JP2011145841A - Method for detecting memory overwrite by dma transfer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DMA装置を用いてデータ転送を行う制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that performs data transfer using a DMA device.
DMAとは、プログラムされた機械語の命令群の実行によってCPUなどを介する方法によらず、メモリとメモリ又はメモリとI/Oデバイスの間で直接データを転送することである。しかしCPUを介さずに独立してメモリにアクセスするため、DMAに誤った転送先アドレスが設定された場合、メモリを上書きしてしまう可能性ある。従来技術では、DMAの転送先アドレスを定時タスクで監視するプログラムやバスを監視する外部デバイスを搭載してメモリ上書きを防止してきた。またメモリプロテクトといったDMAがメモリに書き込みする前に転送先アドレスをチェックし、メモリアクセス許可・禁止を行うマイクロプロセッサを搭載した例もある(例えば、特許文献1参照)。 DMA is the direct transfer of data between memory and memory or memory and I / O devices, regardless of the method via the CPU or the like by executing programmed machine language instructions. However, since the memory is accessed independently without going through the CPU, if an incorrect transfer destination address is set in the DMA, the memory may be overwritten. In the prior art, memory overwriting has been prevented by installing a program for monitoring a DMA transfer destination address by a scheduled task and an external device for monitoring a bus. There is also an example in which a microprocessor such as memory protect is installed that checks the transfer destination address before the DMA writes to the memory and permits / inhibits the memory access (see, for example, Patent Document 1).
本発明は、DMAの転送先が意図したアドレスで停止せず動作しつづける故障モードを監視することを目的とする。 An object of the present invention is to monitor a failure mode in which a DMA transfer destination continues to operate without stopping at an intended address.
従来技術を使用する場合、DMAの転送先アドレスを定時タスクで監視するプログラムでは、監視周期を短くするとCPUが高負荷となり、長くするとDMAが不正アクセスした場合に、メモリの上書きされる領域が大きくなる。またバスを監視する外部デバイスでは、コスト的に不利であり、メモリプロテクト機能は、搭載されていないマイクロプロセッサが多いという問題があった。 In the case of using the prior art, in a program for monitoring the DMA transfer destination address with a scheduled task, if the monitoring cycle is shortened, the CPU is heavily loaded, and if it is lengthened, the memory is overwritten in a large area when unauthorized access is made. Become. Further, the external device that monitors the bus is disadvantageous in terms of cost, and there is a problem that there are many microprocessors that are not equipped with the memory protection function.
本発明では、標準的にマイクロプロセッサに搭載されているDMA装置とタイマ機能を用いて、CPUを介さずにDMAによるメモリの上書きを検知する手段を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide means for detecting overwriting of a memory by DMA without using a CPU by using a DMA device and a timer function which are normally mounted on a microprocessor.
本発明では、制御アプリケーションが使用しているDMA装置Aの転送先領域に隣接する領域に、タイマAの初期値を保存しておき、この値を所定周期でタイマAに転送し初期化する。前記タイマAは、タイムアウトを検知するタイマであり、前記初期値分の時間が経過する前に再び初期化されないと、タイムアウトしCPUにイベントを通知する。CPUは、前記イベントにより前記DMAの初期値が上書きされたことを認識することができる。前記タイマAの初期値転送は、前記DMAとは別のDMA装置Bによって所定周期で実行する。また、前記DMA装置Bによる転送周期は、タイマAとは別のタイマBによってタイミングが生成されるが、前記タイマAのタイムアウトは、前記タイマBの所定周期のイベントよりも長くしておくことで、正常時はタイマAのタイムアウトは発生しないが、前記タイマAの初期値を保存している領域が上書きされ、初期値が小さくなることで、タイマAのタイムアウトが発生し、DMA装置Aの暴走を検知できる。尚、前記タイマAの初期値は、メモリ領域の最大値に近い値である程、上書きされたときの検出率が高くなり、最大値から遠い値であるほど、タイムアウトが早くなるという特徴をもつ。 In the present invention, an initial value of the timer A is stored in an area adjacent to the transfer destination area of the DMA device A used by the control application, and this value is transferred to the timer A and initialized at a predetermined period. The timer A is a timer that detects a timeout, and if it is not initialized again before the time corresponding to the initial value has elapsed, it times out and notifies the CPU of an event. The CPU can recognize that the initial value of the DMA has been overwritten by the event. The initial value transfer of the timer A is executed at a predetermined cycle by the DMA device B different from the DMA. The transfer cycle by the DMA device B is generated by a timer B different from the timer A, but the timeout of the timer A is set longer than the predetermined cycle event of the timer B. In normal operation, the timer A does not time out, but the area storing the initial value of the timer A is overwritten and the initial value becomes small, so that the timer A times out and the DMA device A runs out of control. Can be detected. The initial value of the timer A is characterized in that the closer the value is to the maximum value of the memory area, the higher the detection rate when overwritten, and the longer the value, the faster the timeout. .
