CN111066002A - 用于确定机动车辆的控制单元的驾驶数据的完整性的方法 - Google Patents
用于确定机动车辆的控制单元的驾驶数据的完整性的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的目的在于确定机动车辆的控制单元的驾驶数据的完整性的方法，其包括包含以下的步骤：将两个计数器设定为严格大于这两个计数器的最大值的一个值，并且在唤醒阶段时，计算写入不可复位区中的数据的标记，比较计数器，并在计数器相等时确定数据的完整性。
Description
技术领域
本发明属于数据备份（sauvegarde）的领域，并且更具体地涉及用于确定驾驶数据（données de navigation）的完整性并恢复备份在机动车辆的电子控制单元中的数据的方法。
背景技术
在控制单元（通常是ECU，英语Engine Control Unit（引擎控制单元）的首字母缩合词）中，在用钥匙关断（coupure-clé）以便停车时，驾驶数据备份在连接到微控制器的只读或非易失性存储器中。在随后启动计算机时，从非易失性存储器中恢复这些数据，以由控制单元再次使用。
用钥匙关断使得能够发起计算机的睡眠阶段（英语也称为shutdown（关机）阶段）。在控制单元的睡眠阶段期间，执行从也连接到微控制器的读写存储器向只读存储器的数据备份。在睡眠阶段结束后，可以停用控制单元。
在睡眠阶段期间可能需要重启或唤醒。于是必须中断在睡眠阶段期间正在进行的过程，以便尽快发起控制单元的唤醒阶段。
将数据备份在只读存储器中所需的时间与例如在睡眠阶段期间进行唤醒所需的反应性不相容。该时间通常为300 ms，并且一般而言介于100 ms至3 s。
在运行中创建或修改的一个或多个驾驶数据（例如，对传感器故障的信号传送）向只读存储器的写入或复制在数据已在睡眠阶段时被复制到只读存储器中之前就因重启而中断。
为此，已知在睡眠阶段开始时将数据写入读写存储器的一部分中，该部分称为不可复位区或英语的reset safe（复位安全）区。与读写存储器的其他部分不同，读写存储器的该部分在控制单元重启时不被复位（réinitialiser）：只要读写存储器处于上电状态，写入不可复位区中的数据在重启时就保持不变。还计算与每个驾驶数据或每组驾驶数据相关联的标记（empreintes），然后将其记录在不可复位区中。
这样，可能在唤醒阶段时确定微控制器应从哪个存储器（读写存储器或只读存储器）加载数据，以便能够访问最新的数据和/或完整的（intègre）数据。在唤醒阶段时，微控制器计算写入不可复位区中的每个或每组驾驶数据的标记，并将其与预先记录在不可复位区中的标记进行比较。如果它们相等，则读写存储器在启动与先前的操作之间并未被断电过。因此，启动是在睡眠阶段期间进行的，并且只读存储器中的数据的完整性尚不确定。于是从不可复位区加载数据。如果相关联的标记不相等，则读写存储器曾被断电过，这表明睡眠阶段已进行至完成。于是从只读存储器加载数据。
计算机唤醒可能是在睡眠阶段期间、但在将数据完全记录到只读存储器的阶段之后触发的。在这种情况下，上述方法无法区分数据是否确实已记录在只读存储器中。
还可能以使得恶意用户能阻止将数据写入只读存储器中的频率重启车辆。在随后重启时，如果不再向控制单元馈电，则未备份在只读存储器中的数据最终会丢失。
发明内容
本发明的目的是确定控制单元的驾驶数据的完整性，特别是以简单且准确的方式确定复制到控制单元的只读存储器中的数据的完整性。
在本发明的上下文中，借助于如下方法来实现该目的：一种用于确定机动车辆的控制单元的驾驶数据的完整性的方法，控制单元包括微控制器、连接到微控制器的读写存储器和只读存储器，读写存储器被配置成在控制单元启动期间不复位读写存储器的不可复位区，该方法的特征在于，其包括包含以下的步骤：
a）在运行时，计算第一计数器（compteur）和第二计数器的最大值，第二计数器不与任何标记相关联，并将这些计数器设定为严格大于该最大值的一个值；
b）在控制单元的睡眠阶段时，发起驾驶数据、第一计数器和第二计数器到不可复位区中的复制，发起每个驾驶数据的标记和第一计数器的标记的计算以及所述标记到不可复位区中的复制，然后如下发起驾驶数据和计数器到只读存储器中的复制：由第一计数器的复制开始、复制每个数据、然后复制第二计数器；
c）在唤醒阶段时，从只读存储器加载第二计数器；
d）在唤醒阶段时，计算复制到不可复位区中的数据和第一计数器的标记；
