CN110832459B - 车辆控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在任务中发生了异常的情况下，无关正在执行的临界区，通过预先设定的任务的执行时间和一定的时间判别是否是在设计上所必要的临界区(CS)，区分必要的中断禁止和异常的中断禁止，从而实现超时检测。具备：任务执行单元，其使系统执行任务；以及中断处理单元，其在任务的执行时进行中断处理，中断处理单元包括可屏蔽中断和在该可屏蔽中断之后指示执行的不可屏蔽中断，在中断禁止时间中指示执行可屏蔽中断，并执行不可屏蔽中断。

Description

车辆控制装置
技术领域
本发明涉及一种车辆控制装置的OS(操作系统)所管理的处理的执行时间异常的检测方法。
背景技术
近年来，很多车辆控制系统由操作电子化的车辆控制设备的ECU、即电子控制装置(Electronic Control Unit)和能够进行多个ECU之间的通信的车载LAN(Local AreaNetwork，局域网)构成。这些车辆控制系统伴随着环境负荷的降低、安全要求，正在推进系统的高功能化、功能的分散化、复杂化。其结果是，ECU的软件架构的标准化、安全装置的电子控制化及其安全性确保的结构的重要性正在增大。
伴随着车辆控制设备中的安全装置的电子控制化,在车辆控制系统中导入了功能安全的结构。这里，功能安全是出于在电气/电子系统中发生不良情况时,通过系统过渡到安全侧以确保安全的考虑。例如，在面向汽车的功能安全标准ISO 26262中，设置有作为专有标准的安全度水准的ASIL(Automotive Safety Integrity Level，汽车安全完整性等级)，为了遵照最高位等级ASIL D，要求能够向第三者证明与车辆控制装置的安全相关的功能的构成与主功能、安全装置、监视装置明确地分离。
当在普通的车辆控制装置中应用功能安全标准ISO 26262时,可知车辆控制系统混有各种ASIL的软件。因此，为了使现有的软件遵照功能安全标准，需要防止软件间的干扰的结构、与其相关的处理的高速化、轻量化、可靠性提高等技术。作为防止构成系统的软件之间的相互作用的结构，有时间保护功能、存储器保护功能、数据保护功能。具体而言，是防止如下情况：安全度水准低的QM的软件失控而阻碍ASIL D的软件这样的安全度水准高的软件的动作，从而对系统造成影响。
在下述专利文献1中，为了提供实时地检测发生的故障的结构，实现了如下的步骤和手段：使多个阶段的WDT联动的步骤和已联动的WDT阶段性地、强有力地介入到系统中的步骤；对于通过中断而恢复的轻度的故障而言通过中断来应对故障，对于除了通过不可屏蔽中断以外而不能恢复的中度的故障而言通过不可屏蔽中断来应对故障，继而，对于除了通过重启以外而不能恢复的重度的故障而言通过系统重置来应对故障的手段。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2002-251300号公报
发明内容
发明要解决的问题
在即使发生了异常也要求一定时间内系统的动作持续性的系统中，需要仅使发生了异常的处理停止而维持系统整体的功能、使其尽可能不停止的结构。但是，在现有方法中，由于在执行时间的异常(超时)检测中使用了定时器中断，因此通过定时器中断无法在中断禁止时检测出异常。另外，为了解决上述问题，若利用不可屏蔽的中断(NMI)，则存在无法区分是设计上必要的临界区(CS)还是异常的中断禁止的问题。
用于解决问题的技术手段
本发明的车辆控制装置是监视系统的故障的车辆控制装置，其特征在于，具备：任务执行单元，其使所述系统执行任务；以及中断处理单元，其在所述任务的执行时进行中断处理，所述中断处理单元包括可屏蔽中断和在所述可屏蔽中断之后指示执行的不可屏蔽中断，在中断禁止时间中指示执行了所述可屏蔽中断的情况下，进一步执行所述不可屏蔽中断，由此即使在中断禁止中也能够实时地检测出异常，能够应用适当的故障保护处理。
发明的效果
根据本发明的车辆控制装置，在任务中发生了异常的情况下，无关正在执行的临界区，通过预先设定的任务的执行时间和一定的时间内判别是否是在设计上所必要的临界区(CS)，区分必要的中断禁止和异常的中断禁止，从而实现超时检测。
附图说明
图1是实施方式1的发动机控制装置ECU1的构成图。
图2是表示发动机控制装置ECU1的数据管理表401的例子的图。
图3是表示发动机控制装置ECU1的数据记录表402的例子的图。
图4是表示发动机控制装置ECU1的定时器寄存器表500的例子的图。
图5是表示发动机控制装置ECU1的硬件定时器5的动作流程的例子的图。
图6是表示发动机控制装置ECU1的软件控制部201的动作流程的例子的图。
