DE19712731A1 - Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, d. h. ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems, das zum Speichern von Programmen und Daten mit einer aus mindestens einer Speicherbank bestehenden nichtflüchtigen Speichereinrichtung und mit einer flüchtigen Speichereinrichtung ausgestattet ist, wobei gleichzeitig jeweils nur auf eine einzige Speicherbank der nichtflüchtigen Speichereinrichtung zugegriffen werden kann und wobei die einen Zugriff gestattende Speicherbank jeweils unter Verwendung von Adressen ansprechbar ist, die innerhalb eines für alle Speicherbänke gemeinsamen, an die Speicherbankgröße angepaßten Speicherbank-Adreßbereiches liegen.

Eine Anordnung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ist in Fig. 4 veranschaulicht. Die gezeigte Anordnung besteht aus einem Steuerungssystem in Form eines Kraftfahrzeugsteuergerätes 1 und einem bei Bedarf mit diesem verbindbaren Programmiergerät 2 zum Programmieren des Kraftfahrzeugsteuergerätes 1.

Das Kraftfahrzeugsteuergerät 1 beinhaltet eine Steuereinheit in Form einer Zentraleinheit 11, eine nichtflüchtige Spei­ chereinrichtung 12 (externes ROM) und eine flüchtige Spei­ chereinrichtung 13 (externes RAM).

Durch das Kraftfahrzeugsteuergerät 1 werden in der Figur nicht gezeigte Kraftfahrzeugkomponenten wie beispielsweise der Motor, die Bremsanlage usw. gesteuert.

Bei der Zentraleinheit 11 kann es sich um einen Mikroprozes­ sor, einen Mikrocontroller oder dergleichen handeln. Im be­ trachteten Beispiel sei es ein 8-Bit-Mikrocontroller mit in­ ternem nichtflüchtigem Speicher (internes ROM) und internem flüchtigem Speicher (internes RAM), beispielsweise ein Mit­ glied der intel-8051-Familie.

Die nichtflüchtige Speichereinrichtung 12 sei im betrachteten Beispiel ein elektrisch lösch- und programmierbarer nichtflüchtiger Speicher in Form eines Flash-EPROM.

Der Einsatz eines elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers erweist sich hier als vorteilhaft, weil dessen In­ halt jederzeit auf relativ einfache Weise dauerhaft veränderbar ist, was insbesondere bei anfangs nicht erkannten Fehlern in den gespeicherten Daten und Programmen oder bei individuellen Kundenwünschen von nicht unerheblicher Bedeutung ist.

Die Verwendung eines Flash-EPROM als elektrisch lösch- und programmierbarer nichtflüchtiger Speicher gewinnt dabei zu­ nehmend an Bedeutung, weil dieses die Vorzüge eines "norma­ len" EPROM (hohe Speicherzellendichte auf engem Raum) und eines EEPROM (elektrisches und damit einfaches und bequemes Löschen des Speicherinhalts) in sich vereint.

Die flüchtige Speichereinrichtung 13 sei im betrachteten Beispiel ein "normaler" Schreib-Lesespeicher (RAM).

Der Zentraleinheit 11 steht ein nichtflüchtiger Speicher (ROM) zur Verfügung, der sich aus deren internem ROM und dem externen Flash-EPROM 12 (externes ROM) zusammensetzt; ihr steht ein flüchtiger Speicher (RAM) zur Verfügung, der sich aus deren internem RAM und dem externen RAM 13 zusammensetzt. Dies ist in Fig. 5 veranschaulicht.

Die meisten 8-Bit-Mikrocontroller sind so aufgebaut, daß Da­ ten und Programme in getrennt voneinander vorgesehenen Spei­ chereinrichtungen gespeichert bzw. zu speichern sind. Als Programmspeicher wird dabei in der Regel das ROM verwendet, und als Datenspeicher wird das RAM verwendet.

Programme, die die Zentraleinheit 11 auszuführen hat, sind auch beim betrachteten Beispiel im ROM gespeichert. Das der Zentraleinheit 11 vorliegend zur Verfügung stehende ROM ist hierfür gut geeignet, da es - wie vorstehend schon angedeutet wurde - zumindest teilweise jederzeit und ohne allzu großen Aufwand umprogrammierbar ist.

Allerdings stellt das Vorsehen einer umprogrammierbaren Speichereinrichtung, insbesondere eines Flash-EPROMs besondere Anforderungen an die Steuerungssystem-Hardware und eine entsprechende Ansteuerung derselben.

Während der Umprogrammierung des Flash-EPROM ist dieses näm­ lich nicht als wie üblich auslesbarer Programmspeicher ver­ wendbar, so daß das Programm zur Durchführung der Umprogram­ mierung an anderer Stelle, also im internen ROM der Zentral­ einheit 11 gespeichert sein muß, um problemlos ausführbar zu sein.

