EP1421510A2 - Universal computer architecture - Google Patents

Universal computer architecture

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Publication number
EP1421510A2
EP1421510A2 EP02747353A EP02747353A EP1421510A2 EP 1421510 A2 EP1421510 A2 EP 1421510A2 EP 02747353 A EP02747353 A EP 02747353A EP 02747353 A EP02747353 A EP 02747353A EP 1421510 A2 EP1421510 A2 EP 1421510A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
computer
hardware
interface
transport
algorithm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02747353A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Newberry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OL Security LLC
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1421510A2 publication Critical patent/EP1421510A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F15/00Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/76Architectures of general purpose stored program computers
    • G06F15/78Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit
    • G06F15/7867Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit with reconfigurable architecture

Definitions

  • the invention relates to a universal computer for a means of transport with a microprocessor for processing control programs, a storage means for the data calculated thereby and an interface which allows the computer to be connected to a data bus in the means of transport, the computer providing control programs for controlling means of transport Devices and device interfaces via which the control commands are transmitted to the device to be controlled.
  • DE 197 48 536 C2 shows a computer for a means of transport which is provided with a microprocessor, various storage means and an interface which enables a connection to the CAN bus.
  • Control devices of this type also regularly have device interfaces via which devices, for example a mobile telephone or a navigation device, can be coupled to the device interface.
  • a disadvantage of the conventional control devices is that these computers remain installed in the vehicle for the entire life of the vehicle, so that the hardware of the computers is predetermined.
  • a subsequent replacement of the hardware in a vehicle in use is not feasible in today's networked systems with up to 60 computers in the vehicle due to the high configuration effort.
  • the only consideration hitherto has been to replace various software modules during the life of the vehicle, so that the software is adapted to the changing circumstances.
  • DE 197 50 662 AI discloses a processor unit for a data processing-based electronic control system in a motor vehicle.
  • the computer shown there provides a scalable computing unit, i.e. a hardware that is designed according to the performance requirements with different processor performance, and is interchangeable with a faster or slower microprocessor as required. If higher processing power is required in a computer, the microprocessor can then be replaced by a more powerful one, the scalable processor being insertable into the same processor bar. However, the hardware is replaced as a whole. This is possible when the control units are opened, the hardware is replaced and the software programs are loaded accordingly.
  • FPGA field programmable gate arrays
  • reconfigurable hardware for which reference is made merely by way of example to US 5457410, US 6014509 and WO 95/28769.
  • FPGAs of this type have memory cells, such as flip-flops, which can still change their function even after manufacture. These memory cells can be freely configured with one another, with electrically conductive connections being re-wired so that various logic circuits can be set up as a result.
  • Logical circuits can be simulated by means of such FPGAs, in particular electrical filters can be built up or they can simply be used as storage means.
  • the computer then has reconfigurable hardware which, when the computer is installed, permits subsequent reconfiguration of peripheral components or an interface, and a transmission means is provided which transfers an algorithm for reconfiguring the hardware to the storage means in the means of transport, so that a Process for reconfiguring the hardware relating to the peripheral components or the interface can be carried out.
  • the computer according to the present invention is installed in the form of a control unit in vehicle manufacture in the means of transport and forms a network within the means of transport together with other control units.
  • the various control devices communicate with one another via the data bus, and control programs are provided in order to control devices that can be coupled to the network via device interfaces.
  • reconfigurable hardware which can be reconfigured by downloading an algorithm even years after delivery of the vehicle to the customer.
  • the algorithm can be a hardware description language that describes the configuration of the hardware concerned.
  • the reconfigurable hardware is used in particular for all interfaces and peripheral components that are particularly often affected by hardware changes.
  • Peripheral components are understood to mean interrupt controllers, logic modules and circuits as well as filters and output stage control circuits which control connected devices. It also includes interface drivers, addressing components, devices for data bus Controller or logical units for memory control.
  • the microcomputer itself can also be simulated by an FPGA module.
  • a central vehicle display is arranged in the vehicle interior, which can be controlled via a control device.
  • Various telematics devices for example a mobile telephone, a navigation system or various audio or video devices, are connected to the network in the means of transport via a device interface. If an additional device is now connected to the network or a control device or an older device is replaced by a device according to the new standard, the necessary driver software is transferred from an external means of transfer to a storage means in the computer.
  • the reconfigurable hardware can also be used to change the wiring between the device interface and the computer using an algorithm for reconfiguring the hardware, so that the entire device interface does not have to be replaced as usual, but the hardware is reconfigured.
  • various digital filters and logic circuits can be reconfigured or re-wired by transferring an algorithm for reconfiguration from a service center to the storage means of the computer.
  • this new universal computer architecture is that certain hardware elements can be reconfigured so that logical standard elements and their wiring can be changed or re-connected later. In this way, hardware will no longer have to be replaced in the future when new devices are retrofitted in the vehicle, but the hardware can be adapted accordingly using an algorithm for reconfiguring the hardware. In this way, new hardware does not have to be provided for every device change, but can be adapted via the reconfigurable hardware when using new devices.
  • the long- lively computer architecture can be adapted to new circumstances in terms of its functionality.
  • the reconfigurable hardware preferably has freely connectable memory cells with reconfigurable electrical connections, which can be reconnected in accordance with the algorithm for reconfiguring the hardware when the computer is installed.
  • the reconfigurable hardware can be a so-called field programmable gate array (FPGA).
  • FPGA types of this type can either be ROM-based, information being retained in the event of a power failure and the hardware being changeable by UV light or electronic processes, or it can be RAM-based FPGAs, the information of which is lost in the event of a power failure.
  • Such FPGAs can be reprogrammed accordingly using an algorithm, for example a set of instructions for programming digital, logic functions.
  • FPGAs can also be used as state machines. The signals assume various predefined states, as is still implemented today in the form of state machines.
  • the microprocessor of the computer has standard cell blocks (SCB), the microprocessor being constructed from various predetermined logical blocks, so that logical components from different electronics manufacturers can be combined in one microprocessor and in the form of a so-called user-specific module ( ASIC) can be implemented.
  • SCB standard cell blocks
  • ASIC user-specific module
  • the invention then combines the advantages of a standard cell block microprocessor core with reprogrammable hardware, the software and algorithms for reconfiguring the hardware being transferable to a memory means of the computer via a wireless interface.
  • the universal computer can then reconfigure itself in terms of hardware in accordance with the algorithms and thereby adapt to new external devices or further hardware requirements.
  • a memory control means which automatically transfers the algorithm for reconfiguring the hardware to the storage means in the means of transport without burdening the processor time of the microprocessor.
  • the memory control means triggered by a service center or the microprocessor, can request the transmission of the algorithms for the reconfiguration of the hardware and then store the result data, for example, in a so-called flash memory.
  • the wireless interface via which the data can be transmitted to the computer can be implemented, for example, in a GSM standard or in accordance with the Bluetooth standard.
  • the memory control means according to the present invention thus relieves the computer which is in operation of control programs and transfers the algorithms for reconfiguring the hardware into a flash memory independently of the microprocessor.
  • a flash memory is suitable for long-term storage of data that can be transferred from a service center to the means of transport.
