DE4107052A1 - Vorrichtung zur applikation von steuergeraeten, insbesondere zuend- und/oder einspritzsteuergeraeten fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Vorrichtung zur applikation von steuergeraeten, insbesondere zuend- und/oder einspritzsteuergeraeten fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Applikation von
Steuergeräten, insbesondere Zünd- und/oder Einspritzsteuer
geräten für Kraftfahrzeuge nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Zur Applikation von Steuergräten mit schnellen Mikrocontrol
lern bzw. Mikroprozessoren am Einbauort z. B. von Steuerge
räten für die Zündung, Kraftstoffeinspritzung, Antiblockier
steuerung, Lenkhilfe od. dgl. in Kraftfahrzeugen, wird in
bekannter Weise der üblicherweise als PROM oder EPROM aus
gebildete Daten-/-Programm-Lesespeicher des Steuergeräts
durch eine Daten-Manipulationsvorrichtung üblicherweise durch
Umstecken ersetzt, wobei diese Daten-Manipulationsvorrich
tung als kleine Zusatzhardware ausgebildet ist, die einen
Schreib-/Lesespeicher (RAM) aufweist. Dieser Schreib-/Lese
speicher ersetzt das EPROM des Steuergeräts. Über ein exter
nes Bediengerät z. B. einen Bedienrechner können nun über eine
serielle Schnittstelle Daten und Programmwerte im Schreib-
/Lesespeicher verändert werden. Gleichzeitig können Meßdaten
in digitaler Form über die gleiche Schnittstelle übertragen
werden. Diese Applikation kann prinzipiell bei beliebigen
Geräten mit Mikroprozessoren angewandt werden.
Um diesen Datenaustausch während des Betriebs des Steuer
geräts durchführen zu können, weist ein bekanntes Appli
kationssystem VS 100-DIM der Anmelderin zwei physikalisch
getrennte RAM-Bänke auf, zwischen denen jeweils umge
schaltet wird. Wenn das Steuergerät an der ersten RAM-
Bank liegt, kann vom Bedienrechner nur auf die zweite
RAM-Bank zugegriffen werden und umgekehrt. Dieses Ver
fahren ist relativ aufwendig und weist eine geringe Fle
xibilität auf. Es ist zwar möglich, anstelle dieser bei
den RAM-Bänke ein sogenanntes Dual-Port-RAM zu verwen
den, um während des Steuergeräte-Betriebs gleichzeitig
auch von externer Seite zugreifen zu können, z. B. um Meß
daten auszulesen oder Parameter zu ändern, jedoch stehen
derartige Bausteine nicht für die erforderliche Speicher
größe von mehr als 64 KByte zur Verfügung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß mit
normalen statischen RAMs, die heute Speicherdichten von
einem MBit aufweisen, die Funktionen von Dual- Port-RAMs
realisiert werden können. Durch die serielle Schnittstel
le der Vorrichtung ist ein störsicherer Zugriff auf das
RAM über große Entfernungen möglich, d. h. über Entfernun
gen von 5 bis 100 m je nach Treiberleistung. Die Abhängig
keit von physikalisch getrennten RAM-Einheiten entfällt
und es können Teilbereiche des RAM mit unterschiedlichen
Eigenschaften definiert werden, zwischen denen beliebig
umgeschaltet werden kann (z. B. nur Schreiben, nur Lesen
oder Lesen und Schreiben).
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der RAM-Speicher
als Emulationsspeicher aus beliebig vielen Einzel-RAMs
durch einfaches Parallelschalten gebildet werden kann.
Dadurch kann die Pin-Anzahl der Daten-Manipulationsvor
richtung gering gehalten werden, sofern diese als ein
zelner Chip ausgebildet ist.
Es können sowohl ganze, im RAM gespeicherte Kennfelder
durch Seitenumschaltung umgestellt werden, jedoch können
auch nur einzelne Parameter innerhalb der jeweils aktiven
Seite ohne Seitenumschaltung verändert werden.
Die gesamte Vorrichtung, insbesondere die Daten-Manipu
lationsvorrichtung benötigt nur eine geringe Anzahl von
Bauelementen. Hierdurch können geringe Abmessungen er
reicht werden, so daß auch ein Einbau in ein seriennahes
Steuergerät möglich ist.