Ähnliches gilt für den Fall, daß der über die Adreßleitungen der Zentraleinheit adressierbare Speicher zu klein ist. In diesem Fall kann ein in mehrere Speicherbänke unterteilter Speicher verwendet werden, wobei jede Speicherbank eine Größe aufweist die durch die zur Verfügung stehenden Adreßleitungen voll adressierbar ist, und wobei unter Hinzuziehung von ursprünglich nicht zur Speicheradressierung vorgesehenen Ausgangssignalen der Zentraleinheit (Port-Ausgangssignale) eine Umschaltung zwischen den Speicherbänken bewerkstelligbar ist.

Ein praktisches Beispiel hierfür ist der vorliegend betrach­ tete Fall. Während der verwendete Mikrocontroller über dessen 16 Adreßleitungen nur 64 KByte Speicher adressieren kann, beträgt die (erforderliche) Größe des vorgesehenen externen ROM gemäß Fig. 5 128 KByte. Die 128 KByte sind daher in zwei 64 KByte-Speicherbänke unterteilt, zwischen welchen bei Bedarf selektiv umschaltbar ist.

Wird eine derartige Speicherbankumschaltung aus der gerade aktivierten Speicherbank des externen ROM selbst veranlaßt, so ist dies insofern problematisch, als der nächste Zugriff der Zentraleinheit auf das externe ROM eine erhebliche Fehlerwahrscheinlichkeit in sich birgt. Wenn nämlich die Speicherbankumschaltung schneller oder langsamer als vermutet erfolgt, kann der Zugriff der Zentraleinheit auf das externe ROM insofern scheitern, als dabei nicht gültige oder falsche Daten (Daten einer falschen Speicherbank) erhalten werden.

Zur Vermeidung dessen ist es deshalb angezeigt, auch die Speicherbankumschaltung aus dem internen ROM der Zentral­ einheit heraus auszuführen, das entsprechende Programm also ebenfalls dort zu speichern.

Die Notwendigkeit, bestimmte Programme oder Programmab­ schnitte im internen ROM der Zentraleinheit speichern zu müssen, hat zur Folge, daß das interne ROM nicht nur un­ verzichtbar, sondern unter Umständen auch noch eine nicht unerhebliche Größe aufweisen muß.

Es liegt auf der Hand, daß eine ein relativ großes internes ROM enthaltende Zentraleinheit 11 teurer ist als eine, die entweder überhaupt kein oder allenfalls ein relativ kleines ROM enthält. Ursache hierfür sind nicht nur die Hardware­ kosten selbst, sondern auch die Maskenerstellung zur Pro­ grammierung des ROM beim Hersteller.

Abgesehen davon ist die das interne ROM enthaltende Zentral­ einheit sofort unbrauchbar, wenn sich herausstellt, daß sich in dem dort gespeicherten Programm ein Fehler befindet oder wenn es sich als erforderlich erweisen sollte, Erweiterungen oder Modifikationen der dort gespeicherten Programme vorzu­ nehmen. In einem solchen Fall sind unter Umständen nicht nur die Zentraleinheiten-Lagerbestände plötzlich nicht mehr ver­ wendbar und hohe Ausgaben für die erneute Maskenerstellung zu tätigen, sondern es müßten unter Umständen auch bereits ausgelieferte Kraftfahrzeugsteuergeräte ausgetauscht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß auf das Vorsehen einer internen nichtflüchtigen Speichereinrichtung innerhalb der Zentraleinheit verzichtbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beanspruchten Merkmale gelöst.

Demnach ist vorgesehen, daß die nichtflüchtige Speicherein­ richtung und die flüchtige Speichereinrichtung derart ange­ steuert werden, daß auf die jeweils einen Zugriff gestattende Speicherbank der nichtflüchtigen Speichereinrichtung nur teilweise zugreifbar ist, und daß bei einem Ansprechversuch über eine Adresse, die dem Teil der jeweiligen Speicherbank zugeordnet ist, auf welchen nicht zugreifbar ist, die flüchtige Speichereinrichtung in einen einen Zugriff gestattenden Zustand versetzt wird und über diese Adresse ansprechbar ist.

Teile jeder Speicherbank der nichtflüchtigen Speichereinrichtung werden also durch die flüchtige Speichereinrichtung ersetzt bzw. - anders ausgedrückt - die flüchtige Speichereinrichtung wird in den Adreßbereich der nichtflüchtigen Speichereinrichtung eingeblendet.

Im Ergebnis wird ein sich aus einem flüchtigen und einem nichtflüchtigen Speicher zusammensetzender Programmspeicher geschaffen. D.h. eine im Steuerungssystem vorhandene Zen­ traleinheit kann auch Programme ausführen, die im flüchtigen Speicher gespeichert sind.

Programme, die aus dem nichtflüchtigen Speicher heraus nicht ausführbar sind (beispielsweise weil dieser vorübergehend nicht oder nur eingeschränkt verfügbar ist), können nunmehr also vor deren Ausführung in die flüchtige Speichereinrich­ tung kopiert und von dort heraus ausgeführt werden, und zwar völlig unabhängig von einer gegebenenfalls fehlenden oder eingeschränkten Verfügbarkeit der nichtflüchtigen Speicher­ einrichtung.