e）在唤醒阶段时，当第一计数器的计算出的标记和记录在不可复位区中的标记相等时，从不可复位区加载第一计数器，并且当第一计数器的计算出的标记与记录在不可复位区中的标记不同时，从只读存储器加载第一计数器；
f）在唤醒阶段时，比较第一计数器和第二计数器；
g）当在步骤f）中第一计数器等于第二计数器时，确定只读存储器的驾驶数据的完整性。
有利地，在步骤g）中，当计数器相等时，向车辆的用户通知驾驶数据的完整性，并且当计数器不同时，向车辆的用户通知驾驶数据损坏。
有利地，该方法包括恢复驾驶数据的步骤：
• 当第一计数器和第二计数器相等时，从只读存储器恢复驾驶数据，并且
• 当第一计数器和第二计数器不同时，从读写存储器恢复驾驶数据。
有利地，通过从至少一个循环冗余校验和校验和中选择的方法来计算标记。
本发明的另一目标是一种机动车辆的控制单元，其包括微控制器、连接到微控制器的读写存储器和只读存储器，读写存储器被配置成在控制单元启动期间不复位读写存储器的不可复位区，控制单元被配置成：
a）计算第一计数器和第二计数器的最大值，第二计数器不与任何标记相关联，并将这些计数器设定为严格大于该最大值的一个值；
b）在控制单元的睡眠阶段时，发起驾驶数据、第一计数器和第二计数器到不可复位区中的复制，发起每个驾驶数据的标记和第一计数器的标记的计算以及所述标记到不可复位区中的复制，然后如下发起驾驶数据和计数器到只读存储器中的复制：由第一计数器的复制开始、复制每个数据、然后复制第二计数器；
c）在唤醒阶段时，从只读存储器加载第二计数器；
d）在唤醒阶段时，计算复制到不可复位区中的数据和第一计数器的标记；
e）在唤醒阶段时，当第一计数器的计算出的标记和记录在不可复位区中的标记相等时，从不可复位区加载第一计数器，并且当第一计数器的计算出的标记与记录在不可复位区中的标记不同时，从只读存储器加载第一计数器；
f）在唤醒阶段时，比较第一计数器和第二计数器；
g）当在步骤f）中第一计数器等于第二计数器时，确定只读存储器的驾驶数据的完整性。
有利地，控制单元被配置成：当计数器相等时，向车辆的用户通知驾驶数据的完整性，并且当计数器不同时，向车辆的用户通知驾驶数据损坏。
有利地，控制单元被配置成恢复驾驶数据：
• 当第一计数器和第二计数器相等时，从只读存储器恢复驾驶数据，或者
• 当第一计数器和第二计数器不同时，从读写存储器恢复驾驶数据。
附图说明
其他特征和优点将从下面的描述中显现出来，该描述仅是示例性的而非限制性的，并且应参考附图来阅读，在附图中：
- 图1示意性地描绘了包括控制单元的机动车辆1；
- 图2示意性地描绘了控制单元的各种存储器和存储器区；
- 图3示意性地示出了根据本发明实施例的恢复驾驶数据的方法。
具体实施方式
图1示意性地描绘了包括控制单元ECU的机动车辆1。车辆1的控制单元ECU包括微控制器3或微处理器（以实线的黑色矩形示出），其电连接到只读存储器5或非易失性存储器（以虚线矩形示出），并且还电连接到读写存储器4或易失性存储器（以虚线矩形示出）。
只读存储器5可以是FLASH类型的存储器，或更一般地是EEPROM类型的存储器（英语Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory的首字母缩合词，或电可擦可编程只读存储器5）。
读写存储器4也称为易失性存储器或直接存取存储器，英语为Random AccessMemory（随机存取存储器，RAM）。读写存储器4包括不可复位区6或英语的reset safe（复位安全）区。在控制单元ECU重启时，读写存储器4的这一部分不被复位：只要读写存储器4处于上电状态，复制到不可复位区6中的数据在重启时就保持不变。
图2示意性地描绘了控制单元ECU的各种存储器和存储器区。
读写存储器4由图2左侧的虚线矩形示出。该存储器包括不可复位区6。
一般而言，控制单元ECU被配置成处理和/或存储第一数据集。该数据集包括成组（或英语的channel（通道））的变量，其中至少有第一计数器A、第二计数器LAST和驾驶数据集D（包含驾驶数据Di，i为自然整数，在图2中由数据D1和D2示出）。通过通道来指定链接到同一功能（例如，与车辆1的发动机有关）的一组数据或一套变量。这些驾驶数据例如对应于行驶距离、耗油量，但是也可以对应于对车辆1中的故障或传感器失效的信号传送。
标记意指使得能够识别其他数据的数据，如校验和、数值标记、散列、概要、浓缩物、签名或密码标记。读取标记可以使得能够验证数据的完整性。有利地，可以通过散列函数和/或循环冗余校验（CRC）来获得标记。通常使用的CRC的大小为8位、16位或32位。