Ein Herausführen der Busleitungen aus der Daten-Manipu
lationsvorrichtung ist wegen der seriellen Schnittstelle
nicht erforderlich. Dadurch erhöht sich die Zuverlässig
keit, die Störabstrahlung wird verringert, und es können
schnelle Mikrocontroller der neuen Generation (z. B. 80C
196KR-16 MHz) bedient werden. Wegen des störsicheren Zu
griffs über große Entfernungen kann das zu applizieren
de Steuergerat an seinem Original-Einbauort belassen
werden. Eine Umsetzung der seriellen Applikationsschnitt
stelle auf Lichtleiter kann dabei die Übertragungsrate und
die Störsicherheit noch weiter erhöhen. Dies ist insbe
sondere bei Prüfständen und in Prüfhallen von Vorteil.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit demselben
Aufbau die unterschiedlichsten Steuergeräte ohne kompli
zierte Anpassungen bedient werden können, wobei der Auf
bau auch universell für die unterschiedlichsten Appli
kationsaufgaben einsetzbar ist: Parameter-Verstellung,
EPROM-Umschaltung, Datenerfassung, Bypassrechnerfunktio
nen.
Insgesamt vereinigt die erfindungsgemäße Anordnung die
Vorteile einer seriellen Applikation (störsicher, belie
big lange Ankopplung an das Steuergerät) mit den Vorteilen
der parallelen Applikation über die EPROM-Schnittstelle am
Steuergerät (keine zusätzliche Software-Belastung des Steuer
geräte-Rechners zur Bedienung der seriellen Schnittstelle).
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren bei Mikroprozes
soren, bei denen die Ansteuerung des Schreib-Lesespeichers
über eine Multiplex-Bussteuerung erfolgt, wobei während
jedes Zyklus in einer ersten Phase eine Adreßausgabe und
in einer zweiten Phase ein Ein- oder Auslesen von Daten
erfolgt. Die ansonsten schlechte Nutzung der Bus-Bandbreite
beim Multiplex-Betrieb wird hierdurch für den zweiten Zu
griff auf den Speicher in günstiger Weise ausgenutzt.
Eine besonders platzsparende Anordnung der Daten-Manipu
lationsvorrichtung wird dadurch erreicht, daß die gesamte
Steuerung (außer den Speichern) auf einem Chip angeordnet
wird. Hierdurch kann in einfacher Weise dieser Chip den
Daten-/Programm-Lesespeicher des Steuergeräts problemlos
ersetzt, auch bei seriennahen Steuergeräten oder bei Serien
steuergeräten. Zweckmäßigerweise ist dabei dieser Chip als
programmierbarer ASIC-Chip ausgebildet.
Weitere Vorteile ergeben sich durch eine parallele Anord
nung eines Daten-/Programm-Lesespeichers parallel zum
Schreib-/Lesespeicher auf der Daten-Manipulationsvorrich
tung. Dieser Daten-/Programm-Lesespeicher ist dabei zweck
mäßigerweise als EEPROM ausgebildet. Die Dateninhalte der
beiden Speicher können hierdurch befehlsgesteuert gegen
seitig umgespeichert werden. Beispielsweise kann durch
einen Rücksetzimpuls der Inhalt des EEPROM auf den Schreib-
/Lesespeicher übernommen werden, um eine Initialisierung
durchzuführen. Umgekehrt können emulierte Daten im EEPROM
gesichert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Die einzige Figur zeigt die erfindungs
gemäße Vorrichtung im Blockschaltbild.
Ein Schreib-/Lesespeicher 10 (RAM) und ein Daten-/Pro
gramm-Lesespeicher 11 (EEPROM) sind über einen Daten-/
Adreß-Bus 12 parallel geschaltet. Zur Vereinfachung werden
im folgenden die Begriffe RAM 10, EEPROM 11 und Bus 12
verwendet. Anstelle des EEPROM kann prinzipiell auch ein
EPROM treten.
Der Bus 12 ist über eine Umschalteinrichtung 13 entweder
mit einem Steuergerät 14 oder mit einem Steuerwerk 15 für
eine serielle Schnittstelle 16 verbindbar. Die Umschalt
einrichtung 13 ist nur schematisch dargestellt, sie kann
in bekannter Weise durch Tore, Latches und Multiplexer
realisiert sein. Ebenso kann prinzipiell eine getrennte
Umschaltung für den Datenbus und den Adreßbus vorgesehen
sein.
Bei dem Steuergerät 14 handelt es sich beispielsweise um
ein Zünd- und/oder Einspritzsteuergerät für ein Kraft
fahrzeug, das in üblicher Weise einen Programm-Lesespei
cher (PROM, EPROM od. dgl.) aufweist. Weiterhin weist ein
solches Steuergerät Sensoreingänge und Steuerausgänge auf.
