DE10225471A1 - Verfahren und Chipeinheit zum Überwachen des Betriebs einer Mikrocontrollereinheit - Google Patents

Verfahren und Chipeinheit zum Überwachen des Betriebs einer Mikrocontrollereinheit

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Abstract

Um ein Verfahren sowie eine Chipeinheit (200) zum Überwachen des Betriebs mindestens einer für mindestens eine Applikation vorgesehenen, einem System (100) zugeordneten Mikrocontrollereinheit (300), so weiterzubilden, dass ein Versagen der Rücksetzfunktion in zuverlässiger Weise erkennbar ist und die systembedingt erforderlichen Konsequenzen gezogen werden können, wird vorgeschlagen, DOLLAR A - dass der Mikrocontrollereinheit (300) mindestens ein Überwachungsmodul (10) zugeordnet wird und DOLLAR A - dass dem Überwachungsmodul (10) ein erfolgtes Rücksetzen ("Reset") der Mikrocontrollereinheit (300) mittels mindestens eines Bestätigungssignals quittiert wird.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs mindestens einer für mindestens eine Applikation vorgesehenen, einem System zugeordneten Mikrocontrollereinheit.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Chipeinheit, insbesondere Systemchipeinheit, zum Überwachen des Betriebs mindestens einer für mindestens eine Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit sowie ein zugeordnetes System, insbesondere Steuersystem.
    • Stand der Technik
  • Eines der wichtigsten Hardwaresignale in einem Steuergerät ist das Rücksetzsignal (sogenanntes Reset-Signal), das dazu dient, die Applikationshardware im Falle von Systemfehlern zurückzusetzen. In einigen Anwendungen ist auch bewusst ein Rücksetzen der Hardware durch den Anwender vorgesehen, zum Beispiel um Programmteile mit einem geordneten Zustand der Software in einem Mikrocontroller zu starten.
  • In bezug auf vorbeschriebenes Rücksetzen gibt es in bestehenden Anwendungen allerdings keine Rückmeldung, ob dieses Rücksetzen des Mikrocontrollers wirklich erfolgt ist oder ob etwa die Rücksetzleitung zum Mikrocontroller unterbrochen ist; gemäß dem Stand der Technik können derartige Unterbrechungen in der Rücksetzleitung also nicht erkannt werden.
  • In diesem Zusammenhang hilft selbst die sogenannte "Watchdog"-Funktion bestehender Systemchips nicht; wenn beispielsweise der Systemchip im laufenden Betrieb einen Reset auslöst, dieses Rücksetzsignal jedoch aufgrund einer Unterbrechung der Leitung nicht beim Mikrocontroller ankommt, so wird der Mikrocontroller das Überwachungsmodul (= sogenannter "Watchdog-Block") im Systemchip einfach weiter bedienen, und die Software wird somit einfach weiterlaufen, als ob es hier keinen Reset gegeben hätte; mithin laufen die Applikationssoftware und das Überwachungsmodul im Systemchip dann asynchron zueinander, und die Systemsicherheit ist nicht mehr gewährleistet.
    • Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Chipeinheit der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ein Versagen der Rücksetzfunktion in zuverlässiger Weise erkennbar ist und die systembedingt erforderlichen Konsequenzen gezogen werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Chipeinheit mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Mithin basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass dem Mikrocontroller mindestens ein Überwachungsmodul zugeordnet wird; diesem Überwachungsmodul wird ein erfolgtes Rücksetzen ("Reset") der Mikrocontrollereinheit mittels mindestens eines Bestätigungssignals quittiert bzw. signalisiert.
  • Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung wird des weiteren vorgeschlagen, das mindestens eine Überwachungsmodul in der Applikation, insbesondere in mindestens einer Chipeinheit, im speziellen in mindestens einer Systemchipeinheit (= sogenannter S[ystem]B[asis]C[hip]), bereitzustellen; mithin liegt erfindungsgemäß ein Systemchip mit Reset-Handshake, das heißt mit Quittierung für die Rücksetzfunktion vor.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, beim Triggern des "Watchdog"-Überwachungsmoduls verschiedene Signale bzw. verschiedene Codes zu verwenden. In Abhängigkeit von der Historie, die zu einem Reset geführt hat, muss der Applikationsmikrocontroller verschiedene Signale bzw. verschiedene Codes einsetzen, um dem Systemchip zu bestätigen, dass er einen ordnungsgemäßen Reset erfahren hat.
  • Damit unterscheidet sich der normale zyklische Zugriff auf den Watchdog-Block von einem Zugriff nach erfolgtem Reset-Ereignis; gibt also beispielsweise der Systemchip ein Reset-Signal an die Applikation ab, so muss die Applikation einmalig mit einem besonderen, abweichenden Signal bzw. Code reagieren. Ist dies nicht der Fall, so ist davon auszugehen, dass die Reset-Leitung in der Applikation unterbrochen oder anderweitig gestört ist. Der Systemchip kann dann zum Beispiel einen fehlersicheren Modus mit geringer Stromaufnahme anfahren.
  • Gemäß bevorzugter Ausgestaltungsformen der vorliegenden Erfindung gibt es in der Praxis verschiedene Möglichkeiten, einen Watchdog-Block zu triggern. Im einfachsten Falle wird ein Hardwaresignal direkt von der Mikrocontrollereinheit an den Watchdog- Block geführt, das zyklisch mit einem Puls beaufschlagt wird; bei komplexeren Systemchips hingegen wird mindestens eine serielle Schnittstelleneinheit (= "serielles Interface") zum Triggern des Watchdog-Blocks eingesetzt.
  • Unabhängig von der Art der Triggerung ist es möglich, erfindungsgemäß Unterscheidungen der Triggerereignisse vorzunehmen. Bei Verwendung von Hardwaresignalen können zweckmäßigerweise Pulskodierungen eingesetzt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, mehrere Triggersignalleitungen zu schalten. Für Systemchips mit seriellem Interface bietet es sich an, verschiedene serielle Worte zu verwenden, um die Watchdog-Zugriffe zu unterscheiden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung stehen dem Anwender alle erforderlichen Komponenten zur Verfügung, um ein fehlersicheres System zu entwickeln. Besonders vorteilhaft ist die Flexibilität des vorliegenden Ansatzes, weil keine fest vorgegebenen Automatismen im S[ystem]B[asis]C[hip] eingebaut werden müssen. Das Sicherheitskonzept für eine Applikation ist so optimal anpassbar und kann vom Anwender in beliebiger Weise definiert und/oder in beliebiger Weise skaliert werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder mindestens einer Chipeinheit gemäß der vorstehend dargelegten Art zum Überwachen des Betriebs mindestens einer für mindestens eine Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit in der Automobilelektronik, insbesondere in der Elektronik von Kraftfahrzeugen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die den Ansprüchen 1 und 4 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand der durch Fig. 1 veranschaulichten exemplarischen Implementierung gemäß einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • Fig. 1 in schematischer Blockdarstellung ein Ausführungsbeispiel für ein System mit Chipeinheit und mit Mikrocontrollereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • In Fig. 1 ist schematisch ein Steuersystem 100 dargestellt, das neben einer eine Versorgungseinheit 310 (= "supply VDD"), einen Reset 320 sowie ein I[nput]/O[utput]- Modul 330 aufweisenden Mikrocontrollereinheit 300 eine Systemchipeinheit 200 ( sogenannter S[ystem]B[asis]C[hip]) zum Überwachen des Betriebs der für eine Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit 300 aufweist.
  • Hierzu weist der Systemchip 200 unter anderem ein Überwachungsmodul 10 (= "Watchdog"-Block) auf, dem ein erfolgtes Rücksetzen ("Reset") der Mikrocontrollereinheit 300 mittels eines Bestätigungssignals quittiert werden kann, so dass eine sogenannte "Reset-Handshake"-Funktionalität implementiert ist; dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Watchdog-Block 10 nach Ausgabe eines Reset eine Bestätigung des Reset-Ereignisses von der Applikation bekommt; somit ermöglicht das in Fig. 1 gezeigte Überwachungsmodul 10 das Ermitteln und Erfassen unterbrochener Rücksetzleitungen 42.
