WO2002035298A2 - System for controlling operational sequences - Google Patents

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WO2002035298A2
WO2002035298A2 PCT/DE2001/003978 DE0103978W WO0235298A2 WO 2002035298 A2 WO2002035298 A2 WO 2002035298A2 DE 0103978 W DE0103978 W DE 0103978W WO 0235298 A2 WO0235298 A2 WO 0235298A2
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Volker Geissinger
Bernd Illg
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Robert Bosch Gmbh
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Abstract

The invention relates to a system for controlling operational sequences, especially in a motor vehicle, comprising a first control unit and a second control unit. Said control units are connected to each other and exchange information via said connection. The second control unit contains registers in which exchanged information or information to be exchanged is stored. The second control unit or the registers thereof are simulated in the first control unit and the first control unit exchanges information with the second simulated controlled unit. The exchanged information is transferred from the simulated second control unit to the second control unit and the information to be exchanged is transferred from the second control unit to the simulated second control unit via said connection.

Description

System zur Steuerung von BetriebsabläufenSystem for controlling operations
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung von Betriebsabläufen, insbesondere bei einem Fahrzeug, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a system for controlling operating processes, in particular in a vehicle, according to the preambles of the independent claims.
Bei Steuergeräten werden neben dem Mikrocontroller, Hardware-ICs eingesetzt. In diesen ICs werden einzelne Funktionalitäten (bspw. mehrere Endstufen) zusammengefasst . Der Controller ist zum Informationsaustausch über Leitungen mit den ICs verbunden.In addition to the microcontroller, hardware ICs are used for control units. In these ICs, individual functionalities (e.g. several output stages) are summarized. The controller is connected to the ICs via lines for information exchange.
Die Geschwindigkeit mit denen auf diese Informationen über die Leitungen mit den ICs zugegriffen wird, ist um Faktoren langsamer als die interne Geschwindigkeit im Controller. Müssen nun innerhalb einer Anwendung auf Informationen, die in diesen ICs erfasst werden, zugegriffen werden, stehen die Informationen nicht unmittelbar zur Verfügung.The speed at which this information is accessed via the lines with the ICs is slower by a factor than the internal speed in the controller. If information that is recorded in these ICs must now be accessed within an application, the information is not immediately available.
So zeigt sich, dass der Stand der Technik nicht immer optimale Ergebnisse zu liefern vermag, woraus sich ergibt, dass die vorstehend genannte Situation verbessert werden soll . Vorteile der ErfindungThis shows that the prior art is not always able to provide optimal results, which means that the situation mentioned above should be improved. Advantages of the invention
Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung von Betriebsabläufen, insbesondere bei einem Fahrzeug, wobei eine erste Kontrolleinheit und eine zweite Kontrolleinheit enthalten ist und die Kontrolleinheiten miteinander in Verbindung stehen und über diese Verbindung Informationen austauschen, wobei wenigstens die zweite Kontrolleinheit Register enthält, in welchen die ausgetauschten und/oder auszutauschenden Informationen gespeichert werdenThe invention relates to a system for controlling operating processes, in particular in a vehicle, wherein a first control unit and a second control unit are included and the control units are connected to one another and exchange information via this connection, at least the second control unit containing registers in which the exchanged and / or exchanged information are stored
Vorteilhafter Weise wird die zweite Kontrolleinheit oder deren Register in der ersten Kontrolleinheit nachgebildet und die erste Kontrolleinheit tauscht mit der nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit Informationen aus, wobei die ausgetauschten Informationen von der nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit zur zweiten Kontrolleinheit und die auszutauschenden Informationen von der zweiten Kontrolleinheit zur nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit über die Verbindung übertragen werden.Advantageously, the second control unit or its register is simulated in the first control unit and the first control unit exchanges information with the simulated second control unit, the information exchanged from the simulated second control unit to the second control unit and the information to be exchanged from the second control unit to the simulated second Control unit are transmitted over the connection.
Die Verbindung kann dabei zweckmäßiger Weise leitungsgebunden wie leitungslos ausgeführt sein, was bedeutet, das z.B. ein SPI, CAN oder auch z.B. ein Funkbus dafür Verwendung finden können. Die Verwendete Verbindung ist demnach nicht als einschränkend im Sinne der Erfindung zu verstehen.The connection can expediently be wired as well as wireless, which means that e.g. an SPI, CAN or also e.g. a radio bus can be used for this. The connection used is therefore not to be understood as restrictive in the sense of the invention.