Zur Vereinfachung ist das Steuergerät 14 jedoch lediglich
als Block dargestellt. Das Steuerwerk 15 für die serielle
Schnittstelle 16 ist in an sich bekannter Weise mit einem
notwendigen Adreßzähler oder Schieberegister 17 verbunden,
um die eingehenden seriellen Informationen in parallele
Adreßworte umwandeln zu können. Die serielle Schnittstel
le 16 ist insbesondere als V 24-Schnittstelle oder als
Manchester II-kodierte Schnittstelle mit hoher Übertra
gungsrate (bis 10 Mbit/s) ausgebildet. An diese Schnitt
stelle 16 ist über eine serielle Leitung 18 ein externes
Bediengerät 19 angeschlossen, für das jeder beliebige
Rechner verwendet werden kann. Die Verbindung zwischen dem
Bediengerät 19 und der seriellen Schnittstelle 16 kann
beispielsweise auch über Lichtleiter erfolgen, insbeson
dere wenn größere Entfernungen zu überbrücken sind.
Weiterhin ist ein Synchronisations-Steuerwerk 20 vorgese
hen, das den wechselseitigen Zugriff auf das RAM 10 steuert
und die serielle Schnittstelle 16 beziehungsweise dessen
Steuerwerk 15 mit der zeitlichen Bussteuerung des Steuer
geräts 14 synchronisiert. Hierzu sind die beteiligten Bau
elemente über erforderliche Steuerleitungen verbunden.
Der Zweck der gesamten Anordnung besteht darin, eine App
likation des Steuergeräts 14 während seines Betriebs durch
zuführen, d. h. Daten von Kennfeldern und Programmdaten
mit Hilfe des Bediengeräts 19 zu verändern oder anzupassen.
Hierzu wird der normalerweise vorgesehene Daten-/Programm-
Lesespeicher des Steuergeräts 14 entfernt, wobei an die
entsprechende Schnittstelle dann die durch die Bauteile 10
bis 13, 15 bis 17 sowie 20 gebildete Daten-Manipulations-
Vorrichtung 22 angeschlossen wird. Die Schnittstelle 21
kann hierfür als Stecksockel ausgebildet sein, so daß le
diglich der Lesespeicher herausgezogen und die Daten-Mani
pulationsvorrichtung 22 dafür eingesteckt wird. Diese Da
ten-Manipulationsvorrichtung 22 ist hierzu mit Ausnahme
des RAM 10 und des EEPROM 11 als einzelner Chip 23 ausge
bildet, z. B. als programmierbarer ASIC-Chip. Selbstver
ständlich ist auch eine Realisierung im Multilayer-Aufbau
oder als Hybrid möglich.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung besteht da
durch, das de facto anstelle des ursprünglichen Lesespei
chers des Steuergeräts 14 nunmehr das RAM 10 tritt. Die
erforderlichen Programmdaten und Kennfelddaten können ent
weder schon zuvor eingelesen sein, wobei dann eine Batte
riepufferung erforderlich ist, oder durch einen Initialbe
fehl wird der Dateninhalt des EEPROM 11 auf das RAM 10
übertragen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß ent
sprechende Daten vom Bediengerät 19 aus eingelesen werden.
Im Betrieb der Daten-Manipulationsvorrichtung 22 und des
Steuergeräts 14 schaltet das Synchronisations-Steuerwerk 20
die Umschalteinrichtung 13 zyklisch um. Im ersten Zyklus
liegt das RAM 10 am Steuergerät 14, und dessen Mikrocontrol
ler kann Daten aus dem RAM 10 aus lesen, und im darauffolgen
den Zyklus kann die serielle Schnittstelle 16 über dessen
Steuerwerk 15 auf dieses RAM 10 zugreifen und dort entweder
Daten aus lesen oder Daten einschreiben bzw. überschreiben.
Bei diesem wechselseitigen Zugriff müssen stets die spezifi
zierten zeitlichen Parameter eingehalten werden, was durch
das Synchronisations-Steuerwerk 20 gewährleistet ist. Auf
den ersten Blick scheint es so, als ob bei dieser Anwendung
ein mindestens doppelt so schnelles RAM 10 verwendet werden
müßte, weil für dieselbe Schreib- bzw. Lesezeit zweimal
auf den gleichen Speicher zugegriffen werden muß. Im Multi
plexbetrieb entschärft sich jedoch dieses zeitliche Problem,
weil hier ohnehin ein Speicherzugriff in zwei Phasen aufge
teilt ist: In der ersten Phase wird die Adresse ausgegeben
und in der zweiten Phase werden Daten eingelesen bzw. ausge
geben. Die prinzipiell schlechte Nutzung der Bus-Bandbreite
beim Multiplex-Betrieb wird hier für den zweiten Zugriff auf
den Speicher ausgenutzt.
