CN106462440A - 用于产生用于嵌入式系统的管理程序单元的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于产生针对控制设备（6）的管理程序单元（20）的方法。该管理程序单元（20）被构造为在运行时间期间在控制设备（6）上实施两个应用。在编译时间期间根据第一应用的第一特性、根据第二应用的第二特性并且根据控制设备（6）的第三特性来产生该管理程序单元（20）。

Description

用于产生用于嵌入式系统的管理程序单元的方法

技术领域

本发明涉及一种用于产生按照权利要求1的前序部分所述的管理程序单元（Hypervisor-Einheit）的方法以及一种按照一并列的权利要求的前序部分所述的管理程序单元。

背景技术

管理程序单元从现有技术是公知的。在所述管理程序单元中，在管理程序单元的运行时间期间进行配置。这意味着：所公开的管理程序单元在运行时间期间动态地产生针对虚拟的运行环境的对象或实体。

此外，一般还公知包括微控制器的嵌入式系统。

发明内容

本发明所基于的问题通过按照权利要求1所述的方法以及按照一并列的权利要求所述的管理程序单元来解决。有利的改进方案在从属权利要求中被说明。对于本发明重要的特征此外还在随后的描述中和在附图中被找到，其中所述特征不仅可以单独地而且可以以不同的组合对于本发明来说是重要的，而不再次明确地指出这一点。

有利地，通过在该方法中在编译时间期间根据应用的特性并且根据控制设备的至少一个特性产生所述管理程序单元，只有程序代码可以被用于产生管理程序单元，所述程序代码实际上在运行时间期间也是必需的。这在嵌入式系统的领域中、尤其是在微控制器的使用中带来特别的优点：有限的硬件资源可以尽可能好地被充分利用。尤其是可以节约成本，因为不必把不必要地大地来确定尺寸的处理器核、主存储器（Arbeitsspeicher）或其它的硬件资源纳入计划。此外，可以有利地减少实施时间，因为已经在管理程序单元的运行时间之前已知并且考虑到所述应用的特性和所述控制设备的特性。

有利地避免了在运行时间期间对管理程序单元的配置，由此计算时间没有被提供给管理程序单元而是被提供给应用。由于所述在运行时间期间被节约的虚拟化步骤，可以利用该方法并且利用所介绍的管理程序单元来满足在机动车领域中普遍的实时性要求。这样可以保证：在同一控制设备上安全地并且可靠地实施例如发动机控制和防抱死系统控制。

另一重要的优点在于减少机动车中的控制设备的可能性，由此尤其是可以大大减小电缆敷设成本。此外，通过设置管理程序单元能够实现对已经存在的软件的重新使用。这样，在将多个控制设备迁移到唯一的控制设备上时，可以重新使用多个控制设备的软件。

在该方法的一有利的实施方式中，在编译时间期间针对控制设备的第一运行装置（Betriebsmittel）提供虚拟的运行装置。借此，有利地，通过所述虚拟的运行装置，控制设备的由两个应用来访问的实际上的或真实的运行装置可以有利地被虚拟化。

在一有利的实施方式中，管理程序单元在编译时间期间如此被产生，使得在运行时间期间只有第一应用可以直接访问第二运行装置，其中在运行时间期间，对于第二应用来说，所述第二运行装置被封锁。这根据第一、第二和第三特性而发生。借此，可以有利地实现：保证由第一应用独占使用第二运行装置并且借此有利地，只有在运行时间期间由两个应用使用的运行装置必须在编译时间期间被虚拟化。

本发明的其它的特征、应用可能性和优点从随后的对本发明的实施例的描述中得出，所述实施例在附图的图中被示出。在这种情况下，所有被描述的以及被示出的特征单独地或者以任意的组合地构成本发明的主题，与它们在专利权利要求书中的合并或者它们的回引无关，以及与它们在说明书或在附图中的表达或图示无关。在所有的附图中，即使在不同的实施方式中，相同的附图标记也被用于功能等效的参量和特征。

附图说明

随后，本发明的实施方式示例性地参考附图来解释。在附图中：

图1以示意形式示出了三个控制设备；

图2以示意形式示出了所述控制设备中之一；和

图3示出了用于产生管理程序单元的方法。

具体实施方式

图1示出了三个控制设备2、4和6。控制设备2和4是来自现有技术的控制设备而控制设备6是按照本发明的控制设备。控制设备2和4分别包括唯一的处理器8a和8b。独立于控制设备的应用软件10a和10b通过操作系统12a、12b和按控制设备特定的基础软件14a和14b在相应的处理器8a、8b上被实施。控制设备2和4单独地被实施并且提供如下功能：诸如发动机控制、变速器控制或者防抱死系统功能。

按照本发明的控制设备6例如包括两个处理器核16a和16b。管理程序单元20被布置在包括处理器核16a和16b的计算单元与应用软件10、操作系统12和基础软件14之间。借此，有利地，可以毫无困难地通过管理程序单元20进一步使用或重新使用在控制设备6中已经存在的软件部件，如应用软件10、操作系统12以及基础软件14。此外，只需要一个控制设备6，而不是两个控制设备2和4。

