DE102007059355A1 - Verfahren zum Betreiben eines Steuergerätes und Steuergerät - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts (CU) und Steuergerät mit zumindest einem nichtflüchtigen Speicher (NV_MEM), in dem ein erstes Programm (FL) gespeichert ist, wobei der nichtflüchtige Speicher (NV_MEM) mittels einer Ausführung des ersten Programms (FL) verwaltet wird. Dabei wird das erste Programm (FL) zumindest teilweise komprimiert im nichtflüchtigen Speicher (NV_MEM) abgespeichert und vor dessen Ausführung dekomprimiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergerätes und ein Steuergerät mit zumindest einem nichtflüchtigen Speicher.
  • In modernen Kraftfahrzeugen gibt es eine Vielzahl von elektronischen Steuergeräten zur Steuerung und Regelung einzelner Fahrzeugkomponenten. Die Steuergeräte sind typischerweise an ein gemeinsames Kommunikationsnetzwerk im Kraftfahrzeug gekoppelt zum Austausch von Daten untereinander. Dabei gibt es Steuergeräte, die neu programmierbar ausgebildet sind und die dadurch auf eine neuere Version der jeweiligen Steuergerätesoftware aktualisiert werden können. Dabei wird ein Programmiergerät mit dem Kommunikationsnetzwerk des Kraftfahrzeugs oder direkt mit dem zu programmierenden Steuergerät verbunden. Mittels des Programmiergerätes wird dem jeweiligen Steuergerät die neue Version der Steuergerätesoftware zur Neuprogrammierung zugeführt.
  • Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergerätes und ein Steuergerät zu schaffen, das eine effiziente Speichernutzung ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergerätes und ein Steuergerät mit zumindest einem nichtflüchtigen Speicher, in dem ein erstes Programm gespeichert ist, wobei der nichtflüchtige Speicher mittels einer Ausführung des ersten Programms verwaltet wird, wobei bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung das erste Programm zu mindest teilweise komprimiert im nichtflüchtigen Speicher abgespeichert wird und vor dessen Ausführung dekomprimiert wird.
  • Mittels der komprimierten Abspeicherung des ersten Programms im nichtflüchtigen Speicher, ist der dem ersten Programm zugeordnete benötigte Speicherbedarf besonders gering. Dadurch kann der nicht vom ersten Programm belegte Speicherplatz des nichtflüchtigen Speichers für andere Programme und/oder Daten zur Verfügung gestellt werden, wodurch der gesamte vom nichtflüchtigen Speicher zur Verfügung gestellte Speicherplatz besonders effizient genutzt werden kann. Mittels der Dekomprimierung kann die ursprüngliche Kodierung des ersten Programms verlustfrei wiederhergestellt werden, so dass die dem ersten Programm gesamte zugeordnete Funktionalität zur Verfügung steht. Dabei kann das dekomprimiert vorliegende erste Programm mehrere Programmfunktionen umfassen, die zur Verwaltung des nichtflüchtigen Speichers verwendet werden können. Dabei ist der jeweiligen Ausführung der Programmfunktion jeweils eine vorgegebenen Funktionalität zugeordnet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein komprimierter Programmanteil des ersten Programms dekomprimiert und in einen flüchtigen Speicher kopiert und aus diesem ausgeführt.
  • Der komprimierte Programmanteil des ersten Programms umfasst, alle Programmteile des ersten Programms, die komprimiert im nichtflüchtigen Speicher abgespeichert sind. Ist das gesamte erste Programm im komprimierten Zustand im nichtflüchtigen Speicher abgespeichert, umfasst der komprimierte Programmanteil das ganze erste Programm.
  • Der flüchtige Speicher ist bevorzugt als Speicher wahlfreien Zugriffs ausgebildet, so dass besonders geeignet der komprimierte Programmanteil des ersten Programms nach dessen Dekomprimierung in den flüchtigen Speicher kopiert werden kann. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der flüchtige Spei cher zumindest teilweise unbenutzt ist und nicht durch andere Programme und/oder Daten belegt ist.
  • Wird der komprimierte Programmanteil des ersten Programms dekomprimiert und in den flüchtigen Speicher kopiert, liegt besonders vorteilhaft die gesamte Funktionalität des komprimierten Programmanteils des ersten Programms im flüchtigen Speicher vor. Erst im nichtkomprimierten Zustand kann der zuvor komprimiert abgespeicherte Programmanteil des ersten Programms ausgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der komprimierte Programmanteil des ersten Programms zumindest teilweise dekomprimiert und in den flüchtigen Speicher kopiert und aus diesem ausgeführt.
