CN111954871A - 提供在车辆的控制设备可实施的应用的应用数据的方法，控制设备及其校准方法，分析处理装置 - Google Patents

提供在车辆的控制设备可实施的应用的应用数据的方法，控制设备及其校准方法，分析处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于提供能够在车辆的控制设备(110)上实施的至少一个应用(112)的应用数据的方法，其中，控制设备(110)包括用于实施具有虚拟存储器管理的操作系统的组件。在该方法中，首先读取第一虚拟存储器的应用地址空间，其中，应用地址空间被分配给应用的进程并且代表控制设备(110)的物理存储器的由应用数据所占用的区域。在另一步骤中将应用地址空间叠加到如下虚拟地址空间中：所述虚拟地址空间被分配给用于通过通信接口(108)与控制器外部的分析处理装置(106)进行数据交换的通信应用(118)的进程。因此可以通过通信接口(108)调用应用数据。

Description

提供在车辆的控制设备可实施的应用的应用数据的方法，控 制设备及其校准方法，分析处理装置
技术领域
本发明从根据独立权利要求的类别的一种方法或一种设备出发。本发明的主题还是一种计算机程序。
背景技术
在机动车的控制设备中，通常使用具有集成的外围组件(例如闪存或RAM存储器)的常规微控制器。这样的模块通常不具有带有存储器管理单元(英语Memory ManagementUnit，缩写MMU)的存储器虚拟化机制。例如，可以通过XCP协议(英语UniversalMeasurement and Calibration Protocol，通用测量和校准协议)实现参数的测量和调节。在此，可以读取任何存储单元并将其显示在测量技术计算机上。由于缺少存储器管理单元，因此这样的控制设备通常不适用于现代操作系统(例如Linux或QNX)的使用。
如今，在信息娱乐控制设备中已使用现代微处理器，所述现代微处理器具有快速计算单元、外部存储器和存储器管理单元。此处有时会采用使用存储虚拟化的操作系统。在此，主要使用限制系统的可参数化的简单的记录机制。
现代操作系统和微处理器在驾驶员辅助系统中起着重要作用。这些要求广泛的测量和校准可能性。
发明内容
在这种背景下，借助在此提出的方案提出根据独立权利要求的一种用于提供可以在车辆的控制设备上实施的至少一个应用的应用数据的方法、一种使用该方法的控制设备、一种用于校准该控制设备的方法、一种使用该方法的分析处理装置以及一种相应的计算机程序。通过在从属权利要求中列出的措施，可以实现在独立权利要求中所说明的设备的有利的扩展方案和改善方案。
在此提出的方案基于以下知识：在微处理器(例如在用于驾驶员辅助系统的控制设备中使用的微处理器)中可以使用PMD(PMD＝Process Measurement Daemon，进程测量守护进程)或可以在虚拟存储器中实施的用于与控制设备外部的测量计算机进行通信的其他通信应用。由此使得能够容易地从微处理器的不同地分配的存储区域中读取测量和校准数据——即独立于虚拟存储器管理的实际的存储器映射。
此外，在此提出的方案描述如何可以在具有现代操作系统和存储器虚拟化的微处理器上使用具有XCP的测量和校准接口。这种可能性对于驾驶员辅助控制设备(例如对于自主驾驶)是必不可少的。在此提出的方案尤其使得可以在POSIX兼容的操作系统(PortableOperating System Interface，便携式操作系统接口)下实现XCP测量技术接口。
这具有以下优点：可以在驾驶员辅助控制设备中继续使用已经建立的包括相应的PC工具在内的测量技术协议。因此，可以继续借助已建立的测量工具对具有存储器虚拟化的基于微处理器的新系统进行分析和校准。因此，鉴于控制设备中深远的技术变革，可以将测量技术领域中的匹配开销减少到最小。
提出一种用于提供在车辆的控制设备上可实施的至少一个应用的应用数据的方法，其中，该控制设备包括用于实施具有虚拟存储器管理的操作系统的组件，其中，该方法包括以下步骤：
读取第一虚拟存储器的应用地址空间，其中，该应用地址空间被分配给该应用的进程并且映射控制设备的物理存储器的由该应用数据占用的区域；