  • transferring the reconfiguration algorithms via a wireless interface and reading the data and algorithms into the flash memory a highly flexible and effective computer architecture is created that allows the hardware to be reconfigured later.
  • the hardware structures can be modularized and also easily transferred to a reconfigurable hardware (FPGA).
  • FPGA reconfigurable hardware
  • Such standard cell blocks are then saved in the microcomputer hardware and programmed in the form of FPGAs using the algorithms for reconfiguration.
  • the standard cell blocks can also be provided within the microprocessor, which can then be variably wired to a device interface via the reconfigurable hardware.
  • the reconfigurable hardware can also be arranged as a peripheral device next to the microprocessor be and carry out the wiring and processing of the electrical signals.
  • the memory control means can also be responsible for data security. All data that are transmitted to the computer via the interfaces, for example the device interfaces or the interface for transmitting the algorithm for reconfiguration, can run for this purpose via the memory control means. The memory control means then checks a special activation number or private and public keys in accordance with an encryption method and only if the verification is positive can the data, i.e. the algorithm for reconfiguring the hardware to be transferred to the computer. If an algorithm is to be transmitted to the computer from an external service center or from a device coupled to the device interface, a request to transmit the reconfiguration data may first be required.
  • an activation signal to the memory control means may be required after the microprocessor has started up in order to signal that the system is ready for external data transfer and the memory control means can independently carry out the transfer of an algorithm to the flash memory or an overlay memory.
  • a state can be provided in which an external transmission of hardware algorithms is completely prevented.
  • hardware configuration data is stored in a special memory area of a memory, it can be provided that all can be called up at the same address, only one of the memory pages being active, which reflects the current hardware configuration for a connected device.
  • the other data pages can provide algorithms in the form of a hardware configuration language if another device is to be connected. Then only one of the previously inactive ones Memory pages activated, which automatically adjusts the hardware configuration for the new device.
  • the reconfigurable module is automatically rewired using the hardware description language with regard to the connections between the individual memory cells and wired differently with respect to the memory cells, which, for example, configures the interface with a new pin-to-pin connection.
  • Fig. 1 is a diagram with various functional blocks according to an embodiment of the universal computer according to the present invention.
  • the universal computer has a microprocessor 1, as reconfigurable hardware an FPGA module 2 and a storage means 3 in which the calculated or read data can be stored via the data storage path 4.
  • a floating point unit 5 for calculating floating point numbers and a bus interface unit 6 are provided which can transmit the data within the computer via the internal bus or control the data transmission.
  • An interrupt controller 8 is provided on the internal data bus 7 for controlling the peripheral devices or for evaluating certain signals, which is used via a watchdog unit 9 and a timer to control the various control programs.
  • the internal data bus 7 is connected via a so-called bridge 10 to the internal data bus 11 for controlling the peripheral components and various interfaces 15-19.
  • Peripheral components include real-time control device 12, another timer 13 for variable use, a pulse width modulator 14 and several device interfaces 15, 16 and several data bus interfaces 17 - 19.
  • One of the data bus interfaces 17 is a CAN bus interface, with another interface 19 being suitable for coupling an optical data bus.
  • a wireless interface 20, in particular according to the Bluetooth standard, is provided in order to wirelessly store software, data and algorithms for reconfiguring the hardware on a flash memory 21.
  • a hardware description language for example according to the Verilog standard, is used as the algorithm for reconfiguring the hardware.
  • a memory control means 22 is provided in order to automatically transfer the reconfiguration algorithm, the data or software to the flash memory 21 in the means of transport.
  • the memory control means 22 can carry out the data transmission via the Bluetooth interface 20 independently of the microprocessor 1, as a result of which the microprocessor 1 can use its computing time for the control processes from devices connected externally to the interfaces 15-19.
  • the flash memory 21 is provided in order to load special software which, on the one hand, allows the algorithm for reprogramming the FPGA and, on the other hand, the initial initialization of the FPGA module 2 in normal operation.
  • the memory control means 22 can transfer data-synchronously or asynchronously to a computing process from the memory means 3 into the microprocessor 2.
  • the memory control means 22 provides a flash memory reprogramming mode in which an authorization check is first carried out for a transfer of data, and provides authorization to transfer algorithms, data or software into the flash memory 21.
  • the memory control means 22 also provides an FPGA reconfiguration mode, an authorization check of the system user also being carried out here first and then an algorithm for reconfiguration being loaded.
  • the algorithm can be implemented, for example, in the Hardware Description Language (HDL), which describes how the hardware is redesigned.
  • HDL Hardware Description Language
  • the memory control means 22 can also control special memories which store algorithms and data on data pages. A selection value is assigned to these data pages and, at each access time, the memory control means 22 only takes into account that page that is currently valid after the selection value. In this way, several configuration algorithms for the FPGA 2 can be stored in a memory area, and the FPGA module 2 is configured by a memory access by the memory control means 22. Depending on the selection value, the memory control means 22 then accesses the currently valid data page at the same memory address and configures the FPGA hardware 2 accordingly. In the memory addressing area, the currently valid data page overlaps the other pages in a memory addressing area, which could be used as an alternative to the configuration of the hardware, but are currently not required due to the existing device circuitry.
  • One possibility of reconfiguring the hardware 2 is to change the interfaces 17-19 to the data bus.
  • the wiring of the individual logic elements of the interface modules 17 - 19 is changed, which are then implemented in the form of FPGA memory cells 2.
  • the interface 19 can be adapted to a new data bus by reconfiguring the hardware.
  • an interface 16 can also be adaptable to a new device, so that the logic cells and the wiring in the interface module 16 are changed. The more devices in the network, the more reconfiguration processes may be required during the lifetime of a means of transport.
  • This automatic reconfiguration of the hardware 2 can be carried out by the memory control module 22 after an authorization check.
  • the universal computer can be designed to reconfigure its own architecture and to reconfigure the network control. For example, the wiring to the interfaces 15-19 or the wiring of the individual devices to one another can be changed on the basis of the computer architecture.
  • the interfaces can be automatically adapted to devices if they provide an algorithm for the reconfiguration and transmission of the computer architecture and the memory control means 22 automatically provides for a reconfiguration of the circuits implemented in FPGA 2 on the basis of these algorithms.

Abstract

A universal computer for a transport means, comprising a microprocessor (1) for the processing of control programmes, a storage means (3), for the data thus calculated and an interface (17) which permits a connection of the computer to a databus in the transport means. The computer comprises control programmes for controlling devices provided in the transport means, whereby the control commands are transmitted to the device to be controlled by means of device interfaces (15, 16). The computer also comprises reconfigurable hardware (2), which permits a retroactive reconfiguration of peripheral components or an interface in the assembled state of the computer. Transmission means (20, 22) are provided which transmit an algorithm for reconfiguration of the hardware to the storage means on the transport means, so that a process for reconfiguration of the hardware associated with the peripheral components or the interface may be carried out.