Die Ursache der fehlenden oder eingeschränkten Verfügbarkeit der nichtflüchtigen Speichereinrichtung ist dabei ohne Be­ lang. Sie kann beispielsweise darin begründet liegen, daß die nichtflüchtige Speichereinrichtung gerade umprogrammiert wird. Sie kann unter anderem jedoch auch daraus resultieren, daß gerade von einer Speicherbank der nichtflüchtigen Spei­ chereinrichtung auf eine andere umgeschaltet wird.

Insbesondere beim letztgenannten Fall erweist es sich als vorteilhaft, daß es bei der Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens nicht erforderlich ist, bei einem Spei­ cherbankwechsel der nichtflüchtigen Speichereinrichtung auch einen entsprechenden Vorgang in der flüchtigen Speicherein­ richtung durchzuführen. Die nichtflüchtige Speichereinrich­ tung kann vielmehr als für alle Speicherbänke der nichtflüchtigen Speichereinrichtung gemeinsame Zwischenspeichereinrichtung ausgebildet sein, welche unabhängig von der jeweils aktivierten Speicherbank in ausschließlicher Abhängigkeit von den Adreßsignalen der Zentraleinheit und stets auf die selbe Art und Weise (über die selben Adressen) ansprechbar ist. Dadurch kann die flüchtige Speichereinrichtung unabhängig von der Verfügbarkeit der nichtflüchtigen Speichereinrichtung stets und völlig ohne Einschränkungen voll verfügbar bleiben; sie ist in der erfindungsgemäßen Ansteuerung folglich als vollwertiger Ersatz für ein bislang vorzusehendes internes ROM der Zentraleinheit verwendbar und dabei sogar noch we­ sentlich flexibler einsetzbar.

Es wurde somit ein Verfahren gefunden, welches es auf äußerst einfache und elegante Art und Weise gestattet, auf das Vorsehen einer internen nichtflüchtigen Speichereinrichtung innerhalb der Zentraleinheit zu verzichten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielbaren Spei­ cherstruktur,

Fig. 2A und 2B Blockschaltbilder von Schaltungen, die zur Realisierung der in der Fig. 1 gezeigten Speicherstruktur verwendbar sind,

Fig. 3 eine vorteilhafte Belegung eines wie in der Fig. 1 strukturierten Speichers mit Programmen und Daten,

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das unter anderem den prinzi­ piellen Aufbau eines Steuerungssystems in Form eines Kraftfahrzeugsteuergerätes zeigt, und

Fig. 5 eine Veranschaulichung des gesamten Speicherberei­ ches, über den eine im Kraftfahrzeugsteuergerät gemäß der Fig. 4 enthaltene Zentraleinheit verfügen kann.

Bei der nun folgenden Beschreibung wird von einem Steuerungssystem in Form des in der Fig. 4 gezeigten und unter Bezugnahme darauf eingangs bereits ausführlich beschriebenen Kraftfahrzeugsteuergerätes 1 ausgegangen.

D.h., das betrachtete Steuerungssystem möge wiederum eine Zentraleinheit 11 in Form eines Mikrocontrollers aus der Intel-8051-Familie, eine externe nichtflüchtige Speichereinrichtung 12 in Form des genannten Flash-EPROM und eine externe flüchtige Speichereinrichtung 13 in Form eines "normalen" RAM aufweisen.

Die Zentraleinheit 11 möge 16 Adreßleitungen A0 bis A15 auf­ weisen, durch welche ein Speicher mit einer Kapazität von 64 KByte adressierbar ist.

Die nichtflüchtige Speichereinrichtung 12 möge eine Speicherkapazität von 128 KByte aufweisen.

Die flüchtige Speichereinrichtung 13 möge eine Speicherkapa­ zität von 8 KByte aufweisen.

Diese konkrete Ausgestaltung des Steuerungssystems ist jedoch nur zu Erläuterungszwecken so gewählt, und die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung ist nicht auf ein solches System beschränkt. Als Zentraleinheit 11, externe nichtflüchtige Speichereinrichtung 12 und externe flüchtige Speichereinrichtung 13 können vielmehr unabhängig voneinander beliebige Vertreter der jeweiligen Gruppen gewählt werden. Die Speicherkapazität, deren Aufteilung auf mehrere Speicherbänke, die Größe und Anzahl der Speicherbänke werden sich zwar an den technischen Daten der Zentraleinheit 11 orientieren, sind aber grundsätzlich ebenfalls vollkommen frei wählbar.

Die nichtflüchtige Speichereinrichtung hat im betrachteten Ausführungsbeispiel eine Speicherkapazität, die mit 128 KByte doppelt so groß ist wie die durch die Adreßleitungen der Zentraleinheit adressierbare Speicherkapazität von 64 KByte. Die 128 KByte der nichtflüchtigen Speichereinrichtung sind daher in zwei Speicherbänke mit einer Speicherkapazität von jeweils 64 KByte unterteilt. Jede der zwei Speicherbänke ist durch die Adreßleitungen der Zentraleinheit voll adressierbar. Es kann und darf gleichzeitig jeweils nur auf eine der beiden Speicherbänke zugegriffen werden. Welches die einen Zugriff gestattende Speicherbank ist, wird unter Verwendung eines ursprünglich nicht zur Speicheradressierung vorgesehenen Ausgangssignals der Zentraleinheit (Port-Ausgangssignal) bestimmt. Bei Bedarf kann von einer Speicherbank auf die andere umgeschaltet werden. Dieser Vorgang wird später noch genauer erläutert werden.