图2以示意形式示出了控制设备6。该控制设备6的微控制器单元22包括处理器核16a和16b以及通信接口24。通信接口24例如是以太网接口、Flexray接口或者CAN接口（CAN：控制器局域网络（Controller Area Network））。

所述管理程序单元20具有虚拟的运行装置26，所述虚拟的运行装置26将通信接口24提供给第一应用30和第二应用32。第一应用30包括应用软件10a、操作系统12a和基础软件14a。第二应用32包括应用软件10b、操作系统12b和基础软件14b。第一应用30在第一虚拟运行环境34下被实施。第二应用形式30在第二虚拟运行环境36下被实施。根据方格38，管理程序单元20负责关于在控制设备6的微控制器单元22上实施所述两个应用30和32的时间上的和空间上的分离。

虚拟的运行装置26被构建为使得所述应用30、32对在所述虚拟的运行装置26下面的运行装置24的访问根据优先级调度方法来执行。从应用30、32的角度看，这些应用分别无限制地访问独占地被使用的运行装置。然而，该运行装置26实际上只是虚拟的并且调节所述应用30和32对真正的运行装置24的访问。在这种情况下，周期持续时间被分派给每个应用30、32。根据该周期持续时间，所述应用30、32借助于虚拟的运行装置26访问真正的、实际上存在的运行装置24。所述应用30、32的周期持续时间越短，所述应用30、32的优先级越高。经常要实施的应用30、32具有短的周期持续时间并且借此具有更高的优先级。因此，具有短的周期持续时间和/或高的优先级的应用30、32总是随时（stets）可以中断具有高的周期持续时间和/或低的优先级的应用30、32。此外，在周期性时间间隔中的最小的时间片被分派给每个应用30、32用来借助于虚拟的运行装置26访问真正的、实际上存在的运行装置24，所述最小的时间片保证了相应的应用30、32对运行装置24的每时间间隔的最小的访问时间。通过所述最小的时间片可以保证：相应的应用30、32安全地访问该运行装置24并且不被另一应用30、32阻挠（ausbremsen）。

通信接口24也被称作控制设备的第一运行装置。为了发送数据并且为了访问通信接口24，虚拟的运行装置26提供了一种仲裁方法，借助于该仲裁方法，所述虚拟的运行装置26协调应用30和32对通信接口24的访问。为了从通信接口24接收数据，管理程序单元20的虚拟的运行装置26对从通信接口24接收数据与将数据发送给相应的应用30、32进行协调。

微控制器单元22的第一处理器核16a仅由应用30使用。该应用30直接访问处理器核16a。管理程序单元20负责在运行时间期间针对第二应用32封锁对第一处理器核16a的访问。相对应地，该管理程序单元20负责在运行时间期间封锁第一应用30对第二处理器核16b的访问。

借此，管理程序单元20针对由所述两个应用30和32共同使用的第一运行装置24提供虚拟的运行装置26。此外，为了只由第一应用30使用的第二运行装置16a，管理程序单元20还封锁所述第二运行装置16a用于第二应用32。

用于所述应用30和32的虚拟的运行装置26的经协调的访问方法或仲裁方法例如是优先级调度、轮询调度方法（Round-Robin-Verfahren）或另一仲裁方法。应用30和32可以例如是之前已经分别被设置用于各个控制设备的应用。如在图2中所示出的那样，如果相对应的处理器核16a和16b基本上是与之前已经在相应的控制设备上存在的处理器核相同的处理器核，那么所述应用30和32例如可以在没有变化的情况下被接管。

因为应用30和32的必需的也被称作第一和第二特性的额定特性和控制设备6的也被称作第三特性的实际特性已经在管理程序单元20的编译时间之前是已知的，所以产生管理程序单元20，在所述管理程序单元20中，只有如通信接口24那样的由两个应用30、32在运行时间器件使用的运行装置按照虚拟的运行装置26被虚拟化。

基于图2来解释另一实施例。这样，所述微控制器单元22例如包括一个处理器核24和两个通信接口16a和16b。相对应地，所述虚拟的运行装置26会协调应用30、32对所述一个处理器核24的访问，而从应用30、32出发可以直接访问通信接口16a和16b。

相对应地，可设想的是其它的实施例，在所述其它的实施例中，运行装置可以不同地来构造。尤其是可以在管理程序单元20的编译时间期间将相应的运行装置设定成两类，其中第一类标识在运行时间期间由多个应用30、32使用的运行装置，并且其中第二类设置：相应的应用30、32直接访问相应的运行装置。对于第一类运行装置来说，管理程序单元20接着在编译时间期间产生，使得针对所述第一类的相应的运行装置，相对应的虚拟的运行装置26由管理程序单元20来提供，并且使得在虚拟的运行装置26背后的实际的运行装置可以在运行时间期间由多个应用30、32来使用。