Description

Universelle Rechnerarchitektur Universal computer architecture
Die Erfindung betrifft einen universellen Rechner für ein Verkehrsmittel mit einem Mikroprozessor zur Abarbeitung von Steuerungsprogrammen, einem Speichermittel für die dabei berechneten Daten und einer Schnittstelle, die eine Anbindung des Rechners an einen Datenbus im Verkehrsmittel zulässt, wobei der Rechner Steuerungsprogramme zur Steuerung von im Verkehrmittel vorgesehenen Geräten und Geräteschnittstellen aufweist, über die die Steuerbefehle zu dem zu steuernden Gerät übertragen werden.The invention relates to a universal computer for a means of transport with a microprocessor for processing control programs, a storage means for the data calculated thereby and an interface which allows the computer to be connected to a data bus in the means of transport, the computer providing control programs for controlling means of transport Devices and device interfaces via which the control commands are transmitted to the device to be controlled.
Die DE 197 48 536 C2 zeigt einen Rechner für ein Verkehrsmittel, der mit einem Mikroprozessor, verschiedenen Speichermitteln und einer Schnittstelle versehen ist, die eine Anbindung an den CAN-Bus ermöglicht. Derartige Steuergeräte weisen regelmäßig auch Geräteschnittstellen auf, über die an die Geräteschnittstelle ankoppelbare Geräte, beispielsweise ein mobiles Telefon oder ein Navigationsgerät, ankoppelbar sind.DE 197 48 536 C2 shows a computer for a means of transport which is provided with a microprocessor, various storage means and an interface which enables a connection to the CAN bus. Control devices of this type also regularly have device interfaces via which devices, for example a mobile telephone or a navigation device, can be coupled to the device interface.
Ein Nachteil bei den herkömmlichen Steuergeräten besteht darin, dass diese Rechner im Fahrzeug während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs eingebaut bleiben, so dass die Hardware der Rechner vorgegeben ist. Ein nachträglicher Austausch der Hardware bei einem im Einsatz befindlichen Fahrzeug ist bei den heutigen vernetzten Systemen mit bis zu 60 Rechnern im Fahrzeug wegen des hohen Konfigurationsaufwands nicht durchführbar. In Folge dessen ist bisher auch lediglich angedacht, verschiedene Softwaremodule während der Lebensdauer des Fahrzeugs auszutauschen, so dass die Software auf die sich ändernden Begebenheiten angepasst wird.A disadvantage of the conventional control devices is that these computers remain installed in the vehicle for the entire life of the vehicle, so that the hardware of the computers is predetermined. A subsequent replacement of the hardware in a vehicle in use is not feasible in today's networked systems with up to 60 computers in the vehicle due to the high configuration effort. As a result, the only consideration hitherto has been to replace various software modules during the life of the vehicle, so that the software is adapted to the changing circumstances.
Es besteht nun der Bedarf, auch Teile der Hardware flexibel anpassbar zu gestalten. Insbesondere im Telekommunikations- markt, beispielsweise bei mobilen Telefonen, wandeln sich die Gehäuse- und Schnittstellenausführungen der Geräte innerhalb kurzer Zeit. Dies führt dazu, dass eine nachträgliche Ankopp- lung eines moderneren mobilen Telefons und dessen Verbindung mit einem Steuergerät im Fahrzeug heute kaum möglich ist.There is now a need to make parts of the hardware flexibly adaptable. Especially in the telecommunications market, for example for mobile telephones, the housing and interface versions of the devices change within a short time. This means that it is hardly possible to subsequently connect a more modern mobile phone and connect it to a control unit in the vehicle.
Die DE 197 50 662 AI offenbart eine Prozessoreinheit für ein datenverarbeitungsgestütztes elektronisches Steuerungssystem in einem Kraftfahrzeug. Der dort dargestellte Rechner sieht eine skalierbare Recheneinheit vor, d.h. eine Hardware die entsprechend den Leistungserfordernissen mit unterschiedlicher Prozessorleistung ausgeführt ist, und je nach Bedarf gegen einen schnelleren oder langsameren Mikroprozessor austauschbar ist. Wird bei einem Rechner eine höhere Prozessorleistung erforderlich, kann der Mikroprozessor dann durch einen leistungsfähigeren ersetzt werden, wobei der skalierbare Prozessor in die selbe Prozessorleiste einsteckbar ist. Dabei wird jedoch die Hardware insgesamt ausgetauscht. Dies ist dann möglich, wenn die Steuergeräte geöffnet werden, die Hardware getauscht wird und die Softwareprogramme entsprechend aufgespielt werden.DE 197 50 662 AI discloses a processor unit for a data processing-based electronic control system in a motor vehicle. The computer shown there provides a scalable computing unit, i.e. a hardware that is designed according to the performance requirements with different processor performance, and is interchangeable with a faster or slower microprocessor as required. If higher processing power is required in a computer, the microprocessor can then be replaced by a more powerful one, the scalable processor being insertable into the same processor bar. However, the hardware is replaced as a whole. This is possible when the control units are opened, the hardware is replaced and the software programs are loaded accordingly.
Als rekonfigurierbare Hardware sind sogenannte Field Progra- mable Gate Arrays (FPGA) bekannt, wozu lediglich beispielhaft auf die US 5457410, die US 6014509 und die WO 95/28769 verwiesen wird. Derartige FPGAs weisen Speicherzellen, wie Flip Flops auf, die ihre Funktion auch nach der Herstellung noch verändern können. Diese Speicherzellen sind untereinander frei konfigurierbar, wobei elektrisch leitende Verbindungen neu beschaltet werden, so dass diverse logische Schaltungen dadurch aufgebaut werden können. Mittels derartiger FPGA's lassen sich logische Schaltungen nachbilden, es können insbesondere elektrische Filter aufgebaut oder sie können einfach als Speichermittel eingesetzt werden.So-called field programmable gate arrays (FPGA) are known as reconfigurable hardware, for which reference is made merely by way of example to US 5457410, US 6014509 and WO 95/28769. FPGAs of this type have memory cells, such as flip-flops, which can still change their function even after manufacture. These memory cells can be freely configured with one another, with electrically conductive connections being re-wired so that various logic circuits can be set up as a result. Logical circuits can be simulated by means of such FPGAs, in particular electrical filters can be built up or they can simply be used as storage means.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen universellen Rechner für ein Verkehrsmittel bereitzustellen, der sich einerseits für den Einsatz mit einem Datenbus und ande- ren Steuergeraten eignet, der innerhalb des Fahrzeugs und ohne Auswechseln der Hardware auf neue Schnittstellenerfordernisse oder nachtraglich auswechselbare Gerate einstellbar ist.It is an object of the present invention to provide a universal computer for a means of transport which is suitable for use with a data bus and other suitable control device that can be set within the vehicle and without changing the hardware to new interface requirements or subsequently exchangeable devices.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Danach weist der Rechner eine rekonfigurierbare Hardware auf, die im eingebauten Zustand des Rechners ein nachtragliches Umkonfigurieren von peripheren Komponenten oder einer Schnittstelle zulässt, und es ist ein Ubertragungsmittel vorgesehen, das einen Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware auf das Speichermittel im Verkehrsmittel übertragt, so dass ein Prozess zur Umkonfigurierung der die peripheren Komponenten oder die Schnittstelle betreffenden Hardware durchfuhrbar ist.This object is achieved by the features of claim 1. The computer then has reconfigurable hardware which, when the computer is installed, permits subsequent reconfiguration of peripheral components or an interface, and a transmission means is provided which transfers an algorithm for reconfiguring the hardware to the storage means in the means of transport, so that a Process for reconfiguring the hardware relating to the peripheral components or the interface can be carried out.