Erfindungsgemäß werden nun die nichtflüchtige Speicherein­ richtung 12 und die flüchtige Speichereinrichtung derart angesteuert, daß auf die jeweils einen Zugriff gestattende Speicherbank der nichtflüchtigen Speichereinrichtung 12 nur teilweise zugreifbar ist, und daß bei einem Ansprechversuch über eine Adresse, die dem Teil der jeweiligen Speicherbank zugeordnet ist, auf welchen nicht zugreifbar ist, die flüch­ tige Speichereinrichtung 13 in einen einen Zugriff gestattenden Zustand versetzt wird und über diese Adresse ansprechbar ist.

Als Ergebnis erhält man eine wie in Fig. 1 veranschaulichte Speicherstruktur. Ausgangspunkt zur Erlangung einer derarti­ gen Struktur sind die zwei Speicherbänke der nichtflüchtigen Speichereinrichtung 12, von denen eine erste (untere) Spei­ cherbank gemäß der Darstellung in der Figur den (auf die verwendbare Gesamtspeicherkapazität bezogenen) Adreßbereich von 0 bis 64 KByte belegt, und von denen die zweite (obere) Speicherbank gemäß der Darstellung in der Figur den (auf die verwendbare Gesamtspeicherkapazität bezogenen) Adreßbereich von 64 KByte bis 128 KByte belegt.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, werden von den pro Speicherbank verfügbaren 64 KByte an nichtflüchtigem Speicher jedoch nur jeweils 56 KByte genutzt. Die restlichen 8 KByte an nichtflüchtigem Speicher werden jeweils durch die flüchtige Speichereinrichtung ersetzt (überdeckt).

Der durch die flüchtige Speichereinrichtung gebildete Spei­ cherbereich umfaßt die jeweils obersten 8 KByte einer jeden Speicherbank. Eine derartige Positionierung des RAM-Bereiches innerhalb eines jeden 64 KByte-Blocks ermöglicht, wie später noch genauer beschrieben wird, eine besonders einfache praktische Realisierung des Verfahrens. Grundsätzlich kann der RAM-Abschnitt jedoch an einer beliebigen Stelle innerhalb einer jeden Speicherbank zu liegen kommen.

Das Ersetzen von Teilen des nichtflüchtigen Speichers durch den flüchtigen Speicher erfolgt unter einer adressenabhängi­ gen Speicherbausteinauswahl mittels des sogenannten Speicherbausteinauswahlsignals (chip select signal bzw. CS-Signal). Das CS-Signal wird entsprechenden Eingangsanschlüssen aller Speicherbausteine zugeführt und bestimmt durch seinen Pegel, ob auf den betreffenden Speicherbaustein zugegriffen werden kann oder nicht. Nur wenn durch das jeweils zugeordnete CS-Signal bestimmt wird, daß auf den betreffenden Speicherbaustein zugegriffen werden kann, ist er über die ihm zugeordneten Adressen ansprechbar. Der Umstand, ob zum jeweiligen Zeitpunkt auf einen jeweiligen Speicherbaustein zugreifbar ist, ist also durch den zeitlichen Verlauf der den jeweiligen Speicherbausteinen zugeordneten CS-Signale steuerbar.

Auch die in der Fig. 1 veranschaulichte Speicherbereichs­ struktur ist durch eine entsprechende CS-Signal-Erzeugung realisierbar. Hierzu ist eine logische Schaltung erforder­ lich, welche von der Zentraleinheit ausgegebene Signale aus­ wertet, hieraus verschiedene CS-Signale generiert und diese den Speichereinrichtungen 12 und 13 zuführt.

Eine derartige CS-Signal-Erzeugungsschaltung ist in Fig. 2A ge­ zeigt. Die Schaltung besteht aus einem UND-Glied 31 und einem Inverter 32.