  • Nach der zumindest teilweisen Dekomprimierung des komprimierten Programmanteils des ersten Programms und dessen Abspeicherung in dem flüchtigen Speicher, ist das zumindest teilweise dekomprimierte erste Programm ausführbar. Besonders vorteilhaft werden nur die Programmanteile des ersten Programms dekomprimiert, die auch zu einem vorgegebenen Zeitpunkt benötigt werden. Dadurch ergibt sich eine besonders schnelle und zugleich effiziente Ausführung der dekomprimierten Programmanteile des ersten Programms.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der komprimierte Programmanteil des ersten Programms mittels eines nichtkomprimierten Programmanteils des ersten Programms dekomprimiert.
  • Umfasst das erste Programm neben dem komprimierten Programmanteil auch nichtkomprimierte Programmanteile, die ohne vorherige Dekomprimierung ausgeführt werden können, so ist es besonders vorteilhaft, wenn mittels einer Ausführung der nichtkomprimierten Programmanteile die komprimierten Programmanteile des ersten Programms dekomprimiert werden. Dies hat den Vorteil, dass die eigentliche Dekomprimierungsfunktionalität dekomprimiert im ersten Programm gespeichert ist und somit besonders schnell ausgeführt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der nichtkomprimierte Programmanteil des ersten Programms aus dem nichtflüchtigen Speicher ausgeführt.
  • Eine Ausführung des nichtkomprimierten Programmanteils des ersten Programms aus dem nichtflüchtigen Speicher kann besonders schnell durchgeführt werden, da es bereits im nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist. Eine besonders schnelle Dekomprimierung kann erreicht werden, wenn mittels der Ausführung des nichtkomprimierten Programmanteils der komprimierte Programmanteil dekomprimiert wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Steuergerätes,
  • 2 eine weitere schematische Darstellung eines Steuergerätes.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In 1 ist ein Steuergerät CU dargestellt, das beispielsweise Verwendung in einem Kraftfahrzeug findet. Beispielsweise kann das Steuergerät als ESP-Steuergerät oder als Steuergerät zur Steuerung der Anzeigen eines Armaturenbrettes des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Das Steuergerät CU umfasst einen nichtflüchtigen Speicher NV_MEM und einen flüchtigen Speicher V_MEM. Beide Speicher können beispielsweise in einem Mikrocontroller uC integriert sein, der Bestandteil des Steuergerätes CU ist. Der nichtflüchtige Speicher NV_MEM und/oder der flüchtige Speicher V_MEM können grundsätzlich aber auch als externe Speicherbauelemente außerhalb des Mikrocontrollers uC im Steuergerät CU ausgebildet sein.
  • Der nichtflüchtige Speicher NV_MEM ist beispielsweise als Flash-Speicher ausgebildet und speichert Daten und/oder Programme resistent und dauerhaft, auch ohne permanente Spannungsversorgung. Der als Flash-Speicher ausgebildete nichtflüchtige Speicher NV_MEM ist neuprogrammierbar ausgebildet. Ein zuvor in dem nichtflüchtigen Speicher NV_MEM abgespeicherter Datensatz oder ein Programm kann zunächst gelöscht werden und nachfolgend durch einen anderen Datensatz und/oder durch eine aktuellere Version des Programms und/oder durch ein anderes Programm ersetzt werden. Dabei ist der nichtflüchtige Speicher NV_MEM typischerweise sektorweise löschbar oder programmierbar ausgebildet, wobei einem Sektor mehrere Speicherzellen zugeordnet sind.
  • Der flüchtige Speicher V_MEM ist beispielsweise als Random-Access-Memory (RAM-Speicher) ausgebildet. Somit kann typischerweise jede Speicherzelle des flüchtigen Speichers V_MEM über Ihre zugeordnete Adresse entweder lesend oder schreibend angesprochen werden. Der flüchtige Speicher V_MEM muss dabei typischerweise nicht sequentiell oder in Sektoren ausgelesen werden, sondern erlaubt einen wahlfreien Zugriff. Dabei ist der flüchtige Speicher V_MEM typischerweise ausgebildet, Daten und/oder Software-Programme nur so lange abzuspeichern, so lange eine ausreichende Spannungsversorgung des flüchtigen Speichers V_MEM gewährleistet ist. Der flüchtige Speicher V_MEM ist somit nicht dazu geeignet, Daten und/oder Software-Programme dauerhaft abzuspeichern.