Im neuen Konzept werden vorteilhafter Weise nun die ICs im Controller virtuell nachgebildet. D.h. In regelmäßigenIn the new concept, the ICs in the controller are now advantageously reproduced virtually. That In regular
Abständen werden nun über die Verbindungsleitungen zwischen dem Controller und den ICs die Informationen aus den Registern abgeholt und im RAM des Controllers die Registerwerte 1:1 abgespeichert. Muß nun innerhalb einer Anwendung auf Informationen, die in diesen ICs erfasst werden, zugegriffen werden, werden vorteilhafter Weise anstatt über die langsame Controller- Hardwareverbindung die zuvor im RAM abgelegten Werte zugegriffen.Intervals are now fetched from the registers via the connecting lines between the controller and the ICs and the register values are stored 1: 1 in the RAM of the controller. If information that is captured in these ICs now has to be accessed within an application, the values previously stored in RAM are advantageously accessed instead of via the slow controller hardware connection.
Weiterhin von Vorteil ist, dass bei Werten, die an die ICs übertragen werden müssen, entsprechend vorgegangen wird. Die Anwendung schreibt die Werte in virtuelle Register im RAM. Im Hintergrund werden diese Werte dann zyklisch an die Hardware-ICs übertragen.Another advantage is that the procedure is the same for values that have to be transferred to the ICs. The application writes the values to virtual registers in RAM. In the background, these values are then cyclically transferred to the hardware ICs.
Durch die Nachbildung der Bausteine im RAM kann vorteilhafter Weise sehr schnell auf die Informationen der Hardware-ICs zugegriffen werden. Außerdem kann derBy emulating the blocks in RAM, the information of the hardware ICs can advantageously be accessed very quickly. In addition, the
Informationsaustausch im Hintergrund zyklisch bzw. bei Idlezeiten des Controllers durchgeführt werden. Durch die zyklische Kommunikation im Hintergrund kann die Controllerlast vorhersehbar beeinflusst und entsprechend optimiert werden.Information is exchanged cyclically in the background or when the controller is idle. The cyclical communication in the background can predictably influence the controller load and optimize it accordingly.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung und der Figuren erläutert, woraus sich neben den genannten noch weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ebenso wie aus den Ansprüchen ergeben.The invention is explained below on the basis of the description and the figures, from which further advantages and advantageous refinements, as well as from the claims, result in addition to the mentioned.
Als Hardware ist beispielsweise ein in Figur 1 dargestelltes Steuergerät zugrunde gelegt, welches z.B. zurFor example, the control unit shown in FIG. 1 is used as hardware, which e.g. to
Motorsteuerung, Getriebesteuerung, Bremsensteuerung, usw bei einem Fahrzeug eingesetzt werden kann.Engine control, transmission control, brake control, etc. can be used in a vehicle.
Mit der modernen Digitaltechnik ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Steuerung und Regelung im Kraftfahrzeug. Viele Einflussgrößen können gleichzeitig mit einbezogen werden, sodass die Systeme optimal betrieben werden können. Das Steuergerät empfängt die elektrischen Signale der Sensoren, wertet sie aus und berechnet die Ansteuersignale für die Stellglieder (Aktoren) . Das Steuerungsprogramm ist in einem Speicher abgelegt. Die Ausführung des Programms übernimmt ein Mikrocontroller. Die Bauteile des Steuergeräts werden „Hardware" genannt.Modern digital technology offers a wide range of control and regulation options in motor vehicles. Many influencing factors can be included at the same time so that the systems can be operated optimally. The control unit receives the electrical signals from the sensors, evaluates them and calculates the control signals for the actuators. The control program is stored in a memory. A microcontroller executes the program. The components of the control unit are called "hardware".
