DE102015214418A1

DE102015214418A1 - Method and device for measuring and calibrating a microprocessor system

Info

Publication number: DE102015214418A1
Application number: DE102015214418.6A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Piel; Michael Deckert; Jaroslaw Topp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Verfahren zum Messen und Kalibrieren eines Mikroprozessorsystems (11) mit Hardwareressourcen (13, 14, 15, 23, 24, 25, 33, 34, 35) und einer Softwareanwendung (12), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – ein Hypervisor nimmt eine exklusive Trennung (17) der Hardwareressourcen (13, 14, 15, 23, 24, 25, 33, 34, 35) dergestalt vor, dass eine erste Partition (11) die für die Softwareanwendung (12) relevanten Hardwareressourcen (13, 14, 15, 23, 24, 25, 33, 34, 35) und eine zweite Partition (21) die für das Messen und Kalibrieren notwendigen Hardwareressourcen (13, 14, 15, 23, 24, 25, 33, 34, 35) erhält, – der Hypervisor passt die exklusive Trennung (17) an, indem er der zweiten Partition (21) Zugriff (18) auf einen Speicherbereich (16) der ersten Partition (11) einräumt, – der Hypervisor startet in der ersten Partition (11) die Softwareanwendung (12) und in der zweiten Partition (21) einen Mess- und Kalibrierhandler (22) und – die Softwareanwendung (12) arbeitet in der ersten Partition (11) mit dem Speicherbereich (16), während der Mess- und Kalibrierhandler (22) in der zweiten Partition (21) unter Zugriff (18) auf den Speicherbereich (16) einen Mess- und Kalibrierdatenaustausch (19) durchführt.Method for measuring and calibrating a microprocessor system (11) with hardware resources (13, 14, 15, 23, 24, 25, 33, 34, 35) and a software application (12), characterized by the following features: - a hypervisor takes an exclusive separation (17) of the hardware resources (13, 14, 15, 23, 24, 25, 33, 34, 35) such that a first partition (11) contains the hardware resources (13, 14, 15, 12) relevant to the software application (12). 23, 24, 25, 33, 34, 35) and a second partition (21) receives the hardware resources (13, 14, 15, 23, 24, 25, 33, 34, 35) necessary for measuring and calibrating, - the Hypervisor adjusts the exclusive separation (17) by granting the second partition (21) access to a memory area (16) of the first partition (11), - the hypervisor starts the software application in the first partition (11) 12) and in the second partition (21) a measurement and calibration handler (22) and - the software application (12) operates in the first P artition (11) with the memory area (16), while the measuring and Kalibrierhandler (22) in the second partition (21) under access (18) to the memory area (16) performs a measurement and calibration data exchange (19).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen und Kalibrieren eines Mikroprozessorsystems. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium.The present invention relates to a method for measuring and calibrating a microprocessor system. The present invention also relates to a corresponding device, a corresponding computer program and a corresponding storage medium.

Stand der TechnikState of the art

Heutige Steuergeräte wie Motorsteuerung und Bremsensteuergerät (ABS/ESP) müssen während des Entwicklungs- und Applikationsprozesses kalibriert werden. Um das Verhalten des Steuergeräts bewerten zu können, stellt dieses relevante interne Signale und Zustände als Software-Messgrößen bereit. Der Zugriff von außen auf die Mess- und Kalibriergrößen der Software wird heute durch einen separaten Hardware-Pfad dargestellt, zum Beispiel einen Debugging-Port des Mikrocontrollers. Zusätzlich gibt es Möglichkeiten, über die Kommunikationsschnittstellen des Steuergerätes Zugriff auf die Größen zu bekommen. Dazu muss aber zusätzliche Software im Steuergerät laufen, die die Umsetzung zwischen Kommunikation und den Größen behandelt. Je nach Mess- und Kalibrierdatenvolumen erzeugt diese Software deutlichen zeitlichen Einfluss auf die eigentliche Anwendungssoftware. Dadurch können Reihenfolgen von Software-Teilfunktionen verändert werden, und im schlimmsten Fall steht der gesamten Applikation nicht mehr ausreichend Rechenleistung bereit. Today's ECUs such as engine control and brake control unit (ABS / ESP) must be calibrated during the development and application process. To assess the behavior of the controller, it provides relevant internal signals and states as software measures. External access to the measurement and calibration parameters of the software is represented today by a separate hardware path, for example a debug port of the microcontroller. In addition, there are ways to get access to the sizes via the communication interfaces of the control unit. However, additional software must be running in the ECU to handle the translation between communication and the quantities. Depending on the measurement and calibration data volume, this software generates significant temporal influence on the actual application software. As a result, sequences of software sub-functions can be changed, and in the worst case, the entire application is no longer sufficient computing power ready.