  • In diesem Zusammenhang unterstützt der Systemchip 200 ein vom normalen Betrieb abweichendes Triggersignal bzw. einen vom normalen Betrieb abweichenden Triggercode, um den Erfolg des Reset von der Applikation zu bestätigen; demzufolge ist ein Versagen der Rücksetzfunktion in zuverlässiger Weise erkennbar, insbesondere ist erkennbar, ob das Applikationssystem-Rücksetzsignal erfolgreich empfangen wurde oder nicht.
  • In der Implementierung gemäß Fig. 1 kann vorgesehen sein, dass der Systemchip 200 nach der Ausgabe des Reset nur einmalig ein abweichendes Triggersignal erlaubt; wenn der Reset nicht einmalig mit dem abweichenden Triggersignal quittiert wird oder wenn das abweichende Triggersignal ohne vorherigen Reset empfangen wird, fährt der Systemchip 200 einen fehlersicheren Zustand an, um ein potentielles weiteres Fehlverhalten der Applikation auf jeden Fall zu vermeiden.
  • Da es der Systemchip 200 erlaubt, verschiedene Rücksetzereignisse ("Reset-Ereignisse") zu unterscheiden und für den Applikationsmikrocontroller 300 zugänglich zu machen, weist der Systemchip 200 eine in bezug auf verschiedene Rücksetzereignisse vorgesehene Informationseinheit 20 (= "reset source information") sowie eine mit der Mikrocontrollereinheit 300 in Verbindung 42 stehende Rücksetzeinheit 40 ("system reset") auf (→ "Reset" 320 der Mikrocontrollereinheit 300).
  • Zum Austausch der Informationen und Signale ist dem Überwachungsmodul 10 sowie der Informationseinheit 20 eine Schnittstelleneinheit 30 ("interface") vorgeschaltet (→ I[nput]/O[utput]-Modul 330 der Mikrocontrollereinheit 300).
  • Wie des weiteren aus der Darstellung der Fig. 1 hervorgeht, ist dem Überwachungsmodul 10 sowie einer mit der Mikrocontrollereinheit 300 in Verbindung 52 stehenden Versorgungseinheit 50 (= "microcontroller supply") permanent mindestens eine Batterieeinheit 400 zugeordnet. Während das Überwachungsmodul 10 permanent von der Batterie 400 versorgt ist, kann die Versorgungseinheit 50 über einen Schalter 54 an- und ausgeschaltet werden, so dass der Mikrocontrollereinheit 300 über die Versorgungseinheit 50 eine temporäre Energieversorgung zugeordnet ist (→ "supply VDD" 310 der Mikrocontrollereinheit 300). BEZUGSZEICHENLISTE 100 System, insbesondere Steuersystem
    10 Überwachungsmodul, insbesondere Watchdog-Einheit
    12 Verbindung zwischen Überwachungsmodul 10 und Informationseinheit 20
    20 Informationseinheit
    24 Verbindung zwischen Informationseinheit 20 und Rücksetzeinheit 40
    30 Schnittstelleneinheit
    32 Verbindung, insbesondere Signalleitung, zwischen Schnittstelleneinheit 30 und Mikrocontrollereinheit 300
    40 Rücksetzeinheit
    42 Verbindung zwischen Rücksetzeinheit 40 und Mikrocontrollereinheit 300
    50 Versorgungseinheit
    52 Verbindung zwischen Versorgungseinheit 50 und Mikrocontrollereinheit 300
    54 Schalter der Versorgungseinheit 50
    200 Chipeinheit, insbesondere Systemchipeinheit
    300 Mikrocontrollereinheit, insbesondere Applikationsmikrocontroller
    310 Versorgungseinheit der Mikrocontrollereinheit 300
    320 Reset der Mikrocontrollereinheit 300
    330 I[nput]/O[utput]-Modul der Mikrocontrollereinheit 300
    400 Batterieeinheit

Claims (11)

1. Verfahren zum Überwachen des Betriebs mindestens einer für mindestens eine Applikation vorgesehenen, einem System (100) zugeordneten Mikrocontrollereinheit (300), dadurch gekennzeichnet,
- dass der Mikrocontrollereinheit (300) mindestens ein Überwachungsmodul (10) zugeordnet wird und