可以为第一计数器A以及为每个数据Di计算标记CRC。第二计数器LAST被配置成不具有可计算的标记，特别是没有CRC类型的标记。换言之，不可能计算第二计数器LAST的标记。
读写存储器4被配置成将数据集存储在除不可复位区之外的区中。
不可复位区6被配置成存储第一计数器A、第二计数器LAST和车辆1的驾驶数据。在图2所示的示例中，这些数据在读写存储器4的另一区中是重复的。
只读存储器5被配置成至少存储所述数据集（包括第一计数器A、第二计数器LAST和驾驶数据Di）。只读存储器5还被配置成使得微控制器3能够以如下定义的顺序写入数据集：从第一计数器A的复制开始，然后写入每个数据Di，之后复制第二计数器LAST。只读存储器5上方的箭头例示了数据集的该复制顺序。
微控制器3被配置成计算复制到读写存储器4中的每个数据的标记CRC，只要这些标记是可计算的（而第二计数器LAST的标记并非如此）。微控制器3可以计算第一计数器的标记CRC A和每个驾驶数据的标记CRC Di（例如CRC D1、CRC D2等）。微控制器3还被配置成将这些数据中的每一个以及相关联的计算出的标记中的每一个写入读写存储器4的不可复位区6中。
图3示出了根据本发明实施例的用于恢复驾驶数据的方法。
在步骤a）中，计算第一计数器A和第二计数器LAST的最大值，然后将计数器A和LAST的值设定为严格大于该最大值的一个值。有利地，将第一计数器A和第二计数器LAST的值设定（或初始化）为该最大值加1的值。该步骤可以在车辆1运行期间、并且更一般地在控制单元ECU的睡眠阶段之前的任何时间实施。
在步骤b）中，在控制单元ECU的睡眠阶段期间，发起驾驶数据、第一计数器A和第二计数器LAST到读写存储器4的不可复位区6中的写入（换言之，复制），并且发起每个驾驶数据和计数器A的标记CRC的计算以及所述标记CRC到不可复位区6中的复制。第二计数器LAST没有可计算的标记：其标记无法复制到不可复位区6中。最后，以图2所示的顺序发起这些数据到只读存储器5中的复制，即：由第一计数器A的复制开始，然后写入每个数据，之后写入第二计数器LAST。
如果控制单元ECU是在睡眠阶段之后被断电的，则当读写存储器4重新上电时，读写存储器4的数据集处于不确定的状态。由于不可复位区6的数据没有被复位，因此这些数据在读写存储器4初始化之后也处于不确定的状态。
可能在睡眠阶段期间、尤其是在步骤b）期间请求唤醒。如果已发起了驾驶数据和计数器到只读存储器5的复制，则在唤醒时必须中断该复制，以符合车辆1唤醒的反应性标准。
车辆1的用户可以在睡眠阶段期间命令开始（commander）唤醒阶段。在步骤c）中，在唤醒阶段时，从只读存储器5加载第二计数器LAST。
在步骤d）中，在唤醒阶段中计算复制到不可复位区6中的驾驶数据和第一计数器A的标记。接下来，将与不可复位区6中的数据相关联的每个复制（或记录）的标记跟在步骤d）中计算出的与相同数据相关联的标记进行比较。
在步骤e）中，在唤醒阶段中，当第一计数器A的计算出的标记与在不可复位区6中记录的标记相等时，将第一计数器A从不可复位区6复制到读写存储器4的另一区中。反之，当计算出的第一计数器A的标记和记录在不可复位区6中的第一计数器A的标记不同时，将第一计数器A从只读存储器5复制到读写存储器4中、到与不可复位区6不同的区中。
在步骤f）中，比较在步骤e）中复制的第一计数器A和在步骤c）中复制的第二计数器LAST。第一计数器A和第二计数器LAST可以相等或不同。
在步骤g）中，当第一计数器A等于第二计数器LAST时，确定驾驶数据的完整性，特别是复制到只读存储器5中的驾驶数据的完整性。在相反情况下，当第一计数器A不同于第二计数器LAST时，确定数据、特别是复制到只读存储器5中的驾驶数据的改变。将不代表车辆1的当前状态的数据称为“被改变”。
有利地，可以通知复制到只读存储器5中的驾驶数据的完整性或改变。这样的通知可以通过将代表数据完整性的数据或一组变量复制到只读存储器5中来实施。还可以例如在车辆1启动时向车辆1的用户和/或向控制单元ECU发信号通知数据的完整性或改变。
当第一计数器A和第二计数器LAST相等时，还可以将数据集从只读存储器5恢复到控制单元ECU的读写存储器4中。这种情景对应于在控制单元ECU的前面的睡眠阶段时完全复制了数据集的情况。
反之，当第一计数器A和第二计数器LAST不同时，从读写存储器4恢复数据。在这种情况下，驾驶数据未能在控制单元ECU的睡眠阶段时被完全复制到只读存储器5中（所有驾驶数据都是在计数器LAST之前复制的）。该方法使得能够确定在步骤g）之后向计算机和读写存储器4的馈电丢失的情况下，从只读存储器5恢复到读写存储器4的数据是否被恢复而没有与先前运行时的数据演变相关的信息丢失（即改变）。