EP 2016500 A2 offenbart ein Verfahren zur Datenübertragung von und zu einem Steuergerät, insbesondere einem Motorsteuergerät für ein Kraftfahrzeug, welches eine erste Kommunikationsschnittstelle und eine zweite Kommunikationsschnittstelle aufweist, mit den folgenden Schritten: Verbinden der ersten Kommunikationsschnittstelle mit einem Entwicklungstool und Verbinden der zweiten Kommunikationsschnittstelle mit einem oder mehreren Funktionseinheiten während der Entwicklungsphase des Steuergeräts; Übertragen von Daten von dem Steuergerät über die erste Kommunikationsschnittstelle zum Entwicklungstool unter Verwendung eines ersten Kommunikationsprotokolls; Übertragen von Daten von dem Entwicklungstool über die erste Kommunikationsschnittstelle zum Steuergerät unter Verwendung des ersten Kommunikationsprotokolls; Trennen der Verbindung zwischen der ersten Kommunikationsschnittstelle und dem Entwicklungstool; Verbinden der ersten Kommunikationsschnittstelle mit einer oder mehreren weiteren Funktionseinheiten; und Übertragen von Daten zwischen dem Steuergerät und der oder den weiteren Funktionseinheiten über die erste Kommunikationsschnittstelle unter Verwendung eines zweiten Kommunikationsprotokolls. EP 2016500 A2 discloses a method for data transmission from and to a control unit, in particular an engine control unit for a motor vehicle, having a first communication interface and a second communication interface, comprising the following steps: connecting the first communication interface with a development tool and connecting the second communication interface with one or more functional units during the development phase of the controller; Transmitting data from the controller via the first communication interface to the development tool using a first communication protocol; Transferring data from the development tool to the controller via the first communication interface using the first communication protocol; Disconnecting the connection between the first communication interface and the development tool; Connecting the first communication interface to one or more further functional units; and transmitting data between the controller and the one or more functional units via the first communication interface using a second communication protocol.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Messen und Kalibrieren eines Mikroprozessorsystems, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.The invention provides a method for measuring and calibrating a microprocessor system, a corresponding device, a corresponding computer program and a corresponding storage medium according to the independent claims.

Ein Vorzug dieser Lösung liegt in ihrem neuartigen Zugriff in Software auf Mess- und Kalibriergrößen, der jedoch keine invasiven Auswirkungen auf die Applikation hat. Die Erfindung fußt auf einem Mehrkern-Mikroprozessor oder -Controller, der mittels eines Hypervisors in mindestens zwei Partitionen aufgeteilt wird. In einer Partition läuft die Applikation, in der anderen die Mess-/Kalibrierdaten-Umsetzung. Die Umsetzung hat dabei den Zugriff auf den Speicher der Applikation, wo sich die Mess-/Kalibriergrößen befinden. Durch diesen Ansatz entfällt somit die Notwendigkeit des invasiven Zugriffs in Software auf Mess- und Kalibriergrößen.An advantage of this solution lies in its novel access in software to measurement and calibration variables, which, however, has no invasive effects on the application. The invention is based on a multi-core microprocessor or controller, which is divided into at least two partitions by means of a hypervisor. The application runs in one partition and the measurement / calibration data conversion in the other. The implementation has access to the memory of the application, where the measurement / calibration variables are located. This approach eliminates the need for invasive software access to measurement and calibration variables.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Grundgedankens möglich. So kann vorgesehen sein, dass der Zugriff auf den virtuellen Adressraum der Applikation über die Speicherverwaltungseinheit (memory management unit, MMU) der Mess-/Kalibrierungspartition erfolgt, die entsprechend auf Teile der Seitentabellen der Applikation mit Lese-Rechten konfiguriert ist. Somit unterstützt das Konzept moderne Betriebssysteme, die eine virtuelle Speicherverwaltung unterstützen.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim basic idea are possible. Thus, it can be provided that the access to the virtual address space of the application via the memory management unit (MMU) of the measurement / calibration partition is carried out, which is configured accordingly to parts of the page tables of the application with read rights. Thus, the concept supports modern operating systems that support virtual memory management.

