der Recheneinheit 110 ablaufenden Prozess T2a, T2b, T2c zur Verfügung stellt. Bei den weiteren Prozessen T2a, T2b, T2c kann es sich z.B. um Prozesse handeln, die die Sensordaten von dem Sensor S, die sie von dem primären Prozess T1 erhalten haben, verarbeiten.Further according to the invention is a on the arithmetic unit 110 expiring primary process T1 provided, cf. 2 , which periodically receives data from the bus system 200 receives and the received data at least one other also on the arithmetic unit 110 ongoing process T2a, T2b, T2c provides. The further processes T2a, T2b, T2c may, for example, be processes which process the sensor data from the sensor S received from the primary process T1.

Die Datenübergabe zwischen den Prozessen T1, T2a, T2b, T2c kann z.B. unter Verwendung von sog. globalen Variablen einer Programmiersprache realisiert werden, mittels der die Recheneinheit 110 programmiert ist.The data transfer between the processes T1, T2a, T2b, T2c can be realized, for example, using so-called. Global variables of a programming language, by means of which the arithmetic unit 110 is programmed.

Die Entgegennahme der Daten von dem Bussystem 200 durch den primären Prozess T1 ist in 3 mit dem Schritt 310 bezeichnet, und der nachfolgende Schritt 320 repräsentiert die Weitergabe der Daten durch den primären Prozess T1 an die weiteren Prozesse T2a, T2b, T2c.Receiving the data from the bus system 200 through the primary process T1 is in 3 with the step 310 and the subsequent step 320 represents the transfer of the data through the primary process T1 to the further processes T2a, T2b, T2c.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der primäre Prozess T1 nicht bereits selbst eine Verarbeitung der Sensordaten oder sonstiger von dem Bussystem 200 erhaltener Daten vor, sondern gibt diese vielmehr „nur“ zeitgerecht, insbesondere deterministisch, an die weiteren Prozesse T2a, T2b, T2c weiter. Der primäre Prozess T1 kann somit als Verteilprozess angesehen werden, der bei der Recheneinheit 110 eingehende Daten zeitgerecht entgegennimmt, insbesondere bevor diese durch neuere, nachfolgend eingehende Daten überschrieben werden, und der diese entgegengenommenen Daten den weiteren Prozessen T2a, T2b, T2c zur eigentlichen Verarbeitung zuleitet.In a preferred embodiment, the primary process T1 does not itself already process the sensor data or other from the bus system 200 received data rather, but this "only" on time, in particular deterministic, to the other processes T2a, T2b, T2c on. The primary process T1 can thus be regarded as a distribution process, which in the arithmetic unit 110 receives incoming data in a timely manner, in particular before they are overwritten by newer, subsequently incoming data, and which feeds these received data to the further processes T2a, T2b, T2c for actual processing.

Ferner ermöglicht die Erfindung vorteilhaft, einen „Jitter“ bzgl. Taskstart und Taskausführungsdauer bzw. deren Störeinfluss auf die Verarbeitung von Daten zu verringern. Beispielsweise kann der primäre Prozess T1 eine im Vergleich zu den weiteren, die (Sensor-)Daten verarbeitenden Prozessen T2a, T2b, T2c, erhöhte Priorität und/oder Ausführungsfrequenz aufweisen, so dass sichergestellt ist, dass der primäre Prozess T1 in der Recheneinheit 110 zu empfangende Sensordaten rechtzeitig von dem Bussystem 200 abholen kann, beispielsweise durch Auslesen aus einem Eingangsstapelspeicher (nicht gezeigt), in den von dem Bussystem 200 empfangene Daten in an sich bekannter Weise geschrieben werden.Furthermore, the invention advantageously makes it possible to reduce "jitter" with regard to task start and task execution duration or their interference influence on the processing of data. By way of example, the primary process T1 can have a higher priority and / or execution frequency than the further processes (T2a), T2b, T2c that process the (sensor) data, thus ensuring that the primary process T1 in the arithmetic unit 110 sensor data to be received in good time from the bus system 200 can pick up, for example, by reading from an input stack (not shown), in the bus system 200 received data are written in a conventional manner.

