DE4319881B4

DE4319881B4 - Verfahren zur Verarbeitung von Interruptsignalen einer Interruptquelle

Info

Publication number: DE4319881B4
Application number: DE19934319881
Authority: DE
Inventors: Stefan Poledna
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2013-06-17
Also published as: DE4319881A1

Abstract

Verfahren zur Verarbeitung von Interruptsignalen einer Interruptquelle in einem Mikrorechner mit einem zugehörigen Interruptprogramm und einem Hauptprogramm, wobei nach Auftritt eines Interruptsignals der Interruptquelle das Hauptprogramm unterbrochen und statt dessen das Interruptprogramm abgearbeitet wird, wobei mit Beginn der Abarbeitung des Interruptprogramms weitere Interruptanforderungen der selben Interruptquelle gesperrt werden, wobei nur Interrupte innerhalb eines durch einen unteren und einen oberen Grenzwert definierten Intervalls als zulässig erkannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren und oberen Grenzwerte des Intervalls betriebskenngrößenabhängig vorgebbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Interruptsignalen einer Interruptquelle gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 35 44 079 A1 (US-A 4 819 173) bekannt. Dort wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Interruptsignalen einer Interruptquelle, in einem Mikrorechner mit einem zugehörigen Interruptprogramm und einem Hauptprogramm beschrieben. Das Hauptprogramm wird nach Auftreten eines Interruptsignals der Interruptquelle unterbrochen. An Stelle des Hauptprogramms wird das Interruptprogramm abgearbeitet.

Bei Auftreten eines Fehlers, wie beispielsweise eines Wackelkontakts, kann die Häufigkeit, das heißt die Frequenz des Interruptsignals so hoch werden, daß der Mikrorechner durch die häufigen Unterbrechungen überlastet wird und nicht mehr korrekt arbeitet. Dieses Problem löst obige Einrichtung dadurch, daß nach Auftreten eines Interrupts weitere Interruptanforderungen für eine bestimmte Zeitperiode gesperrt werden.

Als weitere Fehlerauswirkung kann es dazu kommen, daß kein Interrupt mehr gemeldet wird. Dies kann durch eine Timeout-Überwachung dedektiert werden. Mit Beginn der Abarbeitung des Interruptprogramms werden weitere Interruptanforderungen derselben Interruptquelle gesperrt. Innerhalb eines durch einen unteren und oberen Grenzwert definierten Zeitintervalls werden die Interrupts als zulässig erkannt.