Der Rechner gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Form eines Steuergerätes bei der Fahrzeugherstellung im Verkehrsmittel eingebaut und bildet zusammen mit anderen Steuergeraten ein Netzwerk innerhalb des Verkehrsmittels. Die verschiedenen Steuergerate kommunizieren untereinander über den Datenbus und es sind Steuerprogramme vorgesehen, um über Gerateschnittstellen an das Netzwerk ankoppelbare Gerate anzusteuern.The computer according to the present invention is installed in the form of a control unit in vehicle manufacture in the means of transport and forms a network within the means of transport together with other control units. The various control devices communicate with one another via the data bus, and control programs are provided in order to control devices that can be coupled to the network via device interfaces.
Erfindungsgemaß ist vorgesehen eine rekonfigurierbare Hardware einzusetzen, die auch Jahre nach der Auslieferung des Fahrzeugs an den Kunden durch herunterladen eines Algorithmus umkonfiguriert werden kann. Der Algorithmus kann eine Hardware Beschreibungssprache sein, die die Konfiguration der betroffenen Hardware beschreibt. Die rekonfigurierbare Hardware wird insbesondere bei allen Schnittstellen und peripheren Komponenten eingesetzt, die besonders oft von Hardwareanderungen betroffen sind. Unter peripheren Komponenten werden Interrupt-Controller, Logik-Bausteine und -Schaltungen sowie Filter und Endstufen-Ansteuerungsschaltungen verstanden, die angekoppelte Gerate steuern. Ferner gehören dazu Schnittstellentreiber, Adressierungskomponenten, Gerate zur Datenbusan- Steuerung oder logische Einheiten zur Speichersteuerung. Auch der Mikrorechner selbst kann durch ein FPGA-Modul nachgebildet werden.According to the invention, it is provided to use reconfigurable hardware which can be reconfigured by downloading an algorithm even years after delivery of the vehicle to the customer. The algorithm can be a hardware description language that describes the configuration of the hardware concerned. The reconfigurable hardware is used in particular for all interfaces and peripheral components that are particularly often affected by hardware changes. Peripheral components are understood to mean interrupt controllers, logic modules and circuits as well as filters and output stage control circuits which control connected devices. It also includes interface drivers, addressing components, devices for data bus Controller or logical units for memory control. The microcomputer itself can also be simulated by an FPGA module.
Beispielsweise ist ein zentrales Fahrzeugdisplay im Fahrzeuginnenraum angeordnet, welches über ein Steuergerat ansteuerbar ist. Über eine Gerateschnittstelle sind verschiedene Te- lematikgerate, beispielsweise ein mobiles Telefon, ein Navigationssystem oder verschiedene Audio- oder Videogerate mit dem Netzwerk im Verkehrsmittel verbunden. Wird nun ein zusatzliches Gerat an das Netzwerk bzw. ein Steuergerat angekoppelt oder ein älteres Gerat gegen ein Gerat nach neuem Standard ausgetauscht, so wird einerseits die notwendige Treibersoftware über ein Ubertragungsmittel von extern auf ein Speichermittel im Rechner übertragen. Andererseits kann aber auch durch die rekonfigurierbare Hardware die Verdrahtung zwischen der Gerateschnittstelle und dem Rechner durch einen Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware verändert werden, so dass hier nicht wie üblich, die gesamte Gerateschnittstelle getauscht werden muss, sondern die Hardware neu rekonfiguriert wird. Weiterhin lassen sich verschieden digitale Filter und logische Schaltungen umkonfigurieren oder neu beschälten, indem ein Algorithmus zum Rekonfigurieren von einem Service-Center zum Speichermittel des Rechners übertragen wird.For example, a central vehicle display is arranged in the vehicle interior, which can be controlled via a control device. Various telematics devices, for example a mobile telephone, a navigation system or various audio or video devices, are connected to the network in the means of transport via a device interface. If an additional device is now connected to the network or a control device or an older device is replaced by a device according to the new standard, the necessary driver software is transferred from an external means of transfer to a storage means in the computer. On the other hand, the reconfigurable hardware can also be used to change the wiring between the device interface and the computer using an algorithm for reconfiguring the hardware, so that the entire device interface does not have to be replaced as usual, but the hardware is reconfigured. Furthermore, various digital filters and logic circuits can be reconfigured or re-wired by transferring an algorithm for reconfiguration from a service center to the storage means of the computer.
Der Vorteil dieser neuen universellen Rechnerarchitektur besteht darin, dass bestimmte Hardwareelemente rekonfigurierbar sind, so dass logische Standardelemente und deren Verdrahtung verändert oder nachtraglich neu beschaltet werden können. Auf diese Weise muss Hardware zukunftig nicht mehr ausgetauscht werden, wenn neue Gerate im Fahrzeug nachgerustet werden, sondern die Hardware kann über einen Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware entsprechend angepasst werden. Auf diese Weise muss nicht bei jeder Gerateanderung eine neue Hardware vorgesehen werden, sondern über die rekonfigurierbare Hardware lasst sich diese bei Einsatz neuer Gerate anpassen. Andererseits kann aber auch die im Fahrzeug vorhandene lang- lebige Rechnerarchitektur durch Umkonfigurieren in seiner Funktionalitat neuen Begebenheiten angepasst werden.The advantage of this new universal computer architecture is that certain hardware elements can be reconfigured so that logical standard elements and their wiring can be changed or re-connected later. In this way, hardware will no longer have to be replaced in the future when new devices are retrofitted in the vehicle, but the hardware can be adapted accordingly using an algorithm for reconfiguring the hardware. In this way, new hardware does not have to be provided for every device change, but can be adapted via the reconfigurable hardware when using new devices. On the other hand, the long- lively computer architecture can be adapted to new circumstances in terms of its functionality.