图7是表示发动机控制装置ECU1的任务执行部202的动作流程的例子的图。
图8是表示发动机控制装置ECU1的不可屏蔽中断执行部203的动作流程的例子的图。
图9是表示发动机控制装置ECU1的软件中断执行部204的动作流程的例子的图。
具体实施方式
<实施方式1>
图1是本发明的发动机控制装置ECU1的构成图。发动机控制装置ECU1具备程序区域2、运算部3、存储区域4、硬件定时器5、中断控制器6、共享总线7。
运算部3是执行程序区域2所存储的程序的处理器核心(Central ProcessingUnit)。程序区域2存储软件控制部201、任务执行部202、不可屏蔽中断执行部203、以及软件中断执行部204。
存储区域4存储后述的图2中说明的数据管理表401、图3中说明的数据记录表402。
硬件定时器5用于对时钟进行计数，根据时钟的计数器值可知经过时间。定时器具有比较电路。始终通过比较电路将后述的图4中说明的定时器寄存器中存储的数值和定时器计数器的计数值进行比较，当两者的值一致时，在中断控制器6中产生不可屏蔽信号。由此，若经过了设定的时间，则产生中断，从而能够进行需要时间管理的处理。另外，硬件定时器5存储后述的图4的定时器寄存器表600。
中断控制器6在从硬件定时器5接收到上述的不可屏蔽信号时，中断运算部的执行中的处理，产生不可屏蔽的中断(以下称为不可屏蔽中断)。
本实施方式1中的发动机控制装置ECU1的构成不限于此。例如，也可以具备用于保存数据的非易失性存储器(备份RAM)、用于各运算部访问的共享存储器、不同的传感器等。
下面,对存储在发动机控制装置ECU1的存储区域4和硬件定时器5中的表进行说明。
图2是表示存储在存储区域4中的运算部数据管理表401的例子的图。数据管理表401由名称字段40101、设定值字段40102构成。名称字段40101是由数据管理表401管理的对象的名称。在本实施例中，虽然由HW定时器计数器最大值、第一比较匹配时间、第二比较匹配时间构成，但管理的对象的种类、数量以及管理方法不限于此。设定值字段40102表示存储了数据管理表401管理的对象的设定值而得的值。
图3是表示存储在存储区域4中的数据记录表402的例子的图。数据记录表402由名称字段40201、值字段40202构成。
名称字段40201是数据记录表402管理的对象的名称。在本实施例中，虽然由HW定时器计数器值、不可屏蔽中断执行次数构成，但管理的对象的种类、对象的数量以及管理方法不限于此。值字段40202表示存储了由数据记录表402管理的对象的值而得的值。
图4是表示存储在硬件定时器5中的定时器寄存器表500的例子的图。定时器寄存器表500由名称字段501、设定值字段502构成。名称字段500是定时器寄存器表500管理的对象的名称。在本实施例中，虽然由比较匹配标记、比较匹配计数器构成，但管理的对象的种类、对象的数量以及管理方法不限于此。设定值字段500表示存储了由定时器寄存器表500管理的对象的设定值而得的值。
以上的表被存储在实施例1的发动机控制装置ECU1的存储区域4和硬件定时器5中，但表的存储目的地不限于此。
由此，对发动机控制装置ECU1的硬件定时器5的动作和存储在程序区域2中、由运算部3执行的程序的动作流程进行说明。
图5为硬件定时器5的动作流程。以下，对图5的各步骤进行说明。
(图5：步骤600)
硬件定时器5使硬件定时器计数器值递增，更新硬件定时器计数值。
(图5：步骤601)
在硬件定时器计数器值达到最大值的情况下，硬件定时器5进入步骤602，否则进入步骤603。
(图5：步骤602)
硬件定时器5将计数器重置，并进入步骤603。
(图5：步骤603)
如果定时器寄存器表500管理的比较匹配标记为1即相一致硬件定时器5进入步骤604，否则进入步骤606。
(图5：步骤604)
硬件定时器5将硬件定时器与定时器寄存器表500管理的比较匹配计数器进行比较，如果一致，则进入步骤605，如果不一致，则进入步骤606。
(图5：步骤605)
硬件定时器5调用后述的不可屏蔽中断，进入步骤606。
(图5：步骤606)
硬件定时器5判定是否满足结束条件，如果满足则结束处理，如果不满足则进入步骤601。
图6是软件控制部201的动作流程。以下，对图6的各步骤进行说明。
(图6：步骤20100)
软件运算部201对存储区域4及HW定时器5进行初始化，进入步骤20101。
(图6：步骤20101)
软件运算部201调用后述的任务执行部，进入步骤20102。
(图6：步骤20102)
软件运算部201判定是否满足结束条件，如果满足则结束处理，如果不满足则进入步骤20101。
图7是任务执行部202的动作流程。以下，对图7的各步骤进行说明。
(图7：步骤20200)