上記の手段を用いることで、前記従来技術の機能を搭載していない制御装置において、CPUを介さずにDMAによるメモリの上書きを検出することが可能となる。 By using the above-described means, it becomes possible to detect overwriting of the memory by DMA without using the CPU in the control device not equipped with the function of the prior art.
以下に本発明の実施形態による組み込み制御装置について図面を参照しつつ説明を行う。図2は本発明の第一の実施形態である自動車用エンジン制御ユニットに搭載されているマイクロプロセッサの構成例を示す図である。図2に示すように、エンジン制御ユニット2のマイクロプロセッサ1は、CPU15と、内蔵RAM31(Random Access Memory)と、DMAC32(Direct Memory Access Controller)と、ダウンカウントタイマ33b,コンペアマッチタイマ33aを有している。
Hereinafter, an embedded control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a microprocessor mounted on the automobile engine control unit according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the microprocessor 1 of the engine control unit 2 has a
DMAC32は、DMAチャネルA32a,DMAチャネルB32bを有している。内蔵RAM31は、DMAC用メモリ領域311を有しており、DMAC用メモリ領域311内は、DMAチャネルA用メモリ領域311a,DMAチャネルB用メモリ領域311bに分かれている。またDMAチャネルB用メモリ領域311bはDMAチャネルA用メモリ領域311aに隣接して置かれている。
The DMAC 32 has a
ダウンカウントタイマ33bは所定の間隔でカウンタをダウンカウントするタイマのことであり、予め初期値を設定しスタートさせる。カウンタが0になると、CPU15へのイベント要求信号を生成し、カウンタのカウントダウンが停止する。CPU15がダウンカウントタイマ33bのイベント要求信号を検知すると、割り込み処理が発生する。またDMAチャネルB用メモリ領域311bには、ダウンカウントタイマ33bの初期値と同じ値を設定する。
The
コンペアマッチタイマ33aは所定の間隔でカウンタをカウントアップするタイマのことであり、ダウンカウントタイマ33bの初期値より短い値を閾値として設定しスタートさせる。コンペアマッチタイマ33aのカウンタ値と設定した閾値とが一致すると、DMAチャネルB32bへのイベント要求信号を生成する。またイベント要求信号を生成と同時にカウンタを自動的に0クリアし、再度カウントを開始する。
The compare
DMAチャネルA32aは、外部イベントをトリガとして起動し、DMAチャネルA用メモリ領域311aにデータを転送する。DMAチャネルB32bはコンペアマッチタイマ33aのイベントをトリガとして起動し、DMAチャネルB用メモリ領域311bにある値を、ダウンカウントタイマ33bのカウンタに転送する。
The
DMAが正常に動作する場合の初期動作から通常動作までのフローチャートを図3に示す。図2,図3を参照しつつDMAが正常に動作している場合の初期動作から通常動作までを説明する。コンペアマッチタイマ33a,ダウンカウントタイマ33bを起動する前にDMAチャネルA32a,DMAチャネルB32b,DMAチャネルB用メモリ領域311b,ダウンカウントタイマ33b,コンペアマッチタイマ33aを設定する。S101では、DMAチャネルA32aの起動は外部トリガ,DMAチャネルA用メモリ領域311aにデータを転送する設定とし、DMAチャネルB32bはコンペアマッチタイマ33aのイベント要求信号をトリガとし、DMAチャネルB用メモリ領域311bの値をダウンカウントタイマ33bのカウンタに転送する設定としてDMAチャネルA32a,B32bを起動する。S102ではコンペアマッチタイマ33aの閾値、S103ではダウンカウントタイマ33b,コンペアマッチタイマ33aのカウンタに初期値を設定する。但しダウンカウントタイマ33bのカウンタに設定する初期値はコンペアマッチタイマ33aの閾値より大きい値、またコンペアマッチタイマ33aのカウンタに設定する値は0とする。S104では、DMAチャネルB用メモリ領域311bに初期値を設定する。設定する初期値はダウンカウントタイマ33bの初期値を同じ値とする。S105ではダウンカウントタイマ33b,コンペアマッチタイマ33aを同時に起動し、ダウンカウントタイマ33bはカウンタをカウントダウン、コンペアマッチタイマ33aはカウンタのカウントアップを開始する。