将另一虚拟存储器的应用地址空间叠加(einblenden)到如下虚拟地址空间中：该虚拟地址空间被分配给用于通过通信接口与外部的分析处理装置进行数据交换的通信应用的进程，以便通过通信接口提供应用数据。
应用数据例如可以涉及测量或校准数据。应用数据可以由应用的进程使用和/或创建或者已经被使用和/或创建。控制设备例如可以理解为电机控制设备或用于控制驾驶员辅助功能的设备。应用可以理解为计算机程序或软件。应用例如可以理解为程序的充当从设备(Slave)的机构。应用尤其可以是在虚拟进程区域内可实施的。组件例如可以涉及微处理器或微控制器或易失性或非易失性存储器。操作系统尤其可以涉及符合POSIX的操作系统、尤其还可以涉及诸如Linux或QNX的实时操作系统。虚拟存储器管理可以理解为如下类型的存储器管理：在该存储器管理中，由应用生成的存储器地址构成虚拟地址空间，该虚拟地址空间的地址不直接进入存储器总线，而是进入存储器管理单元。这将虚拟地址映射到实际存在的物理存储器的地址上。在这个意义上，虚拟地址空间可以理解为独立于物理存储器的地址空间，操作系统将该地址空间分配给进程。相应地，应用地址空间可以理解为由操作系统分配给应用的进程的虚拟地址空间，其又指向物理存储器的确定的地址空间。应用的应用地址空间和/或通信应用的虚拟地址空间可以具有指针形式的数据，该指针指向物理存储器的存储区段。
物理存储器可以理解为易失性或非易失性存储器——例如以闪存或RAM存储器的形式。物理存储器例如可以集成在控制设备的微处理器或微控制器中或者作为外部存储器实现。通信应用尤其可以理解为用于代码分析的编程工具进程测量守护进程(所谓的PMD)等。通信接口例如可以理解为用于例如通过XCP协议或其他合适的网络协议来交换测量和校准数据的测量和校准接口。在硬件方面，通信接口可以构造为无线电接口或有线接口(例如以太网接口)。控制设备外部的分析处理装置例如可以理解为能够与控制设备耦合的测量和校准计算机(例如以笔记本电脑或PC形式)。通信接口可以具有与传输层分离的协议层，使得例如可以使用基于CAN总线的传输层。
根据一种实施方式，在提供步骤中，可以通过作为通信接口的XCP接口提供应用数据。XCP接口可以理解为通过关于控制设备校准的标准化测量和校准协议(也称为通用测量和校准协议)来进行数据交换的接口。由此可以保证该方法的普遍适用性。
通信应用的进程可以构造为无需借助用于存储器管理的硬件单元地实施读取步骤和叠加步骤。因此，控制设备可以在没有所谓的MMU(Memory Management Unit，存储器管理单元)的情况下实施。
根据另一实施方式，可以在读取步骤中将应用数据的至少一个物理地址和/或虚拟地址读取为应用地址空间。物理地址可以理解为物理存储器的所占用的区域的位置。虚拟地址可以理解为虚拟存储器的指向物理地址的区域。通过该实施方式可以确保有效且可靠地求取应用地址空间。
此外，在叠加的步骤中，可以借助控制设备的基于POSIX的操作系统将应用地址空间叠加到虚拟地址空间中。基于POSIX的操作系统可以理解为符合POSIX的操作系统、很大程度上符合POSIX的操作系统或者通过兼容性扩展变得符合POSIX的操作系统。通过该实施方式可以实现高效的存储器管理。
根据另一实施方式，可以响应于分配给应用的进程的预先确定的事件来读取应用地址空间。例如，可以响应于分配给应用的进程的开始或结束来执行读取步骤。以这种方式，例如始终可以通过通信接口读取当前数据。
在读取的步骤中，可以读取第二虚拟存储器的第二虚拟应用地址空间，该第二虚拟应用地址空间被分配给可以在控制设备上实施的第二应用的进程并且代表物理存储器的由第二应用的第二应用数据占用的区域。相应地，在叠加步骤中，可以将第二应用地址空间叠加到虚拟地址空间中，以便通过通信接口提供第二应用数据。第二应用数据可以由第二应用的进程使用和/或创建或者已经使用和/或创建。由于可以通过通信应用的进程访问多个应用的多个虚拟存储器，因此可以通过通信接口共同地读取和校准控制设备的多个不同应用的数据。
在此提出的方案还实现一种控制设备，该控制设备构造用于在相应的装置中执行、操控或实现在此提出的方法的变型方案的步骤。通过控制设备形式的本发明的实施变型方案还可以快速且有效地解决本发明所基于的任务。