当然，运行装置16a、16b和24也可以分别是定时器模块、例如具有被分配的传感器的模拟数字转换器、例如用于产生模拟的电压/电流信号的模拟数字转换器或另一外围设备。当然，运行装置16a、16b和24也可以是在微控制器单元22之外的所述微控制器单元22可以访问的运行装置。

图3以示意形式示出了用于产生管理程序单元20的方法。借助于适当的编辑工具40来建立或编辑系统说明42。该系统说明42尤其是包括应用30和32的特性以及控制设备6或微控制器单元22的特性。于是，该系统说明42借助于一致性检查器44在编译时间期间检验：在第一特性、第二特性与第三特性之间是否存在矛盾。所述矛盾被按照报告46来记录。依据该报告可以相对应地适配系统说明42。该系统说明42例如是作为文本或者XML数件（XML：扩展标记语言（extended mark-up language））来寄存。图3描述了在编译时间期间产生管理程序单元20的过程。

在优化步骤48中，例如可以合并存储区域。在代码生成步骤50中，根据代码模板（Code-Template）52生成程序代码51。在这种情况下，密码模板52包括各个预制的（vorgefertigt）代码段，所述各个预制的代码段根据应用30和32或第一和第二特性并且根据第三特性来生成。借助于其它的工具54来编制、连接（linken）程序代码51并且借此产生管理程序单元20。

关于应用30和32，系统说明42包括相应的以第一和第二特性能的形式的额定要求。在这点上，该系统说明42包括按照控制设备6或微控制器单元22的第三特性的实际配置。

Claims (10)

1.用于在编译时间产生用于控制设备（6）、尤其是机动车的管理程序单元（20）的方法，其中所述管理程序单元（20）被构造为在运行时间期间在所述控制设备（6）上实施两个应用（30、32），其特征在于，所述管理程序单元（20）在编译时间期间根据第一应用（30）的第一特性，根据第二应用（32）的第二特性并且根据所述控制设备（6）的第三特性被产生。

2.按照权利要求1所述的方法，其中在编译时间期间根据所述第一、第二和第三特性来确定所述控制设备（6）的第一运行装置（24），所述第一运行装置（24）在运行时间期间能够由所述第一和第二应用（30、32）使用，其中在编译时间期间，针对所述第一运行装置（24）产生虚拟的运行装置（26），所述虚拟的运行装置（26）在运行时间期间提供经协调的仲裁方法、尤其是优先级调度方法，用于访问所述第一运行装置（24）。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中在编译时间期间根据所述第一、第二和第三特性来确定第二运行装置（16a），所述第二运行装置（16a）在运行时间期间只能由所述第一应用（30）来使用，其中在编译时间期间产生所述管理程序单元（20），使得在运行时间期间，只有所述应用中的第一应用（30）能够直接访问所述第二运行装置（16a），而在运行时间期间，针对所述第二应用（32），对所述第二运行装置（16a）的访问被封锁。

4.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中在编译时间期间，在所述第一特性、所述第二特性与所述第三特性之间的矛盾被确定，并且其中所述矛盾被记录。

5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一和/或第二特性包括额定处理器类型和/或处理器的额定数目和/或额定存储地址和/或额定存储区域和/或额定中断配置和/或额定通信接口和/或额定外围设备，其中所述第三特性包括实际处理器类型和/或处理器的实际数目和/或实际存储地址和/或实际存储区域和/或实际中断配置和/或实际通信接口和/或实际外围设备。

6.用于控制设备（6）、尤其是用于机动车的管理程序单元（20），其中所述管理程序单元（20）被构造为在运行时间期间在所述控制设备（6）上实施两个应用（30、32），其特征在于，所述管理程序单元（20）针对由所述两个应用（30、32）共同使用的第一运行装置（24）提供虚拟的运行装置（26），并且所述管理程序单元（20）针对只由所述第一应用（30）使用的第二运行装置（16a）封锁所述第二运行装置（16a）用于所述第二应用（32）。

7.按照权利要求6所述的管理程序单元（20），其中所述第一应用（30）直接访问所述第二运行装置（16a）。

8.按照权利要求6或7所述的管理程序单元（20），其中所述第一和第二应用（30、32）借助于所述管理程序单元（20）的虚拟的运行装置（26）按照经协调的仲裁方法、尤其是优先级调度方法来访问所述第一运行装置（24）。

9.按照权利要求6所述的管理程序单元（20），其中所述第二运行装置（16a）是第一处理器核，而其中所述第一运行装置（24）是通信接口、尤其是CAN接口、Flexray接口或者以太网接口；或者其中所述第二运行装置（16a）是第一通信接口、尤其是CAN接口、Flexray接口或者以太网接口，而其中所述第一运行装置（24）是第一处理器核。

10.用于机动车的控制设备（6），其中所述控制设备（6）具有数字计算单元、尤其是微控制器（22），在所述数字计算单元上能够实施按照权利要求6至9所述的管理程序单元（20）。