S105でタイマを起動して所定時間が経過すると、S106でダウンカウントタイマ33bがタイムアウトする前に、コンペアマッチタイマ33aのカウンタ値が設定した閾値と一致する。S107ではコンペアマッチタイマ33aがDMAチャネルB32bへのイベント要求信号を生成すると同時に、カウンタを0クリアしカウントを再スタートする。S108ではDMAチャネルB32bがイベント要求信号を検知すると、DMAチャネルB用メモリ領域311bの値をダウンカウントタイマ33bに書き込む。S109ではダウンカウントタイマ33bがタイムアウトする前に、初期値を再設定される。またコンペアマッチタイマ33aのカウンタの0クリアとDMAチャネルB32bによるダウンカウントタイマ33bの書き込みは同タイミングで処理されていることとする。以降DMAが正常に動作している場合、S106〜S109の動作を繰り返す。またこの時のダウンカウントタイマ33b,コンペアマッチタイマ33aの起動後におけるカウンタのタイミングチャートを図4に示す。図4に示すように、ダウンカウントタイマ33b,コンペアマッチタイマ33aの起動後、ダウンカウントタイマ33bが0(タイムアウト)になる前に、コンペアマッチタイマ33aのカウンタが閾値と一致して、カウンタが0クリアしている動作となる。またコンペアマッチタイマ33aはカウンタの0クリアすると同時に、DMAチャネルB32bへのイベント要求信号をDMAチャネルB32bに送り、ダウンカウントタイマ33bのカウンタにDMAチャネルB用メモリ領域311bの値を書き込んで初期化しているため、ダウンカウントタイマ33bはタイムアウトしない動作となる。
FIG. 3 shows a flowchart from the initial operation to the normal operation when the DMA operates normally. The initial operation to normal operation when the DMA is operating normally will be described with reference to FIGS. Before starting the compare
また図3に示すS106〜S109の動作中にDMAチャネルA32aがDMAチャネルA用メモリ領域311a外のDMAチャネルB用領域311bに不正アクセスした場合の異常検知方法について図5に示す。図5について説明すると、S201でDMAチャネルA32aがDMAチャネルB用メモリ領域311bに不正アクセスし、設定していた初期値が更新される。但し更新される値は、コンペアマッチタイマ33aの閾値よりも小さい値とする。DMAチャネルB用メモリ領域311bの値が更新されると、S109でダウンカウントタイマ33bのカウンタに設定される値がコンペアマッチタイマ33aの閾値よりも小さくなるため、S202でダウンカウントタイマ33bのタイムアウトする。ダウンカウントタイマ33bのタイムアウトによりS203でCPU15へのイベント要求信号が生成される。S204でCPU15がイベント要求信号を検知すると、割り込み処理を発生させ、DMAチャネルA32aの異常を検知し、DMAチャネルA32aを停止する。またこの時のダウンカウントタイマ33b,コンペアマッチタイマ33aの起動後からDMAチャネルA32aの異常検知までにおいてのカウンタのタイミングチャートを図6に示す。図6に示すように、DMAチャネルA32aの異常発生後、DMAチャネルB32bによりダウンカウントタイマ33bの値が更新されるが、コンペアマッチタイマ33aの閾値よりも小さい値となり、次回コンペアマッチタイマ33aのイベント要求信号生成よりも前に、ダウンカウントタイマ33bのタイムアウトし、CPU15へのイベント要求信号が生成される動作となっている。
FIG. 5 shows an abnormality detection method when the
以上、本発明の第一の実施形態による制御装置によれば、DMA装置が意図していないメモリ領域に不正アクセスした場合において、ダウンカウントタイマ,コンペアマッチタイマ,DMA装置を用いることで監視し、DMA装置によるメモリ上書きを検知することができる。 As described above, according to the control device according to the first embodiment of the present invention, when the DMA device illegally accesses the memory area that is not intended, the down count timer, the compare match timer, and the DMA device are used for monitoring. Memory overwriting by the DMA device can be detected.