Sensoren bilden neben den Stellgliedern (Aktoren) alsIn addition to the actuators, sensors form as
Peripherie die Schnittstelle zwischen dem Fahrzeug und dem Steuergerät als Verarbeitungseinheit. Die elektrischen Signale der Sensoren werden dem Steuergerät über Kabelbaum und Steckverbinder zugeführt. Diese Signale können unterschiedliche Formen haben:Peripherals the interface between the vehicle and the control unit as a processing unit. The electrical signals from the sensors are fed to the control unit via the wiring harness and plug connector. These signals can take different forms:
Analoge Eingangssignale können jeden beliebigen Spannungswert innerhalb eines bestimmten Bereichs annehmen. Beispiele für physikalische Größen, die als analoge Messwerte bereitstehen, sind die angesaugte Luftmasse,Analog input signals can assume any voltage value within a certain range. Examples of physical quantities that are available as analog measured values are the intake air mass,
BatterieSpannung, Saugrohr- und Ladedruck, Kühlwasser- und Ansauglufttemperatur. Sie werden von Analog/Digitalwandlern (A/D-Wandlern) im Mikrocontroller des Steuergeräts in digitale Werte umgeformt, mit denen der Mikroprozessor rechnen kann. Die maximale Auflösung dieser Signale erfolgt in 5 mV Stufen/Bit (ca. 1000 Stufen) .Battery voltage, intake manifold and boost pressure, cooling water and intake air temperature. They are converted by analog / digital converters (A / D converters) in the microcontroller of the control unit into digital values with which the microprocessor can calculate. The maximum resolution of these signals is in 5 mV steps / bit (approx. 1000 steps).
Digitale EingangsSignale besitzen nur zwei Zustände, „High" (logisch 1) und „Low" (logisch 0) . Beispiele für digitale Eingangssignale sind SchaltSignale (Ein/Aus) oder digitale Sensorsignale wie Drehzahlimpulse eines Hall- oder Feldplattensensors. Sie können vom Mikrocontroller direkt verarbeitet werden Pulsförmige Eingangssignale von induktiven Sensoren mit Informationen über Drehzahl und Bezugsmarke werden in einem eigenen Schaltungsteil im Steuergerät aufbereitet. Dabei werden Störimpulse unterdrückt und die pulsförmigen Signale in digitale Rechtecksignale umgewandelt .Digital input signals have only two states, "High" (logical 1) and "Low" (logical 0). Examples of digital input signals are switching signals (on / off) or digital sensor signals such as speed pulses from a Hall or field plate sensor. They can be processed directly by the microcontroller Pulse-shaped input signals from inductive sensors with information about speed and reference mark are processed in a separate circuit section in the control unit. Interference pulses are suppressed and the pulse-shaped signals are converted into digital square-wave signals.
Signalaufbereitungsignal conditioning
Die Signalaufbereitung erfolgt in den Blöcken SA1, SA2 und SA3 abhängig vom jeweiligen Eingangssignal . DieThe signals are processed in blocks SA1, SA2 and SA3 depending on the respective input signal. The
Eingangssignale werden mit Schutzbeschaltungen auf zulässige Spannungspegel begrenzt . Das Nutzsignal wird durch Filterung weitgehend von überlagerten Störsignalen befreit und gegebenenfalls durch Verstärkung an die zulässige EingangsSpannung des Mikrocontrollers angepasst (0...5 V). Je nach Integrationsstufe kann die Signalaufbereitung teilweise oder auch ganz bereits im Sensor stattfinden.Protective circuits limit input signals to permissible voltage levels. The useful signal is largely freed of superimposed interference signals by filtering and, if necessary, adjusted to the permissible input voltage of the microcontroller by amplification (0 ... 5 V). Depending on the level of integration, some or all of the signal processing can take place in the sensor.
Signalverarbeitungsignal processing
Das Steuergerät ist die Schaltzentrale für die Funktionsabläufe der Motorsteuerung. Im Mikrocontroller laufen die Steuer- und Regelalgorithmen ab. Die von den Sensoren und den Schnittstellen zu anderen Systemen bereitgestellten Eingangssignale dienen als Eingangsgrößen. Sie werden im Rechner nochmals plausibilisiert . Mit Hilfe des Programms werden die Ausgangssignale berechnet .The control unit is the control center for the functional sequences of the engine control. The control and regulation algorithms run in the microcontroller. The input signals provided by the sensors and the interfaces to other systems serve as input variables. You are again checked for plausibility in the computer. The output signals are calculated using the program.
Mikrocontrollermicrocontroller
Der Mikrocontroller ist das zentrale Bauelement eines Steuergeräts. Er steuert dessen Funktionsablauf. Im Mikrocontroller sind außer der CPU (Central Processing Unit, d.h. zentrale Recheneinheit) noch Eingangs- und Ausgangskanäle, Timereinheiten, RAM, ROM, serielle Schnittstellen und weitere periphere Baugruppen auf einem Mikrochip integriert. Ein Quarz taktet den Mikrocontroller.The microcontroller is the central component of a control unit. It controls its functional sequence. In addition to the CPU (central processing unit), there are also input and output channels, timer units, RAM, ROM, serial in the microcontroller Interfaces and other peripheral assemblies integrated on a microchip. A quartz clocks the microcontroller.