Das UND-Glied 31 weist drei Eingangsanschlüsse auf, in wel­ che die von der Zentraleinheit zur Speicheradressierung aus­ gegebenen Adreßsignale A13, A14 und A15 eingegeben werden. Diese Adreßsignale werden im UND-Glied 31 einer logischen UND-Operation unterzogen. Das resultierende Ausgangssignal des UND-Gliedes 31 ist zugleich das für die nichtflüchtige Speichereinrichtung bestimmte CS-Signal. Das invertierte Ausgangssignal des UND-Gliedes 31, d. h. das durch den Inverter 32 geführte Ausgangssignal des UND-Gliedes 31 ist das für die flüchtige Speichereinrichtung bestimmte CS-Signal.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 31 hat den Wert "0", wenn A13 oder A14 oder A15 den Wert "0" haben. Dies ist dann der Fall, wenn die von der Zentraleinheit in Binärform ausgegebene, durch deren 16 Adreßleitungen A0 bis A15 repräsentierte Adresse im Bereich zwischen 0 und 56 K liegt. Der Wert "0" des Ausgangssignals des UND-Gliedes 31, welches zugleich das CS-Signal für die nichtflüchtige Speicherein­ richtung 12 ist, bewirkt in der nichtflüchtigen Speicherein­ richtung, daß auf diese zugreifbar ist. Andererseits bewirkt das zum CS-Signal für die nichtflüchtige Speichereinrichtung 12 komplementäre CS-Signal für die flüchtige Speichereinrichtung 13, daß auf die flüchtige Speichereinrichtung in diesem Fall nicht zugreifbar ist.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 31 hat den Wert "1", wenn A13 und A14 und A15 den Wert "1" haben. Dies ist dann der Fall, wenn die von der Zentraleinheit in Binärform ausgegebene, durch deren 16 Adreßleitungen A0 bis A15 reprä­ sentierte Adresse im Bereich zwischen 56 K und 64 K liegt. Der Wert "1" des Ausgangssignals des UND-Gliedes 31, welches zugleich das CS-Signal für die nichtflüchtige Speicherein­ richtung 12 ist, bewirkt in der nichtflüchtigen Speicherein­ richtung, daß auf diese nicht zugreifbar ist. Andererseits bewirkt das zum Signal CS-RAN=0, welches zum CS-Signal für die nichtflüchtige Speichereinrichtung 12 komplementär ist, für die flüchtige Speichereinrichtung 13, daß auf die flüchtige Speichereinrichtung zugreifbar ist.

Die beschriebene Generierung des CS-Signals hat den positiven Effekt, daß für jede Adresse des durch die Zentraleinheit 11 adressierbaren Adreßbereiches von 0 bis 64 K jeweils nur auf entweder die nichtflüchtige Speichereinrichtung 12 oder die flüchtige Speichereinrichtung 13 zugreifbar ist. Genauer gesagt ist für Adressen zwischen 0 und 56 K ausschließlich ein Zugriff auf die nichtflüchtige Speichereinrichtung möglich und für Adressen zwischen 56 K und 64 K ist ausschließlich ein Zugriff auf die flüchtige Speichereinrichtung möglich. Kollisionen zwischen der nichtflüchtigen Speichereinrichtung und der flüchtigen Speichereinrichtung sind mithin also trotz deren Verschachtelung und Überlappung zuverlässig ausgeschlossen.

Die vorstehenden Erläuterungen zur Generierung des CS-Signals für die nichtflüchtige Speichereinrichtung 12 sind insoweit noch unvollständig, als noch nicht erläutert wurde, auf welche der gegebenenfalls mehreren Speicherbänke der nichtflüchtigen Speichereinrichtung aufgrund des in der Fig. 2A generierten CS-Signals der Zugriff gestattet wird. Hierzu bedarf es beim Vorhandensein von mehr als einer Speicherbank einer zusätzlichen Auswertung von die Speicherbankauswahl betreffenden Ausgangssignalen der Zentraleinheit 11. Die Speicherbankauswahl, genauer gesagt die Bereitstellung eines einen Zugriff gestattenden CS-Signals für die jeweils ausgewählte Speicherbank und die Bereitstellung eines einen Zugriff verwehrenden CS-Signals für alle anderen Speicherbänke, erfolgt unter einer logischen Verknüpfung bzw. Decodierung der zur Speicherbankauswahl heranzuziehenden Ausgangssignale der Zentraleinheit 11. Diese Verknüpfung kann ins UND-Glied 31 integriert werden (wobei das UND-Glied 31 dann kein UND-Glied mehr ist) oder dem UND-Glied 31 nachgeschaltet werden.

Unabhängig von der Art der Realisierung der Speicherbankaus­ wahl und/oder -umschaltung muß sichergestellt sein, daß das für die flüchtige Speichereinrichtung vorgesehene CS-Signal davon unberührt bleibt, dessen Zustand also jeweils allein von der über die Adreßleitungen der Zentraleinheit ausgegebenen Adressen abhängig ist. Dadurch ist erreichbar, daß der flüchtige Speicher unabhängig von der aktivierten Speicherbank physikalisch immer der selbe bleibt und unter den selben Adressen ansprechbar ist. Dies wiederum hat den äußerst positiven Effekt, daß im flüchtigen Speicher gespeicherte Programme völlig unbeeinflußt vom Zustand der nichtflüchtigen Speichereinrichtung ausgeführt werden können.