为此，控制设备可以具有用于处理信号或数据的至少一个计算单元、用于存储信号或数据的至少一个存储单元、用于从传感器读取传感器信号或将控制信号输出到执行器中的到传感器或执行器的至少一个接口和/或用于读取或输出被嵌入到通信协议中的数据的至少一个通信接口。计算单元例如可以是信号处理器、微控制器等，其中，存储单元可以是闪存、EPROM或磁存储单元。通信接口可以构造用于无线地和/或有线地读取或输出数据，其中，可以读取或输出有线数据的通信接口例如可以电学地或光学地从相应的数据传输线路中读入所述数据或将所述数据输出到相应的数据传输线路中。
在此，控制设备可以理解为如下电设备：所述电设备处理传感器信号并且据此输出控制信号和/或数据信号。控制设备可以具有可以以硬件形式和/或以软件形式构造的接口。在以硬件形式的构造中，接口例如可以是所谓的系统ASIC的一部分，所述系统ASIC包含控制设备的最不同的功能。然而，接口也可以是自身的集成电路或至少部分地包括分立构件。在以软件形式的构造中，接口例如可以是除其他软件模块外也存在于微控制器上的软件模块。
在一种有利的构型中，通过控制设备进行对车辆的控制。为此，控制设备例如可以访问传感器信号(例如加速度、压力、转向角或环境传感器信号)。所述操控通过车辆的执行器(例如制动执行器或转向执行器)或电机控制设备进行。
根据一种实施方式，控制设备可以具有至少一个微处理器、物理存储器、分配给应用的第一虚拟存储器和分配给通信应用的第二虚拟存储器作为单元。由此可以在相对较低的制造成本和低的空间需求下以较高的计算性能实现控制设备。
此处提出的方案还实现一种方法，该方法使用在根据以上实施方式之一的方法中所提供的应用数据来校准控制设备，其中，该方法包括以下步骤：
在使用通信应用的情况下通过通信接口读取应用数据；
在使用所述应用数据的情况下生成用于调节所述控制设备的至少一个参数的校准信息；并且
将校准信息输出到通信接口，以便校准控制设备。
校准信息例如可以理解为用于控制设备内部的参量(例如A2L文件)的描述文件或适合于执行测量或调节操作的其他信息。
所提及的方法例如可以以软件或硬件或者以软件和硬件的混合形式——例如在控制设备中——实现。
此处提出的方案还实现一种分析处理装置，该分析处理装置具有构造为实施和/或操控根据上述实施方式的方法的单元。分析处理装置可以理解为在控制设备外部或车辆外部的计算机。
也有利的是一种计算机程序产品或具有程序代码的计算机程序，所述程序代码能够存储在机器可读的载体或存储介质(例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器)上，并且用于尤其当在计算机或设备上实施所述程序产品或程序时执行、实现和/或操控根据上面所描述的实施方式之一所述的方法的步骤。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中进一步阐述。附图示出：
图1示出多XCP从设备的拓扑的示意图；
图2示出图1的控制设备的示意图；
图3示出根据一种实施例的控制设备中的存储器组织的示意图；
图4示出图2的微处理器的示意图；
图5示出根据一种实施例的用于提供应用数据的方法的流程图；
图6示出根据一种实施例的用于校准控制设备的方法的流程图；
图7示出根据一种实施例的分析处理装置的示意图。
具体实施方式
在本发明的有利实施例的以下描述中，对于在不同的附图中示出的并且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记，其中，省去对这些元件的重复性描述。
图1示出多XCP从设备的两种拓扑的示意图。为了更好地进行比较，将拓扑显示为互相上下，并通过虚线将它们彼此隔开。
上面的拓扑例如包括代表第一XCP从设备的第一控制设备100、代表第二XCP从设备的第二控制设备102和代表第三XCP从设备的第三控制设备104。控制设备外部的分析处理装置106(此处例如是测量技术PC)通过作为通信接口108的XCP接口与三个控制设备100、102、104中的每个控制设备耦合，用以测量和校准目的。分别将完整的控制设备100、102、104视为XCP从设备。在此，分析处理装置106能够与多个从设备(例如ESP控制设备和电机控制设备)同时通信，例如以便交换测量数据和/或校准数据。