- dass dem Überwachungsmodul (10) ein erfolgtes Rücksetzen ("Reset") der Mikrocontrollereinheit (300) mittels mindestens eines Bestätigungssignals quittiert wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestätigungssignal
- durch mindestens ein vom normalen Betrieb der Mikrocontrollereinheit (300) abweichendes Triggersignal bzw. Triggercode gebildet und/oder
- nur einmalig durch das Überwachungsmodul (10) zugelassen wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass in bezug auf den Betrieb der Mikrocontrollereinheit (300) verschiedene Rücksetzereignisse ("Reset-Ereignisse") unterschieden werden und
- dass diese verschiedenen Rücksetzereignisse dem Überwachungsmodul (10) mittels unterschiedlicher Bestätigungssignale quittiert werden.
4. Chipeinheit (200), insbesondere Systemchipeinheit, zum Überwachen des Betriebs mindestens einer für mindestens eine Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit (300), gekennzeichnet durch
- mindestens eine mit der Mikrocontrollereinheit (300) in Verbindung (42) stehende Rücksetzeinheit (40) zum Rücksetzen ("Reset") der Mikrocontrollereinheit (300) sowie
- mindestens ein der Mikrocontrollereinheit (300) zugeordnetes Überwachungsmodul (10), dem ein erfolgtes Rücksetzen der Mikrocontrollereinheit (300) mittels mindestens eines Bestätigungssignals quittierbar ist.
5. Chipeinheit gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch
- mindestens eine in bezug auf verschiedene Rücksetzereignisse ("Reset-Ereignisse") vorgesehene Informationseinheit (20) sowie
- mindestens eine mit der Mikrocontrollereinheit (300) in Verbindung (52) stehende Versorgungseinheit (50).
6. Chipeinheit gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Überwachungsmodul (10) mittels mindestens einer Schnittstelleneinheit (30) triggerbar ist und/oder
- dass zum Unterscheiden der jeweiligen Zugriffe auf das Überwachungsmodul (10) verschiedene Rücksetzereignisse durch unterschiedliche Triggerwerte markierbar sind.
7. Chipeinheit gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Chipeinheit (200) in einen fehlersicheren Modus übergeht,
- wenn das Rücksetzen der Mikrocontrollereinheit (300) nicht einmalig mittels des Bestätigungssignals quittiert wird und/oder
- wenn die Chipeinheit (200) das Bestätigungssignal ohne zuvor erfolgtes Rücksetzen empfängt,
wobei im fehlersicheren Modus insbesondere eine geringere Stromaufnahme als im normalen Betrieb erfolgt.
8. Chipeinheit gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Überwachungsmodul (10) und der Mikrocontrollereinheit (300) mindestens eine Signalleitung (32) zum Übertragen des Bestätigungssignals, insbesondere des vom normalen Betrieb der Mikrocontrollereinheit (300) abweichenden Triggersignals bzw. Triggercodes, vorgesehen ist.
9. System (100), insbesondere Steuersystem, gekennzeichnet durch mindestens eine für mindestens eine Applikation vorgesehene Mikrocontrollereinheit (300) sowie durch mindestens eine Chipeinheit (200) gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8.
10. Verwendung eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder mindestens einer Chipeinheit (200) gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8 zum Überwachen des Betriebs mindestens einer für mindestens eine Applikation vorgesehenen Mikrocontrollereinheit (300) in der Automobilelektronik, insbesondere in der Elektronik von Kraftfahrzeugen.
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