Wenn der primäre Prozess T1 eine im Vergleich zu den weiteren, die (Sensor-)Daten verarbeitenden Prozessen, erhöhte Priorität und/oder Ausführungsfrequenz aufweist, ist i.d.R. auch sichergestellt, dass der primäre Prozess T1 die Daten den weiteren Prozessen T2a, T2b, T2c zeitgerecht zur Verfügung stellen kann, diese mithin stets mit aktuellen Daten arbeiten können bzw. nicht auf aktuelle Daten warten müssen.If the primary process T1 has a higher priority and / or execution frequency compared to the other processes that process (sensor) data, i.d.R. It is also ensured that the primary process T1 can make the data available to the further processes T2a, T2b, T2c in a timely manner, so that they can always work with current data or do not have to wait for current data.

Demgegenüber kann es bei herkömmlichen Systemen zu erheblichem „Jitter“ bzgl. Taskstart und Taskausführungsdauer kommen, weil dort die einzelnen Sensordaten verarbeitenden Prozesse die Eingangsdaten selbst von dem Bussystem 200 abholen müssen.In contrast, conventional systems can experience considerable jitter in terms of task start and task execution time because the individual sensor data processing processes process the input data themselves from the bus system 200 have to pick up.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der primäre Prozess T1 die Daten von dem Bussystem 200 in mit dem Bussystem 200 synchronisierter Weise entgegennimmt, insbesondere mindestens mit einer Frequenz, mit der die Daten von dem Bussystem 200 in der Recheneinheit 110 eintreffen, so dass Situationen vermieden werden, in denen empfangene Daten verlorengehen, weil sie nicht rechtzeitig von dem primären Prozess T1 aus z.B. dem Eingangsstapelspeicher gelesen werden, so dass die dort vorliegenden Daten ggf. wieder durch bereits nachfolgende Daten überschrieben werden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the primary process T1, the data from the bus system 200 in with the bus system 200 synchronized manner, in particular at least at a frequency with which the data from the bus system 200 in the arithmetic unit 110 arrive so that situations are avoided in which received data is lost, because they are not read in time from the primary process T1, for example, the input stack, so that the existing data there may be overwritten by already subsequent data.