下面的拓扑示出根据此处提出的方案的一种实施例的控制设备110。根据此处提出的方案，现在例如将控制设备110中的应用的每个机构(Instanz)视为XCP从设备。第一应用112、第二应用114、第三应用116和通信应用118示例性地示为可以在控制设备110中实施的机构。通信应用118构造用于通过外部通信接口108与分析处理设备106进行通信——即将数据写入相应的控制设备110中或从控制设备110中读取数据。
在下面的拓扑中示出的控制设备110(例如具有虚拟存储器管理的POSIX控制设备)类似于在上面的拓扑中所示的控制设备100、102、104地通过通信接口108与分析处理装置106耦合。在控制设备110上，不同的应用112、114、116、118可以在操作系统的相应虚拟存储区域中实施。在此，第一应用112代表第一XCP从设备，第二应用114代表第二XCP从设备，第三应用116代表第三XCP从设备。附加地，通信应用118可以在控制设备110上实施——例如用于通过通信接口108交换测量和校准数据。根据该实施例，通信应用118涉及进程测量守护进程(简称PMD)，以便借助分析处理装置106进行外部代码分析。
根据一种实施例，控制设备110构造用于借助操作系统来读取应用112的应用数据(例如测量和校准数据)的应用地址空间。在此，应用地址空间映射控制设备110的由应用数据所占用的物理存储区域。为了使得可以通过通信接口108访问应用数据，控制设备110将应用地址空间叠加到通信应用118的虚拟进程区域中。因此，在通信应用118的虚拟存储器中引用应用数据，并且可以借助分析处理装置106通过通信接口108独立于控制设备110的实际存储器映射地调用应用数据。
根据另一实施例，控制设备110构造用于除了应用112的应用地址空间之外，还读取两个应用114、116的相应的应用数据的其他应用地址空间，并将其叠加到通信应用118的虚拟地址空间中，以便也可以通过通信应用118的虚拟地址空间来访问两个应用114、116的应用数据。
根据一种实施例，控制设备110不具有用于存储器管理的硬件单元。替代地，通信应用118构造成直接访问物理存储器。此外，通信应用118构造为直接读取应用112、114、116的虚拟存储器或接收由应用112、114、116的虚拟存储器所包括的应用地址空间。
根据一种实施例，控制设备110布置在车辆中，并且分析处理装置106也布置在车辆中或布置在车辆外部。例如，将分析处理设备106仅临时地(例如在车辆停留在车间期间)通过通信接口108与控制设备110耦合。
图2示出根据一种实施例的图1的控制设备110的示意图。示出的是基于POSIX实时操作系统200的软件架构，该POSIX实时操作系统对不同应用112、114、118以及作为计算单元的微处理器202的进程进行管理。
根据该实施例，控制设备110包括ELF文件(ELF＝Executable and LinkingFormat，可执行和链接格式)形式的多个彼此独立的程序或应用112、114，其以二进制形式存在于控制设备110的非易失性存储器中。例如，第一应用112基于ELF文件“A.elf”，第二应用114基于ELF文件“B.elf”，并且第x应用基于ELF文件“X.elf”。
在应用112、114、118的开始，操作系统加载程序确保物理地分配(allokieren)所需的资源。在此，物理存储器页(例如每个4KB)被保留并叠加到相应的应用112、114、118的进程的相应的虚拟地址空间(也称为应用地址空间)中的可能不同的地址中——如下面参考图3所描述的那样。
图3示出根据一种实施例的控制设备110(例如上面根据图1和图2所描述的控制设备)中的存储器组织的示意图。示出的是控制设备110的物理存储器300以及例如代表第一应用的虚拟进程区域的第一虚拟存储器302、代表第二应用的虚拟进程区域的第二虚拟存储器304以及分配给通信应用(在此为Process Measurement Daemon，进程测量守护进程)的另一虚拟存储器306。第一虚拟存储器302例如被分配给应用或进程A.elf，第二虚拟存储器304被分配给应用或进程B.elf。