Die rekonfigurierbare Hardware weist bevorzugt frei beschalt- bare Speicherzellen mit umkonflgurierbaren elektrischen Verbindungen auf, die entsprechend dem Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware im eingebauten Zustand des Rechners nachtraglich neu verbindbar sind. Die rekonfigurierbare Hardware kann ein sogenanntes Field Programable Gate Array (FPGA) sein. Derartige FPGA-Typen können entweder ROM-basiert sein, wobei Informationen bei Stromausfall erhalten bleiben und die Hardware durch UV-Licht oder elektronische Vorgange verander- bare ist, oder RAM-basierte FPGA's sein, deren Information bei einem Stromausfall verloren geht. Derartige FPGA's können durch einen Algorithmus, beispielsweise ein Satz von Befehlen zur Programmierung digitaler, logischer Funktionen, entsprechend umprogrammiert werden. FPGA's können auch als State- Machines eingesetzt werden. Dabei nehmen die Signale verschiedene fest vorgegebene Zustande an, wie dies im Verkehrsmittel in Form von State-Machines auch heute umgesetzt wird.The reconfigurable hardware preferably has freely connectable memory cells with reconfigurable electrical connections, which can be reconnected in accordance with the algorithm for reconfiguring the hardware when the computer is installed. The reconfigurable hardware can be a so-called field programmable gate array (FPGA). FPGA types of this type can either be ROM-based, information being retained in the event of a power failure and the hardware being changeable by UV light or electronic processes, or it can be RAM-based FPGAs, the information of which is lost in the event of a power failure. Such FPGAs can be reprogrammed accordingly using an algorithm, for example a set of instructions for programming digital, logic functions. FPGAs can also be used as state machines. The signals assume various predefined states, as is still implemented today in the form of state machines.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Mikroprozessor des Rechners Standard Cell Blocks (SCB) auf, wobei der Mikroprozessor aus verschiedenen vorgegebenen logischen Blocken aufgebaut wird, so dass logische Komponenten von verschiedenen Elektronikherstellern in einem Mikroprozessor kombinierbar sind und in Form eines sogenannten anwenderspezifischen Bausteins (ASIC) umsetzbar sind. Die Erfindung kombiniert dann Vorteile eines Standard Cell Block- Mikroprozessorkerns mit einer reprogrammierbaren Hardware, wobei die Software und Algorithmen zur Rekonfigurierung der Hardware über eine drahtlose Schnittstelle auf ein Speichermittel des Rechners übertragbar sind. Aufgrund der von einem Service-Center über die drahtlose Schnittstelle übertragenen Informationen kann sich dann der universelle Rechner entsprechend den Algorithmen hardwaremaßig neu konfigurieren und dadurch auf neue externe Gerate oder weitere Hardwareerfordernisse anpassen. Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist ein Speichersteuerungsmittel vorgesehen, das ohne die Prozessorzeit des Mikroprozessors zu belasten, den Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware selbsttätig auf das Speichermittel im Verkehrsmittel übertragt. Das Speichersteuerungsmittel kann bei Bedarf, getriggert durch ein Service-Center oder den Mikroprozessor, die Übertragung der Algorithmen für die Rekonfi- guration der Hardware anfordern und die Ergebnisdaten dann beispielsweise in einem sogenannten Flashspeicher ablegen. Die drahtlose Schnittstelle über die die Daten zum Rechner u- bertragbar sind, kann beispielsweise in einem GSM-Standard o- der nach dem Bluetooth-Standard umgesetzt sein. Das Speichersteuerungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung entlastet damit den Rechner, der in Betrieb mit Steuerungsprogrammen beschäftigt ist, und übertragt unabhängig vom Mikroprozessor die Algorithmen zur Rekonfigurierung der Hardware in einen Flashspeicher. Ein Flashspeicher ist zur langerfristigen Speicherung von Daten geeignet, die von einem Service-Center auf das Verkehrsmittel übertragbar sind. Durch das Übertragen der Rekonfigurations-Algorithmen über eine drahtlose Schnittstelle und das Einlesen der Daten sowie Algorithmen in den Flashspeicher, entsteht eine hochflexible und effektive Rechnerarchitektur, die eine spatere Rekonfiguration der Hardware zulässt .In a preferred development of the invention, the microprocessor of the computer has standard cell blocks (SCB), the microprocessor being constructed from various predetermined logical blocks, so that logical components from different electronics manufacturers can be combined in one microprocessor and in the form of a so-called user-specific module ( ASIC) can be implemented. The invention then combines the advantages of a standard cell block microprocessor core with reprogrammable hardware, the software and algorithms for reconfiguring the hardware being transferable to a memory means of the computer via a wireless interface. On the basis of the information transmitted by a service center via the wireless interface, the universal computer can then reconfigure itself in terms of hardware in accordance with the algorithms and thereby adapt to new external devices or further hardware requirements. In another development of the invention, a memory control means is provided which automatically transfers the algorithm for reconfiguring the hardware to the storage means in the means of transport without burdening the processor time of the microprocessor. If required, the memory control means, triggered by a service center or the microprocessor, can request the transmission of the algorithms for the reconfiguration of the hardware and then store the result data, for example, in a so-called flash memory. The wireless interface via which the data can be transmitted to the computer can be implemented, for example, in a GSM standard or in accordance with the Bluetooth standard. The memory control means according to the present invention thus relieves the computer which is in operation of control programs and transfers the algorithms for reconfiguring the hardware into a flash memory independently of the microprocessor. A flash memory is suitable for long-term storage of data that can be transferred from a service center to the means of transport. By transferring the reconfiguration algorithms via a wireless interface and reading the data and algorithms into the flash memory, a highly flexible and effective computer architecture is created that allows the hardware to be reconfigured later.
Da der Mikrorechner bevorzugt aus Standard Cell Blocken aufgebaut ist, lassen sich die Hardwarestrukturen modularisieren und auch einfach auf eine rekonfigurierbare Hardware (FPGA) übertragen. Derartige Standard Cell Blocke werden dann in der Mikrorechnerhardware eingespart und in Form von FPGAs mittels der Algorithmen zur Rekonfiguration programmiert. Die Standard Cell Blocke können aber auch innerhalb des Mikroprozessors vorgesehen werden, die dann über die rekonfigurierbare Hardware variabel mit einer Gerateschnittstelle verdrahtbar sind. Andererseits kann die rekonfigurierbare Hardware auch als periphere Einrichtung neben dem Mikroprozessor angeordnet sein und die Verdrahtung und die Verarbeitung der elektrischen Signale durchfuhren.Since the microcomputer is preferably made up of standard cell blocks, the hardware structures can be modularized and also easily transferred to a reconfigurable hardware (FPGA). Such standard cell blocks are then saved in the microcomputer hardware and programmed in the form of FPGAs using the algorithms for reconfiguration. The standard cell blocks can also be provided within the microprocessor, which can then be variably wired to a device interface via the reconfigurable hardware. On the other hand, the reconfigurable hardware can also be arranged as a peripheral device next to the microprocessor be and carry out the wiring and processing of the electrical signals.
Das Speichersteuerungsmittel kann neben der Datenubertra- gungssteuerung auch für die Datensicherheit zustandig sein. Samtliche Daten die über die Schnittstellen, bspw. die Gerateschnittstellen oder die Schnittstelle zu Übertragung des Algorithmus zur Umkonfigurierung an den Rechner übertragen werden, können dazu über das Speichersteuerungsmittel laufen. Das Speichersteuerungsmittel überprüft dann eine spezielle Freischaltnummer oder private und öffentliche Schlüssel gemäß einem Verschlusselungsverfahren ab und erst bei positiver U- berprufung können die Daten, d.h. der Algorithmus zur Rekon- figurierung der Hardware, an den Rechner übertragen werden. Wenn ein Algorithmus von einem externen Service-Center oder von einem an der Geräte-Schnittstelle angekoppelten Gerat, an den Rechner übertragen werden soll, kann dazu zuerst eine Anfrage zur Übertragung der Rekonfigurationsdaten erforderlich sein .In addition to the data transfer control, the memory control means can also be responsible for data security. All data that are transmitted to the computer via the interfaces, for example the device interfaces or the interface for transmitting the algorithm for reconfiguration, can run for this purpose via the memory control means. The memory control means then checks a special activation number or private and public keys in accordance with an encryption method and only if the verification is positive can the data, i.e. the algorithm for reconfiguring the hardware to be transferred to the computer. If an algorithm is to be transmitted to the computer from an external service center or from a device coupled to the device interface, a request to transmit the reconfiguration data may first be required.