Darüber hinaus kann der Mess-/Kalibrierzugang durch ein abschließendes Konfigurieren des Hypervisors für die Serienproduktion entfernt werden. Erneute Absicherung der Applikation entfällt dabei. In addition, the measurement / calibration access can be removed by finally configuring the hypervisor for mass production. Renewed protection of the application is eliminated.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Mess-/Kalibrierumsetzung völlig unabhängig von der Applikation implementiert werden kann. Dadurch kann sie ohne Anpassung mit den verschiedensten Applikationen zusammenarbeiten.Another advantage is that the measurement / calibration implementation can be implemented completely independently of the application. This allows them to work together without adaptation with a variety of applications.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 schematisch eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 schematically a device according to a first embodiment of the invention.

2 das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 the flowchart of a method according to a second embodiment.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 illustriert den vereinfachten Aufbau einer Vorrichtung 10 in Gestalt eines Steuergerätes, das eingerichtet ist, die Schritte des in 2 dargestellten Verfahrens 30 durchzuführen. 1 illustrates the simplified structure of a device 10 in the form of a control unit that is set up, the steps of in 2 illustrated method 30 perform.

Kernbestandteil der Vorrichtung 10 ist dabei ein Mikrocontroller- oder Mikroprozessorsystem 11, dessen wichtigster Unterschied gegenüber herkömmlichen Systemen dieser Anwendungsgattung die Trennung 17 von Softwareanwendung 12 einerseits und Mess- und Kalibrierhandler 22 andererseits darstellt. Die Trennung 17 erfüllt dabei im Wesentlichen die Anforderung an gegenseitige Unbeeinflussbarkeit. Folgende Schritte werden dabei durchlaufen:
In einem ersten Schritt 31 des Verfahrens 30 gemäß 2 startet das Mikroprozessorsystem 11. Ein Hypervisor partitioniert die Prozessorkerne 13, 23, 33, Direktzugriffsspeicher 14, 24, 34 und Ethernet-Schnittstellen 15, 25, 35 umfassenden Hardwareressourcen 13, 14, 15, 23, 24, 25, 33, 34, 35 des Mikroprozessorsystems 11 in eine erste Partition 11, eine zweite Partition 21 und optionale weitere Partitionen. Die erste Partition 11 erhält dabei diejenigen Hardwareressourcen 13, 14, 15, die für die Softwareanwendung 12 relevant sind. Die zweite Partition 21 erhält diejenigen Hardwareressourcen 23, 24, 25, die für die Mess-/Kalibrierdaten-Umsetzung notwendig sind. Es sei bemerkt, dass die Ressourcen 13, 14, 15, 23, 24, 25 der jeweiligen Partition 11, 21 vorzugsweise exklusiv zugeordnet sind. Core component of the device 10 is a microcontroller or microprocessor system 11 whose main difference compared to conventional systems of this type of application is the separation 17 from software application 12 on the one hand and measuring and calibration handlers 22 on the other hand. The separation 17 essentially fulfills the requirement of mutual invulnerability. The following steps are carried out:
In a first step 31 of the procedure 30 according to 2 starts the microprocessor system 11 , A hypervisor partitions the processor cores 13 . 23 . 33 , Random Access Memory 14 . 24 . 34 and Ethernet interfaces 15 . 25 . 35 comprehensive hardware resources 13 . 14 . 15 . 23 . 24 . 25 . 33 . 34 . 35 of the microprocessor system 11 into a first partition 11 , a second partition 21 and optional additional partitions. The first partition 11 receives the hardware resources 13 . 14 . 15 that for the software application 12 are relevant. The second partition 21 gets those hardware resources 23 . 24 . 25 , which are necessary for the measurement / calibration data conversion. It should be noted that the resources 13 . 14 . 15 . 23 . 24 . 25 the respective partition 11 . 21 preferably assigned exclusively.