四个存储器300、302、304、306分别示意性地显示为具有多行的存储器页表，其中的每行代表具有明确地址(例如具有从0x...0000到0xF...FFFF的十六进制地址)的相同大小的确定的存储区域。由相应的应用数据占用的存储区域以结尾“.data”标记。其他与应用有关的数据以结尾“.text”标记。
第一应用的.text和.data文件被叠加到第一虚拟存储器302中。与此类似地，第二应用的.text和.data文件被叠加到第二虚拟存储器304中。不仅第一应用、而且第二应用的.data文件(即其相应的应用数据)被叠加到另一虚拟存储器306中，并且可以通过通信接口从那里调用。
可以将包含在第一虚拟存储器302中的数据理解为第一应用的进程的应用地址空间。可以将包含在第二虚拟存储器304中的数据理解为第二应用的进程的应用地址空间。可以将包含在另一虚拟存储器306中的数据理解为另一虚拟存储器306的虚拟地址空间。
通过如下方式提供应用数据：待测量的进程(此处例如是第一应用和第二应用的进程A.elf和B.elf)在开始时通过进程间通信(Interprozesskommunikation)将哪些存储区域恰好包含相应的应用数据告知通信应用。此外，传输关于相应的数据段的物理和虚拟地址的信息。现在，通信应用将待测量的应用的物理存储区域叠加到其虚拟进程区域(此处是其他虚拟存储器306)中。因此，另一虚拟存储器306的地址空间可以映射第一和第二应用的与物理存储器300有关的物理存储区域。然后，在例如布置在控制设备外部的设备中可实施的外部测量程序可以(例如通过以太网)与通信应用进行通信并询问(abfragen)应用数据。在此，外部测量程序不需要任何在控制设备110中继续进行的存储器映射的知识，从而可以进一步使用微控制器领域已知的所有测量技术，而无需进行任何更改。
物理存储器300与虚拟存储器302、304、306之间的映射由多个连接线表明。在此，以附图标记308标识的连接线代表借助MMU的正常的程序映射，而以附图标记310标识的连接线代表测量和校准映射。
图4示出根据一种实施例的图2的微处理器202的示意图。根据该实施例，微处理器202包括读取单元400和叠加单元402，该读取单元用于读取应用地址空间，该叠加单元用于将应用地址空间叠加到通信应用的所属的虚拟存储器中。读取单元400和叠加单元402可以在软件中实现为通信应用的一部分和/或控制设备的使用所提及的应用地址空间的应用的一部分。
图5示出根据一种实施例的用于提供应用数据的方法500的流程图。方法500例如可以由如上面根据图1至4所描述的控制设备那样地实施。在此，在第一步骤502中读取如下应用地址空间：所述应用地址空间代表控制设备的由应用数据所占用的物理存储区域。在另一步骤504中，将应用地址空间叠加到通信应用的虚拟存储器中。因此，可以通过通信应用的虚拟存储器从外部调用应用数据。
图6示出根据一种实施例的用于校准控制设备的方法600的流程图。方法600例如可以由如上面根据图1所描述的分析处理装置实施。在此，在步骤602中，通过经由通信接口对通信应用进行响应(Ansprechen)，将在通信应用的虚拟存储器中所引用的应用数据读入到分析处理装置中。在另一步骤604中，使用应用数据生成用于调节在控制设备内的参数的校准信息(例如A2L描述文件)。在步骤606中，将校准信息或由其推导出的信息输出到通信接口，以便以适当的方式调节控制设备中的相关参数。
图7示出根据一种实施例的分析处理装置106的示意图。分析处理装置106包括生成单元700，其构造用于使用至少一个第一数据包702来生成至少一个第二数据包704，所述至少一个第一数据包代表由控制设备提供的应用数据，所述至少一个第二数据包代表用于校准控制设备的校准信息。输出单元706构造用于将第二数据包704或基于该第二数据包的数据包输出到通信接口。
如果实施例在第一特征和第二特征之间包括“和/或”关联，则应如此解读，即该实施例根据一种实施方式不仅具有第一特征、而且具有第二特征，而根据另一实施方式要么仅具有第一特征、要么仅具有第二特征。

Claims (13)

1.一种用于提供至少一个应用(112)的应用数据的方法(500)，所述至少一个应用能够在用于车辆的控制设备(110)上实施，其中，所述控制设备(110)包括用于实施具有虚拟存储器管理的操作系统(200)的组件(202；300，302，304，306；400，402)，其中，所述方法(500)包括以下步骤：