Ferner kann nach dem Hochlaufen des Mikroprozessors ein Freischaltsignal an das Speichersteuerungsmittel erforderlich sein, um zu signalisieren, dass das System zu einer externen Datenübertragung bereit ist und das Speichersteuerungsmittel die Übertragung eines Algorithmus auf den Flash-Speicher oder einen Overlay-Speicher selbständig durchfuhren kann. Es kann ein Zustand vorgesehen sein, bei dem ein externes Übertragen von Hardware-Algorithmen vollständig unterbunden ist.Furthermore, an activation signal to the memory control means may be required after the microprocessor has started up in order to signal that the system is ready for external data transfer and the memory control means can independently carry out the transfer of an algorithm to the flash memory or an overlay memory. A state can be provided in which an external transmission of hardware algorithms is completely prevented.
Werden beispielsweise Hardwarekonfigurationsdaten in einem speziellen Speicherbereich eines Speichers abgelegt, kann vorgesehen sein, dass alle unter der selben Adresse aufgerufen werden können, wobei lediglich eine der Speicherseiten aktiv ist, die die momentane Hardware-Konfiguration für ein angeschlossenes Gerat wieder gibt. Die anderen Datenseiten können Algorithmen in Form eine Hardware-Konfigurationssprache bereitstellen, falls ein anderes Gerat angekoppelt werden soll. Dann wird lediglich eine der bisher inaktiven Speicherseiten aktiviert, wodurch sich die Hardware- Konfiguration für das neue Gerät automatisch einstellt. Der rekonfigurierbare Baustein wir durch die Hardware- Beschreibungssprache bezüglicher der Verbindungen zwischen den einzelnen Speicherzellen automatisch neu verdrahtet und bezogen auf die Speicherzellen anders beschaltet, wodurch sich bspw. die Schnittstelle mit einer neuen Pin-zu-Pin- Verbindung konfiguriert.If, for example, hardware configuration data is stored in a special memory area of a memory, it can be provided that all can be called up at the same address, only one of the memory pages being active, which reflects the current hardware configuration for a connected device. The other data pages can provide algorithms in the form of a hardware configuration language if another device is to be connected. Then only one of the previously inactive ones Memory pages activated, which automatically adjusts the hardware configuration for the new device. The reconfigurable module is automatically rewired using the hardware description language with regard to the connections between the individual memory cells and wired differently with respect to the memory cells, which, for example, configures the interface with a new pin-to-pin connection.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung einer Ausführungsform zu verweisen. Es zeigt in schematischer Darstellung,There are now various possibilities for advantageously designing and developing the teaching of the present invention. For this purpose, reference is made to the subordinate claims on the one hand and to the following explanation of an embodiment on the other hand. It shows in a schematic representation
Fig. 1 eine Diagramm mit verschiedenen Funktionsblöcken nach einer Ausführungsform des universellen Rechners gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 is a diagram with various functional blocks according to an embodiment of the universal computer according to the present invention.
Der universelle Rechner gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Mikroprozessor 1, als rekonfigurierbare Hardware ein FPGA-Modul 2 und ein Speichermittel 3 auf, in dem die berechneten oder eingelesenen Daten über den Datenspeicherungspfad 4 abgelegt werden können. Zusätzlich ist eine Floating Point Unit 5 zur Berechnung von Gleitkommazahlen und eine Bus Interface Unit 6 vorgesehen, die die Daten innerhalb des Rechners über den internen Bus übertragen bzw. die Datenübertragung steuern kann. An dem internen Datenbus 7 ist zur Steuerung der peripheren Geräte bzw. zur Auswertung bestimmter Signale ein Interrupt Controller 8 vorgesehen, der über eine Watchdog-Einheit 9 und einen Timer unterstützt zur Steuerung der verschiedenen Steuerungsprogramme eingesetzt wird.The universal computer according to the present invention has a microprocessor 1, as reconfigurable hardware an FPGA module 2 and a storage means 3 in which the calculated or read data can be stored via the data storage path 4. In addition, a floating point unit 5 for calculating floating point numbers and a bus interface unit 6 are provided which can transmit the data within the computer via the internal bus or control the data transmission. An interrupt controller 8 is provided on the internal data bus 7 for controlling the peripheral devices or for evaluating certain signals, which is used via a watchdog unit 9 and a timer to control the various control programs.
Der interne Datenbus 7 ist über eine sogenannte Bridge 10 mit dem internen Datenbus 11 zur Ansteuerung der peripheren Komponenten und verschiedenen Schnittstellen 15 - 19 verbunden. Zu den peripheren Komponenten gehören ein Echtzeitsteuerungs- gerät 12, ein weiterer Timer 13 zur variablen Verwendung, ein Pulsweitenmodulator 14 und mehrere Geräteschnittstellen 15, 16 sowie mehrere Datenbusschnittstellen 17 - 19. Eine der Datenbusschnittstellen 17 ist eine CAN-Busschnittstelle, wobei eine weitere Schnittstelle 19 zur Ankopplung eines optischen Datenbuses geeignet ist. Eine drahtlose Schnittstelle 20, insbesondere nach dem Bluetooth-Standard ist vorgesehen, um Software, Daten und Algorithmen zur Rekonfiguration der Hardware drahtlos auf einem Flash-Speicher 21 abzuspeichern. Als Algorithmus zur Rekonfigurierung der Hardware wird insbesondere eine Hardware-Beschreibungssprache, bspw. nach dem Veri- log-Standard, verwendet.The internal data bus 7 is connected via a so-called bridge 10 to the internal data bus 11 for controlling the peripheral components and various interfaces 15-19. Peripheral components include real-time control device 12, another timer 13 for variable use, a pulse width modulator 14 and several device interfaces 15, 16 and several data bus interfaces 17 - 19. One of the data bus interfaces 17 is a CAN bus interface, with another interface 19 being suitable for coupling an optical data bus. A wireless interface 20, in particular according to the Bluetooth standard, is provided in order to wirelessly store software, data and algorithms for reconfiguring the hardware on a flash memory 21. In particular, a hardware description language, for example according to the Verilog standard, is used as the algorithm for reconfiguring the hardware.
Ein Speichersteuerungsmittel 22 ist vorgesehen, um den Algorithmus zur Rekonfiguration, die Daten oder Software selbsttätig auf den Flashspeicher 21 im Verkehrsmittel zu übertragen. Das Speichersteuerungsmittel 22 kann die Datenübertragung über die Bluetoothschnittstelle 20 unabhängig vom Mikroprozessor 1 durchführen, wodurch der Mikroprozessor 1 seine Rechenzeit für die Steuerungsprozesse von extern an die Schnittstellen 15 - 19 angeschlossene Geräte einsetzen kann. Der Flashspeicher 21 ist vorgesehen, um eine SpezialSoftware zu laden, die einerseits den Algorithmus zur Umprogrammierung des FPGA und andererseits im Normalbetrieb die anfängliche I- nitialisierung des FPGA-Moduls 2 zulässt. Außerdem kann das Speichersteuerungsmittel 22 datensynchron oder asynchron zu einem Rechenprozess aus dem Speichermittel 3 in den Mikroprozessor 2 übertragen.A memory control means 22 is provided in order to automatically transfer the reconfiguration algorithm, the data or software to the flash memory 21 in the means of transport. The memory control means 22 can carry out the data transmission via the Bluetooth interface 20 independently of the microprocessor 1, as a result of which the microprocessor 1 can use its computing time for the control processes from devices connected externally to the interfaces 15-19. The flash memory 21 is provided in order to load special software which, on the one hand, allows the algorithm for reprogramming the FPGA and, on the other hand, the initial initialization of the FPGA module 2 in normal operation. In addition, the memory control means 22 can transfer data-synchronously or asynchronously to a computing process from the memory means 3 into the microprocessor 2.