また図2で説明したDMAチャネルB用メモリ領域の下にスタック領域を置くことで、DMAによるメモリ上書きの被害を減らすことができる。更にDMAチャネルB用メモリ領域の形態を工夫することで、DMAによるメモリ上書きの検出確率を高くすることができる。例えばDMAチャネルB用メモリ領域の値を連続して複数個置き、コンペアマッチタイマのイベント毎にDMAチャネルBの転送元を順次変える方法や複数のDMA装置を有している場合に、一定の間隔でDMAチャネルB用メモリ領域を設け、コンペアマッチタイマのイベント毎にDMAチャネルBの転送元を順次変更することで、DMAによるメモリ上書きの検出確率を高くすることができる。 Further, by placing a stack area under the DMA channel B memory area described with reference to FIG. 2, it is possible to reduce the damage of memory overwriting by DMA. Further, by devising the form of the DMA channel B memory area, it is possible to increase the detection probability of memory overwrite by DMA. For example, when a plurality of DMA channel B memory area values are continuously placed and a DMA channel B transfer source is sequentially changed for each compare match timer event or a plurality of DMA devices are provided, a fixed interval is used. By providing a memory area for DMA channel B and sequentially changing the transfer source of DMA channel B for each event of the compare match timer, it is possible to increase the probability of memory overwriting by DMA.
次に本発明の第二の実施形態による制御装置について説明を行う。 Next, a control device according to a second embodiment of the present invention will be described.
本発明の第一の実施形態においては、マイクロプロセッサ内のDMAC,コンペアマッチタイマ,ダウンカウントタイマ,内臓RAM,CPUを用いた例を示したが、本実施の形態による制御装置のように、コンペアマッチタイマ,ダウンカウントタイマがなく、代わりに所定の時間で起動する定常タスクで有していれば、DMAのメモリ上書きをソフトウェアで検知することができる。方法としては、まず定常タスク毎にDMAチャネルB用メモリ領域の値をチェックする。DMAチャネルB用メモリ領域が上書きされた場合に、保存していた初期値が変わることで、DMAチャネルAの転送先が転送先領域外になることを検知する。また本発明の第一の実施形態で説明したDMAチャネルB用メモリ領域の形態を同じように工夫することで、DMAによるメモリ上書きの検出確率を高くすることができる。 In the first embodiment of the present invention, the example using the DMAC, the compare match timer, the downcount timer, the built-in RAM, and the CPU in the microprocessor has been shown. However, like the control device according to the present embodiment, the compare is used. If there is no match timer or down-count timer and the task is a stationary task that starts instead at a predetermined time, DMA memory overwrite can be detected by software. As a method, first, the value of the memory area for DMA channel B is checked for each stationary task. When the DMA channel B memory area is overwritten, it is detected that the DMA channel A transfer destination is outside the transfer destination area by changing the stored initial value. Further, by devising the form of the memory area for DMA channel B described in the first embodiment of the present invention in the same way, it is possible to increase the detection probability of memory overwrite by DMA.
本発明は、2つ以上のDMA装置を具備する制御装置に適用できる。 The present invention can be applied to a control device including two or more DMA devices.
1 マイクロプロセッサ
2 エンジン制御ユニット
13a DMA装置A
13b DMA装置B
14a タイマA
14b タイマB
15 CPU
31 内蔵RAM
32 DMAC
32a DMAチャネルA
32b DMAチャネルB
33a コンペアマッチタイマ
33b ダウンカウントタイマ
121 メモリ領域A
121a メモリ領域B
311 DMAC用メモリ領域
311a DMAチャネルA用メモリ領域
311b DMAチャネルB用メモリ領域
1 Microprocessor 2
13b DMA device B
14a Timer A
14b Timer B
15 CPU
31 Built-in RAM
32 DMAC
32a DMA channel A
32b DMA channel B
33a Compare
121a Memory area B
311 Memory area for
Claims (8)
前記タイマAの初期値を保存した前記メモリ領域Bが上書きされた場合に、DMA装置Bによって転送される前記タイマAの初期値が小さくなることにより、前記タイマBによる前記タイマAの初期化のタイミングよりも先に前記タイマAのタイムアウトすることで前記DMA装置Aの転送先が転送先領域外であることを検知する手段。 A memory area A that is a transfer destination of the DMA device A, a timer A that times out in a predetermined time, a memory area B that is adjacent to the memory area A and stores an initial value of the timer A, and a value of the memory area B A controller having a DMA device B that transfers and initializes the timer A and a timer B that generates a transfer request signal of the DMA device B at a predetermined interval shorter than the timeout of the timer A;
When the memory area B storing the initial value of the timer A is overwritten, the initial value of the timer A transferred by the DMA device B is reduced, so that the initialization of the timer A by the timer B is performed. Means for detecting that the transfer destination of the DMA device A is outside the transfer destination area by timing out of the timer A before timing;
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