Das Vorsehen einer der Darstellung in Fig. 1 entsprechenden Speicherstruktur läßt sich wie folgt nutzbringend einsetzen:

Immer dann, wenn sich im Verlauf der Abarbeitung eines in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung gespeicherten Programms Probleme ergeben können, die darauf basieren, daß sich der nichtflüchtige Speicher vorübergehend nicht in einem eine fehlerfreie Programmabarbeitung garantierenden Zustand befindet, wird zunächst das betreffende Programm bzw. der betreffende Programmabschnitt vor dem Beginn dessen Ausführung aus dem nichtflüchtigen Speicher in den flüchtigen Speicher kopiert, und anschließend wird zur Ausführung dieses Programms an die entsprechende Stelle innerhalb des flüchtigen Speichers verzweigt. Nachdem das betreffende Programm aus dem flüchtigen Speicher heraus ausgeführt wurde, also beispielsweise nachdem eine Umprogrammierung des nichtflüchtigen Speichers oder eine Speicherbankumschaltung erfolgt ist, verzweigt der Programmablauf wieder zurück in den nichtflüchtigen Speicher, um mit der Ausführung der darin gespeicherten Programme fortzufahren.

Wie eingangs bereits erwähnt wurde, ist es üblich, Programme und Daten in voneinander getrennten Speicherbereichen vorzu­ sehen, diese also nicht miteinander zu vermischen.

Um zu verhindern, daß bei einem beabsichtigten Datentransfer auf einen als Programmspeicher geführten Speicherabschnitt zugegriffen wird, und um zu verhindern, daß in einer Befehlsholphase (opcode fetch) auf einen als Datenspeicher geführten Speicherabschnitt zugegriffen wird, gibt die Zentraleinheit im vorliegenden Ausführungsbeispiel Ausgangssignale PSEN (program store enable) und RD (read data) aus, anhand welcher jeweilige Speicherbereiche für die gewünschte Aktion freigebbar bzw. sperrbar sind. Genauer gesagt bewirkt das Signal PSEN=0 das Freigeben des Programmspeichers und das Signal RD=0 das Freigeben des Datenspeichers. Das Signal PSEN=1 dagegen bewirkt das Sperren des Programmspeichers und das Signal RD=1 das Sperren des Datenspeichers.

Der nichtflüchtige Speicher ist dabei in der Regel der Pro­ grammspeicher und der flüchtige Speicher wird in der Regel als Datenspeicher verwendet.

Um zu gestatten, daß der im beschriebenen Ausführungsbeispiel Teile des nichtflüchtigen Speichers ersetzende flüchtige Speicher gleichwohl als Programmspeicher verwendet werden kann, bedarf es eines Abweichens von den üblichen Gepflogenheiten.

Eine besonders elegante Lösung dieses Problems ist in Fig. 2B veranschaulicht. Gemäß Fig. 2B werden die genannten Si­ gnale PSEN und RD einer UND-Verknüpfung durch ein UND-Glied 41 unterworfen, und das daraus resultierende (vom UND-Glied 41 ausgegebene) Signal OE (output enable) wird anstelle des Signals RD an die flüchtige Speichereinrichtung weitergege­ ben. Das durch das UND-Glied 41 erzeugte Signal OE kann auch anstelle des Signals PSEN an die nichtflüchtige Speicherein­ richtung weitergegeben werden. Hierdurch wird auf einfache und elegante Weise erreicht, daß der gesamte Speicher sowohl als Daten- als auch als Programmspeicher verwendbar ist. Dies ist insbesondere für die flüchtige Speichereinrichtung 13 von Bedeutung, denn dadurch muß nicht etwa ein separater flüchtiger Speicher zur Verwendung als Programmspeicher bereitgestellt werden, sondern es kann der ohnehin vorhandenen, bislang ausschließlich als Datenspeicher benutzten Speichereinrichtung die Zusatzfunktion als Programmspeicher verliehen werden.

Aus den vorstehenden Erläuterungen wird deutlich, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine intern in der Zentraleinheit vorgesehene nichtflüchtige Speichereinrichtung verzichtet werden kann, ohne dafür an anderer Stelle einen erhöhten Hardwareaufwand treiben oder nennenswerte andere Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Es werden nun abschließend unter Bezugnahme auf Fig. 3 einige ausgewählte Betriebsphasen des Kraftfahrzeugsteuer­ gerätes beschrieben, die die vorteilhafte Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem praktischen Beispiel veranschaulichen sollen.

Der insgesamt einen Adreßraum von 128 KByte abdeckende Spei­ cher der Zentraleinheit des Kraftfahrzeugsteuergerätes ist wie folgt vorbelegt.

In der ersten (unteren) Speicherbank, d. h. im Bereich von 0 bis 64 K des dargestellten Adreßraumes sind in Übereinstim­ mung mit der Darstellung in Fig. 1 die unteren 56 KByte durch eine nichtflüchtige Speichereinrichtung in Form eines Flash-EPROM gebildet, während die oberen 8 KByte durch eine flüchtige Speichereinrichtung in Form eines normalen RAM ge­ bildet werden. Entsprechendes gilt für die zweite (obere) Speicherbank, d. h. für den Bereich von 64 K bis 128 K des dargestellten Adreßraumes.

Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, daß die 8 KByte RAM am jeweils oberen Ende der beiden Speicherbänke durch physikalisch identische Speicher gebildet werden. D.h., die 8 KByte RAM sind nur ein einziges Mal vorhanden und sind darüber hinaus, um beispielsweise ein ins RAM kopiertes Programm während einer Speicherbankumschaltung komplikationsfrei ausführen zu können, stets auf dieselbe Weise (unter denselben Adressen) ansprechbar. Der durch die Zentraleinheit adressierbare Speicherbereich von 128 KByte wird also durch 112 KByte Flash-EPROM und 8 KByte RAM, also insgesamt 120 KByte real ansprechbarem (physikalischem) Speicher gebildet.

Die untersten 48 KByte der unteren Speicherbank sind mit Anwenderprogrammen belegt und die sich daran anschließenden 8 KByte sind mit Daten entsprechend einer Variante 1 belegt.

Die untersten 16 KByte der oberen Speicherbank sind in erster Linie mit Boot- und Initialisierungsroutinen belegt, und die sich daran anschließenden fünf 8 KByte-Bereiche sind mit Daten entsprechend einer Variante 2, einer Variante 3, einer Variante 4, einer Variante 5 und einer Variante 6 belegt.

Die jeweils obersten 8 KByte eines jeden 64 KByte Bereiches, d. h. die jeweils durch das RAM gebildeten Abschnitte des Adreßraumes weisen keine feste Belegung auf, sondern sind vielmehr als flexible Zwischenspeicher zur Ablage von Daten und Programmen vorgesehen.

Die Vielzahl der gespeicherten Datensätze, d. h. die Daten gemäß den Varianten 1 bis 6 sind vorgesehen, um die durch das Kraftfahrzeugsteuergerät vorgenommene Steuerung an die gegebenen Verhältnisse (beispielsweise verschiedene Motortypen) anpassen zu können. Die Datensätze sind, wie aus der vorhergehenden Beschreibung und der Fig. 3 hervorgeht, hauptsächlich im oberen 64-K-Adreßbereich gespeichert. Nur der jeweils aktuell benötigte Datensatz wird in den unteren 64-K-Adreßbereich kopiert.

Bei Einschalten des Kraftfahrzeugsteuergerätes bzw. nach einem Rücksetzen (reset) der Zentraleinheit beginnt die Zen­ traleinheit mit der Ausführung der im oberen 64-KByte-Bereich gespeicherten Boot- und Initialisierungsroutine. Nach Ausführung derselben ist eine Umschaltung in den unteren Bereich angezeigt, um dort mit der Ausführung der Anwenderprogramme, d. h. in erster Linie der eigentlichen Steuerprogramme fortfahren zu können. Hierzu bedarf es einer Speicherbankumschaltung. Zu diesem Zweck wird eine im oberen Speicherbereich gespeicherte Speicherbankumschaltroutine in den für die obere und die untere Speicherbank identischen RAM-Bereich kopiert und von dort heraus ausgeführt. Der dabei erfolgende Umschaltvorgang von der oberen auf die untere Speicherbank beeinflußt den FAM-Bereich, genauer gesagt dessen Verfügbarkeit in keinster Weise, d. h. dieser steht im Gegensatz zu ROM-Bereich ohne jede zeitliche Unterbrechung voll zur Verfügung. Nach Durchführung der Speicherbankumschaltung erfolgt ein Rücksprung in den ROM-Bereich, d. h. eine Ausführung der im unteren 64-KByte-Speicherbereich gespeicherten Anwenderprogramme, und zwar unter Verwendung der im unteren Speicherbereich gespeicherten Datensatzvariante (Variante 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel). Im Normalfall wird der untere 64-KByte-Speicherbereich nun nicht mehr verlassen.

Neben der schon beschriebenen Speicherbankumschaltung lassen auch eine Umprogrammierung des Flash-EPROM und ein Wechsel der fortan zu verwendenden Datensatzvariante die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbaren Vorteile wirkungsvoll ausnutzen.

Das Umprogrammieren des Flash-EPROM bedarf einer speziellen Handhabung, weil dieses - wie eingangs bereits erwähnt - während des Umprogrammiervorgangs zum Auslesen von darin gespeicherten Programmschritten und Daten nicht oder allenfalls sehr eingeschränkt verfügbar ist.

Ein Wechsel der fortan zu verwendenden Datensatzvariante be­ darf einer speziellen Handhabung, weil hier zur Vermeidung häufiger Speicherbankumschaltungen während jeder Ausführung von den ausgewählten Datensatz verwendenden Anwenderprogram­ men vorteilhafterweise ein Umkopieren der fortan zu verwen­ denden Datensatzvariante in den Speicherbereich erfolgen sollte, in dem auch das oder die den Datensatz verwendenden Programme gespeichert ist, wofür jedoch kurzzeitig ebenfalls ein mehrfaches Umschalten zwischen den Speicherbänken erfor­ derlich ist, während dessen das Flash-EPROM zum Auslesen von Programmschritten und Daten nicht oder allenfalls sehr eingeschränkt verfügbar ist.

Auch in den soeben genannten Fällen wird das den jeweiligen Vorgang ausführende Programm zunächst aus dem ROM-Bereich in den FAM-Bereich kopiert und anschließend aus dem FAM-Bereich heraus ausgeführt. Nach Beendigung der Ausführung erfolgt ein Rücksprung in den ROM-Bereich, um weitere Programme wieder von dort heraus auszuführen.