Das Speichersteuerungsmittel 22 sieht einen Flashspeicher- Umprogrammierungsmodus vor, bei dem zunächst eine Berechtigungsprüfung für eine Übertragung von Daten durchgeführt wird, und sieht bei Berechtigung vor, Algorithmen, Daten oder Software in den Flashspeicher 21 zu übertragen. Das Speichersteuerungsmittel 22 sieht auch einen FPGA- Rekonfigurationsmodus vor, wobei auch hier zunächst eine Berechtigungsprüfung des Systemnutzers durchgeführt wird und dann ein Algorithmus zur Rekonfiguration geladen wird. Ein Algorithmus kann beispielsweise in der Hardware Description Language (HDL) ausgeführt sein, wobei dort beschrieben wird in welcher Art die Hardware umgestaltet wird.The memory control means 22 provides a flash memory reprogramming mode in which an authorization check is first carried out for a transfer of data, and provides authorization to transfer algorithms, data or software into the flash memory 21. The memory control means 22 also provides an FPGA reconfiguration mode, an authorization check of the system user also being carried out here first and then an algorithm for reconfiguration being loaded. On The algorithm can be implemented, for example, in the Hardware Description Language (HDL), which describes how the hardware is redesigned.
Das Speichersteuerungsmittel 22 kann auch spezielle Speicher ansteuern, die Algorithmen und Daten auf Datenseiten ablegt. Diesen Datenseiten wird ein Selektionswert zugewiesen und zu jedem Zugriffszeitpunkt wird vom Speichersteuerungsmittel 22 nur jene Seite berücksichtigt die nach dem Selektionswert momentan Geltung hat. Auf diese Weise können in einem Speicherbereich mehrere Konfigurationsalgorithmen für das FPGA 2 abgelegt werden, und das FPGA-Modul 2 wird durch einen Speicherzugriff durch das Speichersteuerungsmittel 22 konfiguriert. Je nach Selektionswert greift das Speichersteuerungsmittel 22 dann unter der selben Speicheradresse auf die momentan geltende Datenseite zu und konfiguriert die FPGA- Hardware 2 entsprechend. Im Speicher überlagert in einem Speicheradressierungsbereich die momentan geltende Datenseite jeweils die anderen Seiten, die alternativ zur Konfiguration der Hardware verwendet werden konnten, jedoch momentan aufgrund der vorhandenen Geratebeschaltung nicht benotigt werden.The memory control means 22 can also control special memories which store algorithms and data on data pages. A selection value is assigned to these data pages and, at each access time, the memory control means 22 only takes into account that page that is currently valid after the selection value. In this way, several configuration algorithms for the FPGA 2 can be stored in a memory area, and the FPGA module 2 is configured by a memory access by the memory control means 22. Depending on the selection value, the memory control means 22 then accesses the currently valid data page at the same memory address and configures the FPGA hardware 2 accordingly. In the memory addressing area, the currently valid data page overlaps the other pages in a memory addressing area, which could be used as an alternative to the configuration of the hardware, but are currently not required due to the existing device circuitry.
Eine Möglichkeit einer Rekonfiguration der Hardware 2 besteht darin, die Schnittstellen 17 - 19 zum Datenbus zu verandern. Dabei wird die Verdrahtung der einzelnen logischen Elemente der Schnittstellenbausteine 17 - 19 verändert, die dann in Form von FPGA-Speicherzellen 2 ausgeführt sind. Beispielsweise kann die Schnittstelle 19 durch Rekonfiguration der Hardware auf einen neuen Datenbus angepasst werden. Andererseits kann aber auch eine Schnittstelle 16 auf ein neues Gerat anpassbar sein, so dass die logischen Zellen und die Verdrahtung im Schnittstellenbaustein 16 verändert werden. Je mehr Gerate im Netzwerk vorhanden sind, desto mehr Umkonfigurati- onsprozesse können wahrend der Lebzeit eines Verkehrsmittels erforderlich sein. Es kann dazu vorgesehen sein, dass die Gerate selbst bereits einen passenden Algorithmus zur Umkonfi- guration der Hardware vorsehen, der dann über die entspre- chende Schnittstelle zum Speichersteuerungsmittel 22 übertragen wird und automatisch eine Umkonfiguration der Schnittstellenbausteine 15 bis 19 vorsieht. Diese automatische Rekonfiguration der Hardware 2 kann durch den Speichersteuerungsbaustein 22 nach einer Berechtigungsprüfung durchgeführt werden.One possibility of reconfiguring the hardware 2 is to change the interfaces 17-19 to the data bus. The wiring of the individual logic elements of the interface modules 17 - 19 is changed, which are then implemented in the form of FPGA memory cells 2. For example, the interface 19 can be adapted to a new data bus by reconfiguring the hardware. On the other hand, however, an interface 16 can also be adaptable to a new device, so that the logic cells and the wiring in the interface module 16 are changed. The more devices in the network, the more reconfiguration processes may be required during the lifetime of a means of transport. For this purpose, it can be provided that the devices themselves already provide a suitable algorithm for the reconfiguration of the hardware, which is then based on the corresponding appropriate interface is transferred to the memory control means 22 and automatically provides a reconfiguration of the interface modules 15 to 19. This automatic reconfiguration of the hardware 2 can be carried out by the memory control module 22 after an authorization check.
Der universelle Rechner kann zu einer Rekonfiguration der eigenen Architektur und einer Rekonfiguration der Netzwerkansteuerung ausgelegt sein. Beispielsweise kann aufgrund der Rechnerarchitektur die Verdrahtung mit den Schnittstellen 15 - 19 oder die Verdrahtung der einzelnen Geräte untereinander verändert werden. Andererseits kann eine automatische Anpassung der Schnittstellen auf Geräte erfolgen, wenn diese einen Algorithmus zur Rekonfiguration und Übertragung der Rechnerarchitektur bereitstellen und das Speichersteuerungsmittel 22 aufgrund dieser Algorithmen automatisch eine Rekonfiguration der in FPGA 2 ausgeführten Schaltungen vorsieht. The universal computer can be designed to reconfigure its own architecture and to reconfigure the network control. For example, the wiring to the interfaces 15-19 or the wiring of the individual devices to one another can be changed on the basis of the computer architecture. On the other hand, the interfaces can be automatically adapted to devices if they provide an algorithm for the reconfiguration and transmission of the computer architecture and the memory control means 22 automatically provides for a reconfiguration of the circuits implemented in FPGA 2 on the basis of these algorithms.