Dieses Zeitintervalls innerhalb dem die Interrupts als zulässig erkannt werden sollte möglichst exakt vorgegeben werden. Wird dieses Intervall zu groß gewählt, so werden an sich unzulässige Interrupts als zulässig erkannt. Wird der Bereich zu klein gewählt, so werden möglicherweise zulässige Interrupts nicht registriert.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Verarbeitung von Interruptsignalen einer Interruptquelle sicherzustellen, daß nur zulässige Interrupte eine Abarbeitung des entsprechenden Programms zur Folge haben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Dadurch, daß das Intervall, innerhalb dem die Interrupts als zulässig erkannt werden, betriebskenngrößenabhängig vorgebbar ist, kann verhindert werden, daß unzulässige Interrupts als zulässig erkannt und daß zulässige Interrupts als unzulässig erkannt werden. Ferner kann eine Überlastung des Mikrorechners durch fehlerhafte Interrupts verhindert werden.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Einrichtung, 2 ein Zeitdiagramm der einzelnen Programmabfolgen und 3 ein Flußdiagramm.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Steuereinrichtung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Mit 100 ist ein Mikrorechner bezeichnet. Dieser beaufschlagt ein Stellorgan 110 mit entsprechenden Ansteuersignalen. Dieses Stellorgan beeinflußt vorzugsweise die Leistungsabgabe der nicht dargestellten zu steuernden Brennkraftmaschine. Hierzu verarbeitet der Mikrorechner Ausgangssignale von verschiedenen Sensoren 120. Des weiteren ist eine erste Interruptquelle 130 vorgesehen. Diese tastet die auf einem Impulsrad 135 angeordneten Markierungen ab und erzeugt bei jeder vorbeilaufenden Markierung ein Interruptsignal. Vorzugsweise ist das Impulsrad auf der Nocken- oder auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet.
Eine zweite Interruptquelle 140 liefert weitere Interruptsignale. Diese tastet die auf einem Inkrementrad 145 angeordneten Markierungen ab und erzeugt bei jeder vorbeilaufenden Markierung ein Interruptsignal.
Tritt ein Interruptsignal der ersten Interruptquelle auf, so startet in dem Mirkorechner 100 ein entsprechendes Programm.
Der Mikrorechner 100 weist zumindestens einen sogenannten Interrupteingang 105 auf, dieser ermöglicht es, daß der Mikrorechner auf externe Ereignisse reagieren kann. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Interrupts um Hardware- oder Softwareinterrupts. Hardwareinterrupts werden beispielsweise von dem auf der Nocken- oder Kurbelwelle angeordneten Impulsrad 135 ausgelöst.
Das durch den Interrupt im Rechner ausgelöste Interruptprogramm ist mit ST bezeichnet. Zur Überwachung werden die Funktionen bzw. Programme TM und TMS eingesetzt. Das Programm TM gibt den gesperrten Interrupt wieder frei. Das Programm TMS überprüft, ob ein Interrupt ausbleibt.
Dem nachfolgenden beschriebenen Verfahren liegt die Annahme zugrunde, daß das zeitliche Verhalten des Interrupts mittels einem Modell nachbilden läßt. Dieses Modell wird durch eine Prädiktorfunktion F beschrieben, die ausgehend von der vergangenen Abfolge von Interrupts sowie verschiedenen Betriebskenngrößen ein Zeitintervall definiert, innerhalb dem der nächste Interrupt auftreten muß. Tritt der nächste Interrupt innerhalb des vorhergesagten Intervalls auf, wird er als gültig bewertet, tritt er außerhalb auf, wird er als ungültig bewertet. Im einfachsten Fall reicht es aus, ein Intervall durch die untere Grenze P und die obere Grenze O zu definieren.
In 2 ist die Abfolge der verschiedenen Programme bzw, der verschiedenen Programme über der Zeit A aufgetragen. Als Zeiteinheit wird die Befehlszyklusdauer verwendet, sie beträgt ca. 125 Nanosekunden. Die Zeitpunkte des Auftretens der Interruptsignale sind mit senkrechten Pfeilen markiert.
Bei der Abfolge gemäß 2a sind die Verhältnisse für ein zulässigen Interrupt aufgezeigt. Zum Zeitpunkt 100 tritt der erste Interrupt auf. Das Interruptprogramm ST startet mit seiner Abarbeitung. Im Anschluß daran ermittelt die Prädiktorfunktion F das, durch die untere Grenze P und die obere Grenze O definierte, Intervall innerhalb dem der nächste Interrupt als gültig erkannt wird. Das Intervall innerhalb dem ein Interrupt auftreten kann liegt bei diesem Beispiel zwischen den Zeitpunkten 1000 und 1600.