Claims (7)
1.一种用于确定机动车辆（1）的控制单元（ECU）的驾驶数据的完整性的方法，控制单元包括微控制器（3）、连接到微控制器（3）的读写存储器（4）和只读存储器（5），只读存储器被配置成在控制单元启动期间不复位读写存储器的不可复位区（6），该方法的特征在于，其包括包含以下的步骤：
a）计算第一计数器（A）和第二计数器（LAST）的最大值，第二计数器（LAST）不与任何标记相关联，并将这些计数器设定为严格大于该最大值的一个值；
b）在控制单元的睡眠阶段时，发起驾驶数据、第一计数器（A）和第二计数器（LAST）到不可复位区中的复制，发起每个驾驶数据的标记和第一计数器（A）的标记的计算以及所述标记到不可复位区中的复制，然后如下发起驾驶数据和计数器（A、LAST）到只读存储器中的复制：由第一计数器（A）的复制开始、复制每个数据、然后复制第二计数器（LAST）；
c）在唤醒阶段时，从只读存储器加载第二计数器（LAST）；
d）在唤醒阶段时，计算复制到不可复位区中的数据和第一计数器（A）的标记；
e）在唤醒阶段时，当第一计数器（A）的计算出的标记和记录在不可复位区中的标记相等时，从不可复位区加载第一计数器（A），并且当第一计数器（A）的计算出的标记与记录在不可复位区中的标记不同时，从只读存储器加载第一计数器（A）；
f）在唤醒阶段时，比较第一计数器（A）和第二计数器（LAST）；
g）当在步骤f）中第一计数器（A）等于第二计数器（LAST）时，确定复制到只读存储器中的驾驶数据的完整性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤g）中，当计数器（A、LAST）相等时，向车辆（1）的用户通知驾驶数据的完整性，或者当计数器（A、LAST）不同时，向车辆（1）的用户通知驾驶数据改变。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括恢复驾驶数据的步骤：
• 当第一计数器（A）和第二计数器（LAST）相等时，从只读存储器（5）恢复驾驶数据，或者
• 当第一计数器（A）和第二计数器（LAST）不同时，从读写存储器（4）恢复驾驶数据。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中，通过从至少一个循环冗余校验和校验和中选择的方法来计算标记。
5.一种机动车辆（1）的控制单元（ECU），其包括微控制器（3）、连接到微控制器（3）的读写存储器（4）和只读存储器（5），只读存储器被配置成在控制单元启动期间不复位读写存储器的不可复位区（6），控制单元被配置成：
a）在运行期间，计算第一计数器（A）和第二计数器（LAST）的最大值，第二计数器（LAST）不与任何标记相关联，并将这些计数器设定为严格大于该最大值的一个值；
b）在控制单元的睡眠阶段时，发起驾驶数据、第一计数器（A）和第二计数器（LAST）到不可复位区中的复制，发起每个驾驶数据的标记和第一计数器（A）的标记的计算以及所述标记到不可复位区中的复制，然后如下发起驾驶数据和计数器（A、LAST）到只读存储器中的复制：由第一计数器（A）的复制开始、复制每个数据、然后复制第二计数器（LAST）；
c）在唤醒阶段时，从只读存储器加载第二计数器（LAST）；
d）在唤醒阶段时，计算复制到不可复位区中的数据和第一计数器（A）的标记；
e）在唤醒阶段时，当第一计数器（A）的计算出的标记和记录在不可复位区中的标记相等时，从不可复位区加载第一计数器（A），并且当第一计数器（A）的计算出的标记与记录在不可复位区中的标记不同时，从只读存储器加载第一计数器（A）；
f）在唤醒阶段时，比较第一计数器（A）和第二计数器（LAST）；
g）当在步骤f）中第一计数器（A）等于第二计数器（LAST）时，确定只读存储器中的驾驶数据的完整性。
6.根据权利要求5所述的控制单元，其被配置成：当计数器（A、LAST）相等时，向车辆（1）的用户通知驾驶数据的完整性，并且当计数器（A、LAST）不同时，向车辆（1）的用户通知驾驶数据改变。
7.根据权利要求5或6所述的控制单元，其被配置成恢复驾驶数据：
• 当第一计数器（A）和第二计数器（LAST）相等时，从只读存储器（5）恢复驾驶数据，或者
• 当第一计数器（A）和第二计数器（LAST）不同时，从读写存储器（4）恢复驾驶数据。
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