Der erfindungsgemäße primäre Prozess T1 ist vermöge seiner Synchronisierung bzw. der Synchronisierung des Betriebssystems OS und seiner Priorität zeitlich präzise und „schnell“ genug, um alle eingehenden Daten von dem Bussystem 200 entgegenzunehmen und für die anderen Prozesse vorzuhalten.The primary process T1 according to the invention, by virtue of its synchronization or synchronization of the operating system OS and its priority, is time-precise and "fast" enough to handle all incoming data from the bus system 200 to receive and maintain for the other processes.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess T1 die entgegengenommenen Daten dem mindestens einen weiteren Prozess T2a so zur Verfügung stellt, dass sie zu einem vorgebbaren Zeitpunkt bezogen auf den Ablauf des weiteren Prozesses T2a, insbesondere vor dem nächsten Start des weiteren Prozesses, vorliegen. Hierzu kann der primäre Prozess T1 über Informationen der Prozessplanung („scheduling“) der Recheneinheit 110 bzw. des Betriebssystems OS verfügen. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft sichergestellt, dass der der primäre Prozess T1 die entgegengenommenen Daten in deterministischer Art und Weise an die weiteren Prozesse T2a, T2b, T2c weiterleiten kann, diese weiteren Prozesse T2a, T2b, T2c mithin regelmäßig und rechtzeitig mit stets aktuellen Daten versorgt werden. Dadurch wird u.a. vorteilhaft vermieden, dass ein z.B. Sensordaten verarbeitender Prozess zweimal nacheinander mit denselben, bei dem zweiten Ablauf nicht mehr aktuellen, Sensordaten arbeiten muss.In a preferred embodiment, it is provided that the primary process T1 makes the received data available to the at least one further process T2a in such a way that it is available at a predefinable time with regard to the course of the further process T2a, in particular before the next start of the further process. available. For this purpose, the primary process T1 via information of the process planning ("scheduling") of the arithmetic unit 110 or the operating system OS. In this embodiment, it is advantageously ensured that the primary process T1 can forward the received data in a deterministic manner to the further processes T2a, T2b, T2c, thus supplying these further processes T2a, T2b, T2c regularly and in a timely manner with always up-to-date data become. As a result, it is advantageously avoided, for example, that a process that processes, for example, sensor data must work twice in succession with the same sensor data, which is no longer current in the second sequence.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess T1 die von einem anderen Prozess T3 des Betriebssystems OS (2) an das Bussystem 200 zu sendenden Daten zu einem vorgebbaren Zeitpunkt bezogen auf den Ablauf des weiteren Prozesses T3 abholt, beispielsweise exakt zu dem Moment, in dem die zu sendenden Daten von dem Prozess T3 bereitgestellt worden sind bzw. kurz danach. Damit ist sichergestellt, dass die an das Bussystem 200 zu sendenden Daten stets aktuell sind.In a further advantageous embodiment it is provided that the primary process T1 that of another process T3 of the operating system OS ( 2 ) to the bus system 200 data to be sent at a predetermined time based on the sequence of the further process T3 fetch, for example, exactly at the moment in which the data to be sent have been provided by the process T3 or shortly thereafter. This ensures that the to the bus system 200 data to be sent is always up to date.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Prozess T1 die von dem weiteren Prozess T3 an das Bussystem 200 zu sendenden Daten in mit dem Bussystem 200 synchronisierter Weise an das Bussystem 200 übergibt.In a further advantageous embodiment, it is provided that the primary process T1 that of the further process T3 to the bus system 200 data to be sent in with the bus system 200 synchronized manner to the bus system 200 passes.

4 veranschaulicht einer weitere Ausführungsform der Erfindung. In Schritt 350 holt der primäre Prozess T1 die von dem Prozess T3 des an das Bussystem 200 zu sendenden Daten zu einem vorgebbaren Zeitpunkt bezogen auf den Ablauf des weiteren Prozesses T3 ab. In Schritt 360 übergibt der primäre Prozess T1 die von dem weiteren Prozess T3 an das Bussystem 200 zu sendenden Daten, vorzugsweise in mit dem Bussystem 200 synchronisierter Weise, an das Bussystem 200. 4 illustrates another embodiment of the invention. In step 350 The primary process T1 fetches that from the process T3 of the bus system 200 to be sent data at a predetermined time with respect to the expiration of the further process T3 from. In step 360 the primary process T1 transfers the information from the further process T3 to the bus system 200 to be sent data, preferably in with the bus system 200 synchronized manner, to the bus system 200 ,

Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass sich die Signallaufzeiten und Systemreaktionszeiten in dem Steuergerät 100 hinsichtlich der durch den primären Prozess T1 gehandhabten Daten (von dem Bussystem 200 empfangen und an die anderen Prozesse T2a, T2b, T2c weiterleiten sowie von einem weiteren Prozess T3 entgegennehmen und an das Bussystem 200 ausgeben) immer gleich darstellen und sich deterministisch verhalten. Bei geeigneter Ausplanung des Synchronisationszeitpunktes der Recheneinheit 110 mit dem Betriebssystem 200 und der einzelnen Prozesse untereinander sind Verluste von Signalwerten oder das doppelte Verarbeiten desselben Signalwertes mit gleichem Zeitstempel usw. nicht mehr möglich.The invention advantageously enables the signal propagation times and system reaction times in the control unit 100 in terms of the data handled by the primary process T1 (from the bus system 200 receive and forward to the other processes T2a, T2b, T2c and receive from another process T3 and to the bus system 200 output) always represent the same and behave deterministically. With suitable planning of the synchronization time of the arithmetic unit 110 with the operating system 200 and the individual processes with each other losses of signal values or the double processing of the same signal value with the same time stamp, etc. are no longer possible.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der primäre Prozess T1 etwa alle 5 ms (Millisekunden) ausgeführt, während die Prozesse T2a, T2b, T2c, T3 etwa alle 20 ms ausgeführt werden.In a preferred embodiment, the primary process T1 is performed approximately every 5 ms (milliseconds), while the processes T2a, T2b, T2c, T3 are executed approximately every 20 ms.