  • Zusätzlich umfasst das Steuergerät eine Kommunikationsschnittstelle IF, die das Steuergerät beispielsweise mit einem Kommunikationsnetzwerk des Kraftfahrzeugs koppelt. Die Kommunikationsschnittstelle IF ist typischerweise Bestandteil des Mikrocontrollers uC, kann grundsätzlich aber auch außerhalb des Mikrocontrollers uC im Steuergerät CU angeordnet sein. Über die Kommunikationsschnittstelle IF können Daten vom Mikrocontroller uC übermittelt, wie auch von diesem empfangen werden. Beispielsweise ist die Kommunikationsschnittstelle IF als Controller-Area-Network-Schnittstelle (CAN-Schnittstelle) oder Serial-Communication-Interface (SCI-Schnittstelle) ausgebildet. Grundsätzlich sind aber auch andere dem Fachmann bekannte Kommunikationsschnittstellen denkbar.
  • Der nichtflüchtige Speicher NV_MEM umfasst in 1 zwei Programme, die mittels einer Central-Processing-Unit CPU in dem Mikrocontroller uC abgearbeitet werden. Das erste Programm FL ist als sogenannter Flash-Loader ausgebildet und das zweite Programm APPL ist als Anwendungsprogramm ausgebildet. Mittels des zweiten Programms APPL wird die Hauptfunktionalität des Steuergerätes CU umgesetzt. Am Beispiel eines ESP-Steuergerätes wird beispielsweise die Drehzahl-Überwachung und Drehzahl-Regelung der Räder des Kraftfahrzeugs mittels der Abarbeitung des zweiten Programms APPL umgesetzt, so dass ein unkontrolliertes Ausbrechen des Kraftfahrzeugs aus der vorgegebenen Fahrrichtung verhindert wird.
  • Das als Flash-Loader ausgebildete erste Programm FL umfasst typischerweise mehrere Programmfunktionen, die zum Verwalten des nichtflüchtigen Speichers NV_MEM verwendet werden können, so z. B. zum Löschen, zum Programmieren oder zum Verifizieren. Mittels einer Abarbeitung der jeweiligen Programmfunktion des ersten Programms FL kann der nichtflüchtige Speicher NV_MEM beispielsweise zumindest teilweise verifiziert und/oder gelöscht werden und/oder eine mittels der Kommunikationsschnittstelle IF zugeführte neuere Version des zweiten Programms APPL zumindest teilweise neuprogrammiert werden. Grundsätzlich sind weitere dem Fachmann bekannte Funktionen zum Verwalten des nichtflüchtigen Speichers NV_MEM denkbar. Die Programmfunktion des ersten Programms FL, die abgearbeitet werden soll, wird typischerweise mittels eines Programmiergerätes vorgegeben, das mit dem Kommunikationsnetzwerk des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Dabei ist das erste Programm FL dazu ausgebildet, mittels des Programmiergerätes angesteuert zu werden und mit diesem Daten auszutauschen. Beispielsweise umfasst das erste Programm FL Treiberfunktionen zur Ansteuerung der Kommunikations-Schnittstelle IF, so z. B. Treiberfunktionen der CAN-Schnittstelle. Ferner umfasst das erste Programm FL typischerweise Initialisierungsfunktionen als Programmfunktionen, die mittels der Treiberfunktionen die Verbindung zum Programmiergerät ermöglicht. Die Initialisierungsfunktionen sind des Weiteren dazu ausgebildet, die von dem Programmiergerät übermittelten Befehle zu interpretieren und abhängig von dem empfangenen Befehl Programmfunktionen auszuführen.
  • Ist der nichtflüchtige Speicher NV_MEM dazu ausgebildet, entweder einen lesenden oder einen schreibenden Zugriff zu einem vorgegebenen Zeitpunkt zu zulassen, wird vor der Ausführung der jeweiligen Programmfunktion des ersten Programms FL, die einen schreibenden Zugriff, so z. B. einen löschenden oder programmierenden Zugriff, auf den nichtflüchtigen Speicher NV_MEM umfasst, die jeweilige Programmfunktion vor deren Ausführung in den flüchtigen Speicher V_MEM kopiert und aus diesem zur Ausführung gelesen. Programmfunktionen des ersten Programms FL, die keinen schreibenden Zugriff auf den nichtflüchtigen Speicher NV_MEM umfassen, können weiterhin aus dem nichtflüchtigen Speicher NV_MEM ausgeführt werden.