Zum Zeitpunkt 900 startet das Programm TM und gibt zum Zeitpunkt 1000 den Interrupt frei. Der Interrupt tritt beim Zeitpunkt 1200 auf. Da der Interrupt nach dem Zeitpunkt 1000 und vor dem Zeitpunkt 1600 auftrat, wird er als zulässig erkannt, dies hat zur Folge daß die Programme ST und F abgearbeitet werden. Beim Eintreffen des Interrupts wird die Auslösung des Programms TMS bei 1600 gelöscht.
In 2b ist ein fehlerhaft spätes Auftreten eines Interrupts dargestellt. Entsprechend wie in 2a erfolgt der erste Interrupt zum Zeitpunkt 100. Zum Zeitpunkt 900 gibt das Programm TM den Interrupt frei, dies besagt das Programm läßt ab diesem Zeitpunkt einen Interrupt zu. Zum Zeitpunkt 1600 startet das Programm TMS. Das Programm TMS erkennt, daß kein gültiger Interrupt auftrat und es ergeht eine entsprechende Fehlermeldung an das Interruptprogramm ST.
In 2c ist ein als fehlerhaft erkanntes zu frühes Auftreten eines Interrupts eingezeichnet. Auch hier wird zum Zeitpunkt 100 der erste Interrupt ausgelöst, woraufhin die Programme ST und F abgearbeitet werden. Der zweite Interrupt erfolgt zum Zeitpunkt 800, also vor der unteren Grenze des Intervalls die beim Zeitpunkt 1000 liegt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Interrupt gesperrt. Das Programm TM startet beim Zeitpunkt 900 und erkennt, daß schon vor unteren Intervallgrenze P zum Zeitpunkt 1000 ein Interrupt ausgelöst wurde. Dies gilt als Fehler und wird von Programm TM an das Interruptprogramm ST signalisiert. Das Interruptprogramm ST wird daher nicht aktiviert.
In 2b und 2c ist gestrichelt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung eingezeichnet. Wird kein zulässiger Interrupt erkannt, so werden die Programme ST und F, wie in 2b dargestellt anschließend an das Programm TMS abgearbeitet. Bei einem unzulässig frühen Interrupt werden die Programme ST und F, wie in 2c dargestellt zum frühest möglichen korrekten Zeitpunkt abgearbeitet. In diesem Fall erfolgt die Abarbeitung der Programme ST und F anschließend an das Programm TM. Bei dieser Ausgestaltung ist die Abarbeitung der Programme ST und F in einem sinnvollen Zeitbereich auch dann gewährleistet, wenn das Interruptsignal fehlerhaft ist.
Die in den 2a, 2b und 2c dargestellten Verhältnisse gehen alle von der idealisierten Annahme aus, daß alle Ereignisse ohne zeitliche Unsicherheit behaftet sind, sowie daß die Interrupts immer im Zeittakt der Befehlszyklusdauer auftreten. In einem realen Computersystem sind unter anderem die folgenden Quellen zeitlicher Unsicherheit zu berücksichtigen. Die verschiedenen Programme ST, TM und TMS starten im allgemeinen nicht exakt zu dem Zeitpunkt, zu dem der Interrupt auftritt oder ihr Start vorgesehen ist.
Eine Ursache ist darin zu sehen, daß die Programme mit einem festen Zeitraster starten, das von der festen Taktfrequenz vorgeben wird. Somit kann der Fall eintreten, daß zwischen einem Interrupt und dem Beginn der Abarbeitung des Interruptprogramms ST der Zeitabstand des Zeitrasters verstreicht.
Eine weitere Ursachen für solche Verzögerungen sind beispielsweise Programme mit höherer Priorität oder ununterbrechbare Programme die vor Beginn dieser Programme abzuarbeiten sind.
Des weiteren ist zu berücksichtigen, daß die Auflösung und die Genauigkeit der Zeitreferenz beschränkt ist. Daher sind alle Zeitmessungen mit zeitlicher Unsicherheit behaftet.
Um eine möglichst genaue Interruptsteuerung gewährleisten zu können sind diese Einflüsse zu berücksichtigen. Im folgenden wird nun beschrieben, welche Einflüsse die Prädiktorfunktion bzw. das Programm F bei der Vorgabe der Intervallgrenzen P 0 berücksichtigen muß, so daß einerseits eine korrekte Fehlererkennung möglich ist und andererseits das System durch häufige Interrupts nicht überlastet wird.
In der 3 wird anhand eines Flußdiagramms der Programmablauf beschrieben. In einem ersten Schritt 300 wird ein Zähler auf Null gesetzt. Im Schritt 305 wird ein Befehlszyklus des Hauptprogramms abgearbeitet. In vorgebenen Zeitintervallen, die durch die Befehlszyklusdauer vorgegeben werden erfolgt die Abfrage 310, diese Abfrage überprüft, ob die Zeit A kleiner als die untere Grenze P ist. Ist dies der Fall, so folgt die Abfrage 315. Diese überprüft ob seit dem letzten Durchlauf ein Interrupt aufgetreten ist. Trat ein Interrupt auf, so wird im Schritt 320 der Zähler Z auf 1 gesetzt. Ist kein Interrupt aufgetreten bzw. ist der Schritt 320 abgearbeitet so folgt im Schritt 305 der nächste Befehlszyklus des Hauptprogramms.