Der beschriebene Datensatzvariantenwechsel erweist sich in der Praxis sehr nützlich, weil es dadurch schnell und äußerst einfach möglich ist, ein für verschiedenste Anwendungsfälle vorbereitetes Kraftfahrzeugsteuergerät auf die jeweiligen Gegebenheiten einzustellen. Zum Anstoß des Datensatzvariantenwechsels ist es schon ausreichend, daß der Kraftfahrzeugsteuergerät beispielsweise über das in der Fig. 4 gezeigte externe Programmiergerät 2 mitgeteilt wird, welche Datensatzvariante beim Betrieb des Steuergerätes verwendet werden soll. Wird diese Anweisung durch das Programmiergerät innerhalb des Steuergerätes (beispielsweise in einem EEPROM) gespeichert, kann das Steuergerät das Umkopieren der benötigten Datensatzvariante aus dem oberen Speicherbereich in den unteren Speicherbereich von sich aus veranlassen. Der vom oberen Speicherbereich in den unteren Speicherbereich kopierte Datensatz wird an die Stelle kopiert, wo ursprünglich der Datensatz gemäß der Variante 1 steht oder stand. Soll der momentan dort befindliche Datensatz nicht einfach überschrieben werden, könnte in Betracht gezogen werden, diesen in den oberen Speicherbereich zu kopieren, wobei der in diesem Fall entsprechend groß zu dimensionierende FAM-Speicherbereich als Daten-Zwischenspeicher verwendet werden könnte.

Das beschriebene Verfahren erweist sich mithin - obwohl es eine Reduzierung des Hardwareaufwandes erlaubt - als äußerst flexibel und vielfältig, jedenfalls flexibler und vielfälti­ ger einsetzbar als das dadurch ersetzte interne ROM der Zen­ traleinheit.

Claims (9)

1. Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems, das zum Speichern von Programmen und Daten mit einer aus mindestens einer Speicherbank bestehenden nichtflüchtigen Speicherein­ richtung (12) und mit einer flüchtigen Speichereinrichtung (13) ausgestattet ist, wobei gleichzeitig jeweils nur auf eine einzige Speicherbank der nichtflüchtigen Speicherein­ richtung zugegriffen werden kann und wobei die einen Zugriff gestattende Speicherbank jeweils unter Verwendung von Adres­ sen ansprechbar ist, die innerhalb eines für alle Speicher­ bänke gemeinsamen, an die Speicherbankgröße angepaßten Spei­ cherbank-Adreßbereiches liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtflüchtige Speichereinrichtung und die flüchtige Speichereinrichtung derart angesteuert werden, daß auf die jeweils einen Zugriff gestattende Speicherbank der nicht­ flüchtigen Speichereinrichtung nur teilweise zugreifbar ist, und daß bei einem Ansprechversuch über eine Adresse, die dem Teil der jeweiligen Speicherbank zugeordnet ist, auf welchen nicht zugreifbar ist, die flüchtige Speichereinrichtung in einen einen Zugriff gestattenden Zustand versetzt wird und über diese Adresse ansprechbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtflüchtige Speichereinrichtung eine umprogrammierbare nichtflüchtige Speichereinrichtung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Zugriff gestattende oder nicht gestattende Zustand der jeweiligen Speichereinrichtungen durch Zuführung von entsprechenden Speicherbaustein-Auswahlsignalen an die Speichereinrichtungen eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das für die flüchtige Speichereinrichtung vorgesehene Spei­ cherbaustein-Auswahlsignal in alleiniger Abhängigkeit von der Adresse festgelegt wird, über welche die Speichereinrichtungen im Augenblick angesprochen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für die nichtflüchtige Speichereinrichtung vor­ gesehenen Speicherbaustein-Auswahlsignale in Abhängigkeit von der auszuwählenden Speicherbank und in Abhängigkeit von der Adresse festgelegt werden, über welche die Speichereinrichtungen im Augenblick angesprochen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das für die flüchtige Speichereinrichtung vorgesehene Speicherbaustein-Auswahlsignal jeweils einen Zu­ stand aufweist, der komplementär zum Zustand des für die ausgewählte Speicherbank der nichtflüchtigen Speichereinrichtung vorgesehenen Speicherbaustein-Auswahlsignals ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung gespeicherte Programme vor deren Ausführung in die flüchtige Speichereinrichtung umgespeichert werden und von dort aus ausgeführt werden, wenn infolge der Programmausführung die nichtflüchtige Speichereinrichtung zumindest vorübergehend zum Lesen nicht verfügbar ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung eine Vielzahl von Datensätzen gespeichert ist, von denen ein bestimmter zur Verwendung auswählbar ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte Datensatz, sofern er in einer anderen Spei­ cherbank gespeichert ist als ein den Datensatz verwendendes Programm, in diejenige Speicherbank kopiert wird, in welcher sich auch das Anwenderprogramm befindet.