  • Neben den Programmfunktionen des ersten Programms FL, die in den flüchtigen Speicher V_MEM kopiert werden, wird zur Ausführung der jeweiligen Programmfunktionen typischerweise eine Laufzeitumgebung benötigt, die beispielsweise die Adresszuordnung und Reservierung für Programmvariablen im flüchtigen Speicher V_MEM umfasst.
  • Typischerweise sollte das ursprüngliche erste Programm FL im nichtflüchtigen Speicher NV_MEM durch eine Ausführung der je weiligen Programmfunktion des ersten Programms FL nicht gelöscht und/oder verändert werden.
  • In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiels des Steuergerätes CU dargestellt. Das Steuergerät CU umfasst den nichtflüchtigen Speicher NV_MEM mit dem in ihm abgespeicherten ersten Programm FL und zweiten Programm APPL. Das erste Programm FL ist in einen nichtkomprimierten Programmanteil und in einen komprimierten Programmanteil (schraffiert dargestellt) unterteilt. Dem komprimierten Programmanteil des ersten Programms FL sind beispielsweise die Programmfunktionen zum Verwalten des nichtflüchtigen Speichers NV_MEM zugeordnet, wobei mittels der Komprimierung, so z. B. mittels ZIP-Komprimierung, der Speicherbedarf im Vergleich zur 1 deutlich kleiner ist, so z. B. halbiert im Vergleich zur ursprünglichen Speichergröße des ersten Programms FL. Dem nichtkomprimierten Programmanteil des ersten Programms FL sind typischerweise die Initialisierungsfunktionen des ersten Programms FL zugeordnet.
  • Am Beispiel einer Löschfunktion, soll im Folgenden das Verfahren zum Betreiben des Steuergerätes näher erläutert werden.
  • Wird mittels des mit dem Kommunikationsnetzwerk des Kraftfahrzeugs verbundenen Programmiergerätes ein Löschbefehl zum Löschen des Speicherbereiches des zweiten Programms APPL vorgegeben, wird der Löschbefehl zunächst mittels der Initialisierungsfunktionen des ersten Programms FL interpretiert. Die Initialisierungsfunktionen sind typischerweise dem nichtkomprimierten Programmanteil des ersten Programms FL zugeordnet (nichtschraffierter Bereich in 2) und müssen somit vor deren Ausführung typischerweise nicht dekomprimiert werden. Umfassen die Initialisierungsfunktionen keine Programmfunktionen mit schreibenden Zugriff auf den nichtflüchtigen Speicher NV_MEM, können diese direkt aus dem nichtflüchtigen Speicher NV_MEM ausgeführt werden. Dem vom Programmiergerät übermittelten Löschbefehl ist typischerweise eine korrespondierende Löschfunktion im ersten Programm FL zugeordnet, welche typischerweise im komprimierten Programmanteil des ersten Programms FL vorliegt (schraffierter Bereich des ersten Programms FL in 2). Somit wird vor der Ausführung der Löschfunktion, diese zunächst dekomprimiert (durch Pfeil in 2 dargestellt).
  • Typischerweise erfolgt die Dekomprimierung der jeweiligen Programmfunktion oder die Dekomprimierung des gesamten komprimierten Programmsanteils des ersten Programms FL mittels einer Dekomprimierungsfunktion, die typischerweise im nichtkomprimierten Programmanteil des ersten Programms FL vorliegt. Da die Dekomprimierungsfunktion typischerweise keinen schreibenden Zugriff auf den nichtflüchtigen Speicher NV_MEM ausführt, kann auch diese direkt aus dem nichtflüchtigen Speicher NV_MEM ausgeführt werden. Grundsätzlich kann die Dekomprimierungsfunktion zunächst aber auch in den flüchtigen Speicher V_MEM kopiert werden und danach aus diesem ausgeführt werden.
  • Die jeweilige Initialisierungsfunktion ruft somit vor der Ausführung der Löschfunktion zunächst die jeweilige Dekomprimierungsfunktion auf zur Dekomprimierung der Löschfunktion. Mittels der Dekomprimierungsfunktion kann bevorzugt die bereits dekomprimierten Anteile der Löschfunktion in den flüchtigen Speicher V_MEM kopiert werden, so dass am Ende der Dekomprimierung die gesamte Löschfunktion dekomprimiert im flüchtigen Speicher V_MEM vorliegt (durch Pfeil in 2 dargestellt). Erst jetzt ist die Löschfunktion mittels der Central-Processing-Unit ausführbar und kann von der jeweiligen Initialisierungsfunktion zur Ausführung aufgerufen werden.