Erkennt die Abfrage 310 daß die Zeit A nicht kleiner als die untere Grenze P ist, so folgt die Abfrage 330. Diese überprüft, ob die Zeit A gleich der unteren Grenze P ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 332 das Programm TM abgearbeitet. Dieses Programm läßt ab diesem Zeitpunkt die Abarbeitung von Interrupten zu. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß der Interrupteingang aktiviert wird. Anschließend überprüft die Abfrage 334, ob seit dem letzten Programmdurchlauf ein Interrupt erfolgte. Ist dies der Fall, so werden im Schritt 336 das Programm ST und im Schritt 338 das Program F abgearbeitet. Gleichzeitig wird eine ordnungsgemäße Abarbei tung des Programms ST erkannt. Anschließend bzw. wenn kein Interrupt aufgetreten ist erfolgt im Schritt 305 die Abarbeitung des Hauptprogramms.
Erkennt die Abfrage 330, daß die Zeit A ungleich der unteren Grenze P ist, so folgt die Abrage 340. Diese Überprüft, ob die Zeit A größer der unteren Grenze P und gleichzeitig kleiner als die obere Grenze O ist. Ist dies der Fall, so erfolgt die Abfrage 342, die wiederum überprüft, ob ein Interrupt auftrat. Ist die der Fall, so werden im Schritt 344 das Programm ST und im Schritt 346 das Programm F abgearbeitet. Dabei wird eine ordnungsgemäße Abarbeitung des Programms ST erkannt. Anschließend folgt das Hauptprogramm mit Schritt 305.
Erkennt die Abfrage 342, daß kein Interrupt aufgetreten ist, so folgt die Abfrage 350. Erkennt die Abfrage 350, daß der Zähler Z den Wert 1 beinhaltet, so werden im Schritt 352 das Programm ST und im Schritt 354 das Programm F abgearbeitet. Dabei wird eine fehlerhaft frühe Abarbeitung des Programms ST erkannt. Anschließend wird der Zähler Z auf 0 gesetzt und das Hauptprogramm weiter abgearbeitet. Erkennt die Abfrage 350, daß der Zähler Z nicht den Wert 1 beinhaltet, so folgt Schritt 305.
Bei einer Störung, die zu unzulässig frühen Interrupts führt, kann die Abarbeitung des Interruptprogramms dadurch gewährleistet werden, daß bei einem unzulässig frühen Interrupt, das Interruptprogramm zum frühest zulässigen Zeitpunkt abgearbeitet wird. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß Störungen nicht unbedingt zum Ausfall der Einrichtung führen. Ein entsprechendes Fehlersignal gewährleistet, daß vom Hauptprogramm gegebenenfalls entsprechende Maßnahmen, wie beispielsweise ein Notfahrbetrieb eingeleitet werden.
Erkennt die Abfrage 340, daß die Zeit A außerhalb der Grenzen P und O liegt, so erfolgt die Abfrage 360. Diese Überprüft, ob die Zeit A gleich der oberen Grenze O ist. In diesem Fall folgt im Schritt 362 das Programme TMS. Dieses Programm blokiert das Erkennung von weiteren Interrupts. Anschließend werden im Schritt 364 das Programm ST und im Schritt 366 das Programm F abgearbeitet. Dabei wird eine fehlerhaft spätes Abarbeitung des Programms ST erkannt und ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt. Anschließend wird das Hauptprogramm 305 abgearbeitet.
Bei einer Störung, die zu unzulässig späten Interrupts führt, kann die Abarbeitung des Interruptprogramms dadurch gewährleistet werden, daß bei einem unzulässig späten Interrupt, das Interruptprogramm zum spätest zulässigen Zeitpunkt abgearbeitet wird. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß Störungen nicht unbedingt zum Ausfall der Einrichtung führen. Ein entsprechendes Fehlersignal gewährleistet, daß vom Hauptprogramm gegebenenfalls entsprechende Maßnahmen, wie beispielsweise ein Notfahrbetrieb eingeleitet werden.
Bei der Bestimmung der Grenzen des Intervalls [P; O] sind die folgenden Einflüße zu berücksichten. Dies kann in der Art realisiert sein, daß die Intervallgrenzen nach jeder Abarbeitung des Interruptprogramms ST neu berechnet werden oder daß diese Werte abhängig von einer Betriebskenngröße, wie beispielsweise der Drehzahl, aus einem Speicher ausgelesen werden.