Die Prozesse T2a, T2b, T2c können auch unterschiedliche Ausführungsfrequenzen haben, z.B. 10 ms, 20 ms, 40 ms.The processes T2a, T2b, T2c may also have different execution frequencies, e.g. 10 ms, 20 ms, 40 ms.

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer Recheneinheit (110) eines Steuergeräts (100), das in Datenverbindung mit einem Bussystem (200) steht, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Recheneinheit (110), insbesondere ein auf der Recheneinheit (110) ablaufendes Betriebssystem (OS), mit dem Bussystem (200) synchronisiert (300), und dass ein auf der Recheneinheit (110) ablaufender primärer Prozess (T1) vorgesehen ist, der a) periodisch Daten von dem Bussystem (200) entgegennimmt (310) und die entgegengenommenen Daten mindestens einem weiteren ebenfalls auf der Recheneinheit (110) ablaufenden Prozess (T2a, T2b, T2c) zur Verfügung stellt (320) und/oder b) von der Recheneinheit (110) an das Bussystem (200) zu sendende Daten von mindestens einem Prozess (T3) abholt (350) und an das Bussystem (200) übergibt (360).Method for operating a computing unit ( 110 ) of a control device ( 100 ), which is in data communication with a bus system ( 200 ), characterized in that the arithmetic unit ( 110 ), in particular one on the arithmetic unit ( 110 ) running operating system (OS), with the bus system ( 200 ) synchronized ( 300 ), and that one on the Arithmetic unit ( 110 ) primary process (T1) is provided, which a) periodically retrieves data from the bus system ( 200 ) ( 310 ) and the received data of at least one other also on the arithmetic unit ( 110 ) process (T2a, T2b, T2c) ( 320 ) and / or b) of the arithmetic unit ( 110 ) to the bus system ( 200 ) picks up data to be sent from at least one process (T3) ( 350 ) and to the bus system ( 200 ) passes ( 360 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der primäre Prozess (T1) die Daten von dem Bussystem (200) in mit dem Bussystem synchronisierter Weise entgegennimmt, insbesondere mindestens mit einer Frequenz, mit der die Daten von dem Bussystem (200) in der Recheneinheit (110) eintreffen.Method according to claim 1, wherein the primary process (T1) receives the data from the bus system ( 200 ) in a manner synchronized with the bus system, in particular at least at a frequency with which the data from the bus system ( 200 ) in the arithmetic unit ( 110 ) arrive. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der primäre Prozess (T1) die entgegengenommenen Daten dem mindestens einen weiteren Prozess (T2a) so zur Verfügung stellt, dass sie zu einem vorgebbaren Zeitpunkt bezogen auf den Ablauf des weiteren Prozesses (T2a), insbesondere vor dem nächsten Start des weiteren Prozesses, vorliegen.Method according to one of the preceding claims, wherein the primary process (T1) provides the received data to the at least one further process (T2a) in such a way that it is available at a predeterminable point of time in relation to the course of the further process (T2a), in particular before next start of the further process. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der primäre Prozess (T1) eine Priorität und/oder Periodendauer der Ausführung des mindestens einen weiteren Prozesses (T2a) berücksichtigt, um dem mindestens einen weiteren Prozess die Daten zur Verfügung zu stellen.Method according to claim 3, wherein the primary process (T1) takes into account a priority and / or period of execution of the at least one further process (T2a) in order to make the data available to the at least one further process. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der primäre Prozess (T1) die von dem Prozess (T3) an das Bussystem (200) zu sendenden Daten zu einem vorgebbaren Zeitpunkt bezogen auf den Ablauf des weiteren Prozesses (T3) abholt (350). Method according to one of the preceding claims, wherein the primary process (T1) that from the process (T3) to the bus system ( 200 ) picks up data to be sent at a predefinable time in relation to the sequence of the further process (T3) ( 350 ). Verfahren nach Anspruch 5, wobei der primäre Prozess (T1) die von dem Prozess (T3) an das Bussystem (200) zu sendenden Daten in mit dem Bussystem synchronisierter Weise an das Bussystem (200) übergibt.Method according to claim 5, wherein the primary process (T1) that is sent from the process (T3) to the bus system ( 200 ) data to be transmitted to the bus system in a manner synchronized with the bus system ( 200 ) passes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der primäre Prozess (T1) einen durch den primären Prozess (T1) und die weiteren Prozesse (T2a, T3) gemeinsam nutzbaren Speicherbereich der Recheneinheit (110) nutzt, um Daten mit den weiteren Prozessen (T2a, T3) auszutauschen.Method according to one of the preceding claims, wherein the primary process (T1) has a memory area of the arithmetic unit which can be used in common by the primary process (T1) and the further processes (T2a, T3). 110 ) to exchange data with the other processes (T2a, T3). Recheneinheit (110) für ein Steuergerät (100), das in Datenverbindung mit einem Bussystem (200) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (110), insbesondere ein auf der Recheneinheit (110) ablaufendes Betriebssystem (OS), dazu ausgebildet ist, sich mit dem Bussystem (200) zu synchronisieren (300), und dass ein auf der Recheneinheit (110) ablaufender primärer Prozess (T1) a) periodisch Daten von dem Bussystem (200) entgegennimmt (310) und die entgegengenommenen Daten mindestens einem weiteren ebenfalls auf der Recheneinheit (110) ablaufenden Prozess (T2a, T2b, T2c) zur Verfügung stellt (320) und/oder b) von der Recheneinheit (110) an das Bussystem (200) zu sendende Daten von mindestens einem Prozess (T3) abholt (350) und an das Bussystem (200) übergibt (360).Arithmetic unit ( 110 ) for a control unit ( 100 ), which is in data communication with a bus system ( 200 ), characterized in that the arithmetic unit ( 110 ), in particular one on the arithmetic unit ( 110 ) running operating system (OS), is adapted to communicate with the bus system ( 200 ) to synchronize ( 300 ), and that one on the arithmetic unit ( 110 ) running primary process (T1) a) periodically data from the bus system ( 200 ) ( 310 ) and the received data of at least one other also on the arithmetic unit ( 110 ) process (T2a, T2b, T2c) ( 320 ) and / or b) of the arithmetic unit ( 110 ) to the bus system ( 200 ) picks up data to be sent from at least one process (T3) ( 350 ) and to the bus system ( 200 ) passes ( 360 ). Recheneinheit (110) nach Anspruch 8, wobei die Recheneinheit als Mikrocontroller oder Digitaler Signalprozessor oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis oder programmierbarer Logikbaustein ausgebildet ist, und wobei das Betriebssystem (OS) der Recheneinheit (110) für einen Mehrprozessbetrieb, multitasking, ausgelegt ist.Arithmetic unit ( 110 ) according to claim 8, wherein the arithmetic unit as a microcontroller or digital signal processor or application-specific integrated circuit or programmable logic device is formed, and wherein the operating system (OS) of the arithmetic unit ( 110 ) is designed for a multi-process operation, multitasking. Recheneinheit (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei die Recheneinheit (110) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 7 ausgebildet ist.Arithmetic unit ( 110 ) according to one of claims 8 to 9, wherein the arithmetic unit ( 110 ) is designed for carrying out the method according to one of claims 2 to 7.
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