  • Typischerweise werden alle Programmfunktionen, die im komprimierten Programmanteil des ersten Programms FL vorliegen, vor deren Ausführung zunächst dekomprimiert und in den flüchtigen Speicher V_MEM kopiert. Dabei können im komprimierten Programmanteil des ersten Programms FL auch Programmfunktionen vorliegen, die keinen schreibenden Zugriff auf den nichtflüchtigen Speicher NV_MEM umfassen, so z. B. Verifikationsfunktionen und Funktionen zum Auslesen von Versionsnummern.
  • Die Dekomprimierung kann derart erfolgen, dass nur die mittels des Programmiergerätes vorgegebenen Programmfunktionen vor deren Ausführung dekomprimiert werden und in den flüchtigen Speicher V_MEM kopiert werden. Grundsätzlich kann aber auch der gesamte komprimierte Programmanteil des ersten Programms FL zunächst dekomprimiert werden und in den flüchtigen Speicher V_MEM kopiert werden, bevor vorgegebene Programmfunktionen aus dem nun dekomprimiert vorliegenden komprimierten Programmanteil des ersten Programms FL aus dem flüchtigen Speicher V_MEM ausgeführt werden.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem das als Flash-Loader ausgebildete erste Programm FL in einem nichtflüchtigen Speicher ROM abgespeichert, der als Read-Only-Memory ausgebildet ist. Das zweite Programm APPL ist weiterhin in dem als Flash-Speicher ausgebildeten nichtflüchtigen Speicher NV_MEM abgespeichert. Das hat den Vorteil, dass der gesamte Speicherbereich des als Flash-Speicher ausgebildeten nichtflüchtigen Speichers NV_MEM für das zweite Programm APPL und/oder weiterer Datensätze zur Verfügung steht. Durch die zumindest teilweise komprimierte Abspeicherung des ersten Programms FL in dem als Read-Only-Memory ausgebildeten nichtflüchtigen Speicher ROM, kann dieser effizient genutzt werden und sogar mit geringerem Speicherplatz ausgebildet sein.
  • Die Dekomprimierung der komprimierten Programmanteile des ersten Programms FL im Read-Only-Memory erfolgt analog zur Darstellung in 2.
    • CU
    Steuergerät
    NV_MEM
    nichtflüchtiger Speicher
    V_MEM
    flüchtiger Speicher
    FL
    erstes Programm
    APPL
    zweites Programm
    IF
    Kommunikationsschnittstelle
    CPU
    Central-Processing-Unit
    uC
    Mikrocontroller

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Steuergerätes (CU) mit zumindest einem nichtflüchtigen Speicher (NV_MEM), in dem ein erstes Programm (FL) gespeichert ist, wobei der nichtflüchtige Speicher (NV_MEM) mittels einer Ausführung des ersten Programms (FL) verwaltet wird, wobei bei dem Verfahren das erste Programm (FL) zumindest teilweise komprimiert im nichtflüchtigen Speicher (NV_MEM) abgespeichert wird und vor dessen Ausführung dekomprimiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein komprimierter Programmanteil des ersten Programms (FL) dekomprimiert wird und in einen flüchtigen Speicher (V_MEM) kopiert wird und aus diesem ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der komprimierte Programmanteil des ersten Programms (FL) zumindest teilweise dekomprimiert wird und in einen flüchtigen Speicher (V_MEM) kopiert wird und aus diesem ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der komprimierte Programmanteil des ersten Programms (FL) mittels eines nichtkomprimierten Programmanteils des ersten Programms (FL) dekomprimiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der nichtkomprimierte Programmanteil des ersten Programms (FL) aus dem nichtflüchtigen Speicher (NV_MEM) ausgeführt wird.
  6. Steuergerät (CU) mit zumindest einem nichtflüchtigen Speicher (NV_MEM), in dem ein erstes Programm (FL) gespeichert ist, wobei der nichtflüchtige Speicher (NV_MEM) mittels einer Ausführung des ersten Programms (FL) verwaltet wird, wobei das Steuergerät (CU) dazu ausgebildet ist, das erste Programm (FL) zumindest teilweise komprimiert im nicht flüchtigen Speicher (NV_MEM) abzuspeichern und vor dessen Ausführung zu dekomprimieren.
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