Anstelle einer exklusiven Zuordnung ist es auch denkbar, manche Ressourcen 13, 14, 15, 23, 24, 25, etwa die CPU, zu teilen. Etwaige Garantien bezüglich der Laufzeit sind in diesem Fall vom Hypervisor zu tragen.Instead of an exclusive assignment, it is also conceivable, some resources 13 . 14 . 15 . 23 . 24 . 25 , about the CPU, to share. Any guarantees regarding the term are in this case to be borne by the hypervisor.

In einem zweiten Schritt 32 des Verfahrens 30 gemäß 2 passt der Hypervisor die exklusive Trennung 17 der ersten Partition 11 von der zweiten Partition 21 dahingehend an, dass die zweite Partition 21 zusätzlich Lese- und Schreibrechte 18 auf zumindest einen bestimmten Speicherbereich 16 der ersten Partition 11 erhält. Dieser Speicherbereich 16 entspricht demjenigen Bereich, der die Mess- und Kalibriergrößen der Softwareanwendung 12 enthält, wobei für Messgrößen der Lesezugriff ausreicht. Für eine Kalibrierung kann eine partiale Schreibrechte Vergabe durch eine Re-Konfiguration der Adressbereiche erfolgen.In a second step 32 of the procedure 30 according to 2 the hypervisor fits the exclusive separation 17 the first partition 11 from the second partition 21 to the effect that the second partition 21 additional reading and writing rights 18 on at least one specific memory area 16 the first partition 11 receives. This storage area 16 corresponds to the area that contains the measurement and calibration parameters of the software application 12 contains, for read sizes sufficient for reading. For a calibration, a partial write authorization can be performed by a re-configuration of the address ranges.

In einem dritten Schritt 33 des Verfahrens 30 gemäß 2 startet der Hypervisor in der ersten Partition 11 die Softwareanwendung 12 und in der zweiten Partition 21 den Mess- und Kalibrierhandler 22.In a third step 33 of the procedure 30 according to 2 starts the hypervisor in the first partition 11 the software application 12 and in the second partition 21 the measuring and calibration handler 22 ,

Die Softwareanwendung 12 arbeitet nun in einem vierten Schritt 34 des Verfahrens 30 gemäß 2 ihre Aufgaben ab und verwendet dabei ihre Mess-/Kalibriergrößen. Parallel dazu läuft der Mess- und Kalibrierhandler 22. Erhält dieser über seine auf Ethernet 25 basierende Kommunikationsschnittstelle entsprechende Anfragen bezüglich Mess- oder Kalibrierdaten, greift er auf den virtuellen Adressraum der Softwareanwendung 12 über die eigene MMU zu, die wiederum über die Transformation von virtuellen in physische Adressen auf den relevanten Speicherbereich 16 der Softwareanwendung 12 zugreift, und verschickt die Messdaten beziehungsweise verändert die Kalibriergrößen. Auch der Zugriff mittels einer MPU und absoluten Adressen kommt in Betracht, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The software application 12 Now works in a fourth step 34 of the procedure 30 according to 2 their tasks and uses their measurement / calibration variables. Parallel to this, the measuring and calibration handler is running 22 , Receives this over his on Ethernet 25 based communication interface corresponding queries regarding measurement or calibration data, he accesses the virtual address space of the software application 12 via its own MMU too, which in turn via the transformation of virtual into physical addresses to the relevant memory area 16 the software application 12 accesses, and sends the measurement data or changes the calibration variables. Also, the access by means of an MPU and absolute addresses comes into consideration, without departing from the scope of the invention.