Zuerst werden die Werte für die untere Grenze P und die obere Grenze O des Intervalls bestimmt. Die Prädiktorfunktion F schätzt ab innerhalb welcher Zeitspanne bei den vorliegenden Betriebszuständen der nächste Interrupt auftritt.
Diese Abschätzung soll im folgenden anhand eines Drehzahlinterrupts erläutert werden. Bei einem Drehzahlgeber tritt bei einer Drehzahl von 6500 Umdrehungen pro Minute ca. alle 1.5 Millisekunden ein Interrupt auf. Unter Berücksichtigung der maximal möglichen Änderung der Drehzahl nach unten und oben ergeben sich Maximalgrenzen für das Intervall [Pmax, Omax]. Beispielsweise ergibt sich bei 6500 Umdrehungen für Pmax ein Wert von ca. (1,5 – 0.030) Millisekunden und für Omax ein wert von ca (1,5 + 0.030) Millisekunden.
Bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute tritt ca. alle 12 Millisekunden ein Interrupt auf. Unter Berücksichtigung der maximal möglichen Änderung der Drehzahl nach unten und oben ergibt sich bei 1000 Umdrehungen für Pmax ein Wert von ca. (12 – 10) Millisekunden und für Omax ein Wert von ca (12 + 10) Millisekunden.
Die zeitliche Unsicherheit, die durch das Zeitraster verursacht wird, wirkt sich bei der unteren Grenze P verkürzend und bei der oberen Grenze O verlängert aus. Erfindungsgemäß wird die untere Grenze P um die Genauigkeit des Zeitrasters verkürzt und die obere Grenzwert O entsprechend verlängert. Die Genauigkeit des Zeitrasters liegt im Bereich von 100 Nanosekunden. Hierbei ist noch berücksichtigt, daß das Betriebssystem des Mikrorechners auch nach Auftreten eines Interrupts bestimmte Berechnungen durchführen muß, bevor es den Interrupt bearbeiten kann. So müssen beispielsweise die Daten und der Status des Rechners gesichert werden. Unter Berücksichtigung dieser Berechnung ergibt sich eine Ungenauigkeit von 10 Mikrosekunden. Diese Berechnungen entsprechen Programmen mit höherer Priorität.
Desweiteren kann vorgesehen sein, daß das Interruptprogramm wiederum von einem Interrupt einer weiteren Interruptquelle mit höherer Priorität unterbrochen wird. In diesem Fall kann die Abarbeitung eines Interrupts mit niederer Priorität durch ein Interruptprogramm STH mit höherer Priorität gehemmt werden. Um diese Zeit, die benö tigt wird um das Interruptprogramm STH mit höherer Priorität abzuarbeiten, müßen die unteren und oberen Grenzen des Intervall vergrößert werden, da dieses Interruptprogramm STH auch das Programm TM unterbrechen kann.
Die Zeitdauer, die zur Berechnung von solchen Programmen benötigt werden, liegen im Bereich von 100 Mikrosekunden. Erfindungsgemäß wird deshalb die untere Grenze P um die Zeitdauer, die ein solches Programm benötigt, verkürzt und die obere Grenzwert O entsprechend verlängert. Hierbei ist die Gesamtzeit aller Programme zu berücksichtigen, die eine höhere Priorität als das betrachtete Progrmm ST aufweisen. Für jedes Programm ergeben sich somit bei gleicher Drehzahl abhängig von der Anzahl und der Dauer der Interruptprogramme mit höherer Priorität unterschiedliche Intervallgrenzen [O; P].

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von Interruptsignalen einer Interruptquelle in einem Mikrorechner mit einem zugehörigen Interruptprogramm und einem Hauptprogramm, wobei nach Auftritt eines Interruptsignals der Interruptquelle das Hauptprogramm unterbrochen und statt dessen das Interruptprogramm abgearbeitet wird, wobei mit Beginn der Abarbeitung des Interruptprogramms weitere Interruptanforderungen der selben Interruptquelle gesperrt werden, wobei nur Interrupte innerhalb eines durch einen unteren und einen oberen Grenzwert definierten Intervalls als zulässig erkannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren und oberen Grenzwerte des Intervalls betriebskenngrößenabhängig vorgebbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervall abhängig von der Drehzahl vorgebbar ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervallgrenzen abhängig von der zur Abarbeitung eines Interruptprogramms mit höherer Priorität benötigten Rechenzeit vorgebbar sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem unzulässig frühen Interrupt, das Interruptprogramm zum frühest zulässigen Zeitpunkt abgearbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem unzulässig späten Interrupt, das Interruptprogramm zum spätest zulässigen Zeitpunkt abgearbeitet wird.