读取(502)第一虚拟存储器(302)的应用地址空间，其中，所述应用地址空间被分配给所述应用的进程并且映射所述控制设备(110)的物理存储器(300)的由所述应用数据占用的区域；
将所述应用地址空间叠加(504)到另一虚拟存储器(306)的如下虚拟地址空间中：所述虚拟地址空间被分配给用于通过通信接口(108)与控制设备外部的分析处理装置(106)进行数据交换的通信应用(118)的进程，以便通过所述通信接口(108)提供所述应用数据。
2.根据权利要求1所述的方法(500)，所述方法具有以下步骤：通过作为所述通信接口(108)的XCP接口提供所述应用数据。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法(500)，其中，所述通信应用(118)的进程构造成在不借助用于存储器管理(MMU)的硬件单元的情况下实施所述读取(502)的步骤和所述叠加(504)的步骤。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法(500)，其中，在所述读取(502)的步骤中将所述应用数据的至少一个物理地址和/或虚拟地址读取为所述应用地址空间。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法(500)，其中，在所述叠加(504)的步骤中借助所述控制设备(110)的基于POSIX的操作系统(200)将所述应用地址空间(302)叠加到所述虚拟地址空间中。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法(500)，其中，在所述读取(502)的步骤中响应于分配给所述应用(112)的进程的预先确定的事件来读取所述应用地址空间。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法(500)，其中，在所述读取(502)的步骤中读取第二虚拟存储器(304)的第二虚拟应用地址空间，所述第二虚拟应用地址空间被分配给能够在所述控制设备(110)上实施的第二应用(114)的进程并且代表所述物理存储器(300)的由所述第二应用(114)的第二应用数据占用的区域，其中，在所述叠加(504)的步骤中将所述第二应用地址空间(304)叠加到所述虚拟地址空间(306)中，以便通过所述通信接口(108)提供所述第二应用数据。
8.一种控制设备(110)，所述控制设备具有单元(202；300，302，304，306；400，402)，所述控制设备构造用于实施和/或操控根据以上权利要求中任一项所述的方法(500)。
9.根据权利要求8所述的控制设备(110)，其中，所述单元(300，302，304，306；400，402)包括微处理器(202)、物理存储器(300)、分配给所述应用(112)的第一虚拟存储器(302)和分配给所述通信应用(118)的另一虚拟存储器(306)。
10.一种用于校准控制设备(110)的方法(600)，所述方法使用在根据权利要求1至7中任一项所述的方法(500)中所提供的应用数据，其中，所述方法(600)包括以下步骤：
在使用通信应用(118)的情况下通过所述通信接口(108)读取(602)所述应用数据；
在使用所述应用数据的情况下生成(604)用于调节所述控制设备(110)的至少一个参数的校准信息；并且
将所述校准信息输出(606)到所述通信接口(108)，以便校准所述控制设备(110)。
11.一种具有单元(700，706)的分析处理装置(106)，所述单元构造用于实施和/或操控根据权利要求10所述的方法(600)。
12.一种计算机程序，所述计算机程序构造用于实施和/或操控根据权利要求1至7中任一项所述的方法(500)或根据权利要求10所述的方法(600)。
13.一种机器可读的存储介质，在其上存储有根据权利要求12所述的计算机程序。
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