Wird die Vorrichtung 10 serienmäßig eingesetzt, sollte dieses Verfahren 30 aus Sicherheits-/Missbrauchsgründen nicht mehr zur Verfügung stehen. Das wird erreicht, indem die Konfiguration des Hypervisors so abgeändert wird, dass nur noch die Softwareanwendung 12 gestartet wird. Der Mess- und Kalibrierhandler 22 ist dadurch deaktiviert und kann sogar komplett entfernt werden. Prinzipiell könnte dieses Verfahren 30 auch innerhalb eines Betriebssystems dargestellt werden, sofern das jeweilige Betriebssystem über ausreichend sichere Mittel zur Trennung 17 von Speicher und Laufzeit verfügt. Der Mess- und Kalibrierhandler 22 sollte dann immer an das jeweilige Betriebssystem angepasst werden. Durch die vollständige Trennung 17 mittels Hypervisor kann der Mess- und Kalibrierhandler 22 jedoch unverändert bleiben. Ebenso ist ein Herauslösen des Mess- und Kalibrierhandlers 22 in der Serienfertigung einfach und ohne erneute Absicherung der Softwareanwendung 12 möglich.Will the device 10 Used as standard, this procedure should 30 for safety / abuse reasons are no longer available. This is achieved by modifying the hypervisor configuration so that only the software application remains 12 is started. The measuring and calibration handler 22 This deactivates and can even be completely removed. In principle, this procedure could 30 also be represented within an operating system, provided that the respective operating system has sufficiently secure means of separation 17 memory and runtime. The measuring and calibration handler 22 should then always be adapted to the respective operating system. By the complete separation 17 by means of hypervisor, the measuring and calibration handler can 22 however, remain unchanged. Likewise, a detachment of the measuring and calibration handler 22 in mass production easily and without renewed security of the software application 12 possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2016500 A2 [0003]

Claims

Procedure ( 30 ) for measuring and calibrating a microprocessor system ( 11 ) with hardware resources ( 13 . 14 . 15 . 23 . 24 . 25 . 33 . 34 . 35 ) and a software application ( 12 ), characterized by the following features: a hypervisor takes an exclusive separation ( 17 ) of the hardware resources ( 13 . 14 . 15 . 23 . 24 . 25 . 33 . 34 . 35 ) in such a way ( 31 ) that a first partition ( 11 ) for the software application ( 12 ) relevant hardware resources ( 13 . 14 . 15 . 23 . 24 . 25 . 33 . 34 . 35 ) and a second partition ( 21 ) the hardware resources required for measuring and calibrating ( 13 . 14 . 15 . 23 . 24 . 25 . 33 . 34 . 35 ) - the hypervisor fits the exclusive separation ( 17 ) at ( 32 ) by placing the second partition ( 21 ) Access ( 18 ) to at least one memory area ( 16 ) of the first partition ( 11 ), - the hypervisor starts ( 33 ) in the first partition ( 11 ) the software application ( 12 ) and in the second partition ( 21 ) a measuring and calibration handler ( 22 ) and - the software application ( 12 ) is working ( 34 ) in the first partition ( 11 ) with the memory area ( 16 ), while the measurement and calibration handler ( 22 ) in the second partition ( 21 ) under Access ( 18 ) to the memory area ( 16 ) a measurement and calibration data exchange ( 19 ).

Procedure ( 30 ) according to claim 1, characterized by the following features: - the access ( 18 ) includes a read access for measuring and - access ( 18 ) comprises at least partial write access for calibrating the microprocessor system ( 11 ).

Procedure ( 30 ) according to claim 2, characterized in that the granting of write access by configuring shared address ranges of the software application ( 12 ) through the hypervisor.

Procedure ( 30 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the access ( 18 ) by an execution unit of the second partition ( 21 ) he follows.

Procedure ( 30 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hardware resources ( 13 . 14 . 15 . 23 . 24 . 25 . 33 . 34 . 35 ) Processor cores ( 13 . 23 . 33 ), Interfaces and the memory area ( 16 ) include random access memory ( 14 . 24 . 34 ).

Procedure ( 30 ) according to claim 5, characterized by the following features: - the interfaces comprise an interface ( 15 . 25 . 35 ), in particular a CAN or an Ethernet ( 15 . 25 . 35 ), and - the measurement and calibration data exchange ( 19 ) takes place in accordance with a universal measurement and calibration protocol via the interface ( 15 . 25 . 35 ).

Procedure ( 30 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a control device ( 10 ) the microprocessor system ( 11 ).

Computer program, which is set up the procedure ( 30 ) according to one of claims 1 to 7.

Machine-readable storage medium on which the computer program according to claim 8 is stored.

Contraption ( 10 ), which is set up, the procedure ( 30 ) according to one of claims 1 to 7.