Im jeweils zweiten Zyklus kann mittels des Bediengeräts 19
über die serielle Schnittstelle 16 und das Steuerwerk 15
auf den RAM 10 zugegriffen werden, wobei dessen Programmda
ten oder Kennfelddaten verändert werden können. Schon im
darauffolgenden Zyklus können die veränderten Daten dann
vom Steuergerät 14 ausgelesen werden, so daß während des
Betriebs dieses Steuergeräts 14 dessen Betriebsverhalten
verändert werden kann. Während des zweiten Zyklus können
auch Daten aus dem RAM 10 in das Bediengerät 19 ausgelesen
und ausgewertet werden, beispielsweise Meßdaten von Senso
ren des Steuergeräts 14.
Neben einzelnen Daten können gesamte Kennfelder und Pro
grammbereiche im RAM 10 verändert werden, so daß grundsätz
lich unterschiedliche Betriebsverhalten zeitlich direkt
hintereinander getestet werden können.
Durch die Verwendung eines EEPROM 11 ist es auch möglich,
nach Abschluß des Emulationsvorganges die neuen veränderten
Daten im RAM 10 auf das EEPROM 11 umzuspeichern, um sie zu
sichern. In einer einfacheren Ausführungsform kann das
EEPROM 11 jedoch auch entfallen, da die Daten prinzipiell
auch in das Bediengerät 19 eingelesen werden können, oder
es wird ein batteriegepuffertes RAM 10 eingesetzt.
Das Synchronisations-Steuerwerk 20 wird auch dazu benutzt,
um die Schreibbefehle des Steuergeräte-Prozessors in einen
anderen Bereich des RAM 10 "umzulenken". Von diesem spe
ziellen "nur Schreib"-Bereich können die gespeicherten
Daten jederzeit von dem Steuerwerk 15 der seriellen Schnitt
stelle 16 ausgelesen werden, und als Meßdaten vom Bedien
rechner 19 weiterverarbeitet werden. Durch dieses Verfahren
ist gleichzeitig ein Schreibschutz für den "nur Lese"-Be
reich (Programm- und Datenbereich) des RAM 10 gegeben.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Applikation von Steuergeräten, insbe
sondere Zünd- und/oder Einspritzsteuergeräten für Kraft
fahrzeuge, die mit wenigstens einem Mikroprozessor und
einem Daten-/Programm-Lesespeicher (PROM, EPROM od. dgl.
versehen sind, mit einem den Daten-/Programm-Lesespeicher
des Steuergeräts ersetzenden, einen Schreib-/Lesespeicher
(RAM) aufweisenden Daten-Manipulationsvorrichtung, und
mit einem über eine serielle Schnittstelle anschließbaren
Bediengerät, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Umschalt
einrichtung (13) zyklisch umschaltendes Steuerwerk (20)
vorgesehen ist, wobei der Schreib-/Lesespeicher (10) über
die Umschalteinrichtung (13) in einem ersten Zyklus mit
dem Steuergerät (14) zum Auslesen von Daten und in einem
zweiten Zyklus mit der seriellen Schnittstelle (16) zum
Ein- oder Auslesen von Daten verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere für Mikro
prozessoren im Steuergerät mit einer Multiplex-Bussteue
rung, dadurch gekennzeichnet, daß während jedem Zyklus in
einer ersten Phase eine Adreßausgabe und in einer zweiten
Phase ein Ein- oder Auslesen von Daten erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die serielle Schnittstelle (16) eine Man
chester II-Kodierung mit hoher Übertragungsrate aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Steuerung der
Daten-Manipulationsvorrichtung (22) auf einem Chip (23)
angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Chip als programmierbarer ASIC-Chip ausgebildet
ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das als Synchronisations-
Steuerwerk ausgebildete Steuerwerk (20) zur Regelung des
wechselseitigen Zugriffs auf den Schreib-/Lesespeicher
(10) und zur Synchronisation der seriellen Schnittstelle
(16) mit der zeitlichen Bussteuerung des Steuergeräts
(14) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Schreib-/Lese
speicher (10) ein Daten-/Programm-Lesespeicher (11) ge
schaltet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Daten-/Programm-Lesespeicher (11) als EEPROM
ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dateninhalte des Schreib-/Lesespeichers
(10) und des Daten-/Programm-Lesespeichers (11) befehls
gesteuert gegenseitig umspeicherbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das als Synchronisations-
Steuerwerk ausgebildete Steuerwerk (20) zur Umlenkung der
Schreibbefehle des Mikroprozessors im Steuergerät (14) in
einen speziell dafür vorgesehenen Bereich des Schreib-
/Lesespeichers (10) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das als Synchronisations-
Steuerwerk ausgebildete Steuerwerk (20) zur Regelung des
wechselseitigen Zugriffs auf den Schreib-/Lesespeicher (10)
ohne Einfügung von "Wait-States" beim Lesezugriff
des Mikropozessors des Steuergeräts (14) vorgesehen ist.
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