Claims

Patentansprüche claims
1. Universeller Rechner für ein Verkehrsmittel mit einem Mikroprozessor (1) zur Abarbeitung von Steuerungsprogrammen, einem Speichermittel (3) für die dabei berechneten Daten und einer Schnittstelle (17), die eine Anbindung des Rechners an einen Datenbus im Verkehrsmittel zulässt, wobei der Rechner Steuerungsprogramme zur Steuerung von im Verkehrmittel vorgesehenen Geraten aufweist und die Steuerbefehle über Gerateschnittstellen (15, 16) zu dem zu steuernden Gerat übertragen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Rechner eine rekonfigurierbare Hardware (2) aufweist, die im eingebauten Zustand des Rechners ein nachtragliches Umkonfigurieren von peripharen Komponenten oder einer Schnittstelle (15 - 20) zulässt, und dass Ubertragungsmittel (20, 22) vorgesehen sind, die einen Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware auf das Speichermittel (3, 21) im Verkehrsmittel übertragen, so dass ein Prozess zur Umkonfigurierung der die peripharen Komponenten oder die Schnittstelle (15 - 20) betreffenden Hardware (2) durchfuhrbar ist.1. Universal computer for a means of transport with a microprocessor (1) for processing control programs, a storage means (3) for the data calculated thereby and an interface (17) which allows the computer to be connected to a data bus in the means of transport, the computer Control programs for controlling devices provided in the means of transport and the control commands are transmitted to the device to be controlled via device interfaces (15, 16), characterized in that the computer has reconfigurable hardware (2) which, when the computer is installed, has to be reconfigured afterwards peripheral components or an interface (15 - 20), and that transmission means (20, 22) are provided which transmit an algorithm for reconfiguring the hardware to the storage means (3, 21) in the means of transport, so that a process for reconfiguring the peripheral components or the Sc Interface (15 - 20) relevant hardware (2) can be carried out.
2. Rechner nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die rekon- figuπerbare Hardware (2) frei beschaltbare Speicherzellen mit umkonfigurierbaren elektrischen Verbindungen aufweist, die entsprechend dem Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware (2) im eingebauten Zustand des Rechners nachtragliche neu verbindbar sind.2. Computer according to claim 1, so that the reconfigurable hardware (2) has freely switchable memory cells with reconfigurable electrical connections which can be reconnected in accordance with the algorithm for reconfiguring the hardware (2) when the computer is installed.
3. Rechner nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die rekon- figurierbare Hardware (2) ein sogenanntes Field Programable Gate Array (FPGA) ist. 3. Computer according to claim 1 or 2, characterized in that the reconfigurable hardware (2) is a so-called field programmable gate array (FPGA).
4. Universeller Rechner für ein Verkehrsmittel mit einem Mikroprozessor (1) zur Abarbeitung von Steuerungsprogrammen, einem Speichermittel (3) für die dabei berechneten Daten und einer Schnittstelle (17), die eine Anbindung des Rechners an einen Datenbus im Verkehrsmittel zulässt, wobei der Rechner Steuerungsprogramme zur Steuerung von im Verkehrmittel vorgesehenen Geräten aufweist und die Steuerbefehle über Geräteschnittstellen (15, 16) zu dem zu steuernden Gerät übertragen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Speichersteuerungsmittel (22) vorgesehen ist, das ohne die Prozessorzeit des Mikroprozessors (1) zu belasten, den Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware (2) selbsttätig auf das Speichermittel (3, 21) im Verkehrsmittel überträgt und dass ein Speicher vorgesehen ist, in dem mehrere Datenseiten zur Konfiguration der Hardware (2) abgelegt sind, wobei nur eine dieser Datenseiten als bei der vorliegenden Gerätekonfiguration als gültig eingestuft ist, und dass das Speichersteuerungsmittel (22) die geltende Datenseiten entsprechend der Konfiguration aufruft.4. Universal computer for a means of transport with a microprocessor (1) for processing control programs, a storage means (3) for the data calculated thereby and an interface (17) which allows the computer to be connected to a data bus in the means of transport, the computer Has control programs for controlling devices provided in the means of transport and the control commands are transmitted to the device to be controlled via device interfaces (15, 16), characterized in that memory control means (22) are provided which do not burden the processor time of the microprocessor (1), automatically transfers the algorithm for reconfiguring the hardware (2) to the storage means (3, 21) in the means of transport and that a memory is provided in which a plurality of data pages for the configuration of the hardware (2) are stored, only one of these data pages being used for the existing device configuration as valid ft, and that the memory control means (22) accesses the applicable data pages according to the configuration.
5. Rechner nach Anspruch 1 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Speichermittel ein Flash-Speicher (21) ist, der mit einer drahtlosen Schnittstelle (20) in Verbindung steht, über die der Algorithmus zum Rekonfigurieren der Hardware in den Flash- Speicher (21) übertragbar ist.5. Computer according to claim 1 or 4, characterized in that the storage means is a flash memory (21) which is connected to a wireless interface (20) via which the algorithm for reconfiguring the hardware in the flash memory (21st ) is transferable.
6. Rechner nach Anspruch 1 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Teil des Rechners aus Standard Cell Blöcken besteht, die als rekonfigurierbare Hardware ausgeführt sind.6. Computer according to claim 1 or 4, so that a part of the computer consists of standard cell blocks which are designed as reconfigurable hardware.
7. Rechner nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mikroprozessor (1) Standard Cell Blöcke aufweist, die über die re- konfigurierbare Hardware variabel mit einer Schnittstelle (15, 16, 17, 18, 20) verdrahtbar sind.7. Computer according to claim 6, characterized in that the microprocessor (1) has standard cell blocks, which over the re configurable hardware can be variably wired with an interface (15, 16, 17, 18, 20).
8. Rechner nach Anspruch 1 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die für ein extern an die Gerateschnittstellen (15, 16) angekoppeltes Gerat notwendige Konfiguration der Hardware in Form einer Hardware-Beschreibungssprache zur Übertragung an den Rechner im Gerat abgespeichert ist.8. Computer according to claim 1 or 4, so that the configuration of the hardware necessary for an external device coupled to the device interfaces (15, 16) is stored in the device in the form of a hardware description language for transmission to the computer.
9. Rechner nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Gerateschnittstelle die Hardware-Beschreibungssprache für Peripherie und Schnittstellen des Rechners an den Rechner und/oder das Speichersteuerungsmittel (22) übertragt.9. The computer as claimed in claim 8, so that the device interface transmits the hardware description language for the computer's peripherals and interfaces to the computer and / or the memory control means (22).
10. Rechner nach Anspruch 1 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Spei- chersteuerungsmittel (22) vorgesehen ist, dass ein Ubertra- gungssicherheitsmittel aufweist, dass eine Übertragung eines Algorithmus zur Rekonfiguration der Hardware (2) erst nach einer Prüfung zulässt, ob im momentanen Zustand des Fahrzeugs oder Rechners diese Art der Datenübertragung zugelassen werden soll und/oder ob der Absender berechtigt ist, einen neuen Algorithmus zur Rekonfiguration der Hardware (2) zu übertragen. 10. Computer according to claim 1 or 4, characterized in that a memory control means (22) is provided, that a transmission security means has that a transmission of an algorithm for reconfiguring the hardware (2) only after a check whether in the current State of the vehicle or computer this type of data transmission is to be permitted and / or whether the sender is authorized to transmit a new algorithm for reconfiguring the hardware (2).
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