任务执行部202设定定时器寄存器表500的比较匹配的设定值，进入步骤20201。这里，比较匹配的设定值的设定是指如下处理：将定时器寄存器表500的比较匹配标记设为1，以设定为产生比较匹配的模式的处理；从输入捕获寄存器中获取当前的HW定时器的计数器，设定直到产生比较匹配为止的期间(比较匹配计数器)的处理。
(图7：步骤20201)
任务执行部202执行CS开始处理，进入步骤20202。在此，CS开始处理是为了使临界区中的处理不被其他处理中断的中断禁止处理等。
(图7：步骤20202)
任务执行部202执行CS处理，进入步骤20203。
(图7：步骤20203)
任务执行部202执行CS结束处理，进入步骤20204。这里，CS结束处理是对为了使临界区不被其他处理中断的中断禁止处理等进行解除的处理。
(图7：步骤20204)
任务执行部202执行比较匹配结束处理，以结束处理。这里，比较匹配结束处理是将定时器寄存器表500的比较标记设为0，以关闭比较匹配功能的处理。
(图8：步骤20300)
NMI执行部203判定数据记录表402的不可屏蔽中断执行次数，如果是第一次则进入步骤20301，否则进入步骤20304。
(图8：步骤20301)
NMI执行部203执行比较匹配设定处理，进入步骤20302。这里，比较匹配设定处理是指从数据管理表401中获取第二比较匹配时间，并设定在定时器寄存器表500的比较匹配计数器中的处理。
(图8：步骤20302)
NMI执行部203执行SW中断调用处理，进入步骤20303。这里，SW中断处理是用于调用后述的图9的软件中断执行部的中断产生处理。
(图8：步骤20303)
NMI执行部203执行NMI执行计数器更新处理，结束处理。这里，NMI执行计数器更新处理是指使数据记录表402的不可屏蔽中断执行次数递增的处理。
(图8：步骤20304)
NMI执行部203执行重置处理并结束处理。
(图9：步骤20400)
软件中断执行部204执行保存处理，进入步骤20401。这里，保存处理是指将当前执行中的处理的寄存器值、程序计数器值、HW定时器的计数器值存储到存储区域4中的处理，但不限于此。
(图9：步骤20401)
软件中断执行部204执行任务停止处理，进入步骤20402。任务停止处理是指使通过比较匹配检测出异常的任务停止的处理。
(图9：步骤20402)
软件中断执行部204执行比较匹配结束处理，并结束处理。比较匹配结束处理是将定时器寄存器表500的比较匹配标记设为0，以关闭比较匹配功能的处理。
如上所述，根据本实施方式1，在任务中发生了异常的情况下，无关正在执行的临界区，通过预先设定的任务的执行时间和一定的时间内判别是否是在设计上必要的临界区(CS)，区别必要的中断禁止和异常的中断禁止，从而实现超时检测。
本实施方式能够表现如下的构成。
具备：任务执行单元，其使系统执行任务；以及中断处理单元，其在所述任务的执行时进行中断处理，中断处理单元包括可屏蔽中断和在该可屏蔽中断之后指示执行的不可屏蔽中断，在中断禁止时间中指示执行所述可屏蔽中断，并执行所述不可屏蔽中断。
所述不可屏蔽中断由于不可执行所述可屏蔽中断而被执行。
所述中断处理单元在监视所述系统的故障时进行所述中断处理。
具备：任务执行单元，其执行任务；以及中断处理单元，其在所述任务的执行时进行中断处理，所述中断处理单元包括：第一不可屏蔽中断；从该第一不可屏蔽中断起经过规定时间后指示执行的可屏蔽中断；以及从所述第一不可屏蔽中断起经过规定时间后且在所述可屏蔽中断之后指示执行的第二不可屏蔽中断，并且包括：在中断禁止时间中指示执行所述第一不可屏蔽中断，在所述中断禁止时间解除后执行所述可屏蔽中断的情况；以及在中断禁止时间中指示执行所述第一不可屏蔽中断、所述可屏蔽中断，并执行所述第二不可屏蔽中断的情况。
所述第二不可屏蔽中断由于不可执行可屏蔽中断而被执行。

Claims (1)

1.一种车辆控制装置，其特征在于，具备：
任务执行单元，其用于执行任务；以及
中断处理单元，其在所述任务的执行时进行中断处理，
所述中断处理单元包括：第一不可屏蔽中断；从该第一不可屏蔽中断起经过规定时间后指示执行的可屏蔽中断；以及从所述第一不可屏蔽中断起经过规定时间后且在所述可屏蔽中断之后指示执行的第二不可屏蔽中断，并且包括：在中断禁止时间中指示执行所述第一不可屏蔽中断，在所述中断禁止时间解除后执行所述可屏蔽中断的情况；以及
在中断禁止时间中指示执行所述第一不可屏蔽中断、所述可屏蔽中断，并执行所述第二不可屏蔽中断的情况，
所述第二不可屏蔽中断由于不可执行可屏蔽中断而被执行。
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