Programm- und DatenspeicherProgram and data storage
Der Mikrocontroller benötigt für die Berechnungen ein Programm - die sogenannte „Software". Sie ist in Form von binären Zahlenwerten, die in Datensätze gegliedert sind, in einem Programmspeicher abgelegt. Die CPU liest diese Werte aus, interpretiert sie als Befehle und führt diese Befehle der Reihe nach aus . Das Programm ist in einem Festwertspeicher (ROM, EPROM oder Flash-EPROM) abgelegt. Zusätzlich sind variantenspezifische Daten (Einzeldaten, Kennlinien und Kennfelder) in diesem Speicher vorhanden. Hierbei handelt es sich um unveränderliche Daten, die im Fahrzeugbetrieb nicht verändert werden können. Sie beeinflussen die Steuer- und Regelablaufe des Programms . Der Programmspeicher kann im Mikrocontroller integriert und je nach Anwendung noch zusätzlich in einem separaten Bauteil erweitert sein (z. B. durch ein EPROM oder Flash-EPROM) .The microcontroller needs a program for the calculations - the so-called "software". It is stored in the form of binary numerical values, which are divided into data records, in a program memory. The CPU reads these values, interprets them as commands and executes these commands The program is stored in a read-only memory (ROM, EPROM or Flash-EPROM). Variant-specific data (individual data, characteristic curves and maps) are also available in this memory. These are unchangeable data that do not change during vehicle operation They influence the control and regulation processes of the program. The program memory can be integrated in the microcontroller and, depending on the application, can also be expanded in a separate component (eg by an EPROM or Flash EPROM).
ROMROME
Programmspeicher können als ROM (Read Qnly Memory) ausgeführt sein. Das ist ein Lesespeicher, dessen Inhalt bei der Herstellung festgelegt wird und danach nicht wieder geändert werden kann. Die Speicherkapazität des im Mikrocontroller integrierten ROMs ist begrenzt . Für komplexe Anwendungen ist ein zusätzlicher Speicher erforderlich.Program memories can be designed as ROMs (Read Qnly Memory). This is a read-only memory, the content of which is determined during production and cannot be changed afterwards. The memory capacity of the ROM integrated in the microcontroller is limited. Additional memory is required for complex applications.
EPROMEPROM
Das EPROM (Erasable Programmable ROM, d. h. lösch- und programmierbares ROM) kann durch Bestrahlen mit UV-Licht gelöscht und mit einem Programmiergerät wieder neu beschrieben werden. Das EPROM ist meist als separates Bauteil ausgeführt . Die CPU spricht das EPROM über den Adress-/ Datenbus an.The EPROM (Erasable Programmable ROM, ie erasable and programmable ROM) can be erased by exposure to UV light and re-created with a programming device to be discribed. The EPROM is usually designed as a separate component. The CPU addresses the EPROM via the address / data bus.
Flash-EPROM (FEPROM)Flash EPROM (FEPROM)
Das Flash-EPROM wird oft nur „Flash" genannt. Es ist auf elektrischem Wege löschbar. Somit können die Steuergeräte in der Kundendienst-Werkstatt umprogrammiert werden, ohne es öffnen zu müssen. Das Steuergerät ist dabei über eine serielle Schnittstelle mit der Umprogrammierstation verbunden. Enthält der Mikrocontroller zusätzlich ein ROM, so sind dort die Programmierroutinen für die Flash- Programmierung abgelegt. Flash-ΞPROMs können mittlerweile auch zusammen mit dem Mikrocontroller auf einem Mikrochip integriert sein. Das Flash-EPROM hat aufgrund seiner Vorteile das herkömmliche EPROM weitgehend verdrängt .The flash EPROM is often only called "flash". It can be erased electrically. This means that the control units can be reprogrammed in the customer service workshop without having to open them. The control unit is connected to the reprogramming station via a serial interface. If the microcontroller also contains a ROM, the programming routines for flash programming are stored there. Flash ΞPROMs can now also be integrated on a microchip together with the microcontroller. Because of its advantages, the flash EPROM has largely replaced the conventional EPROM.
Variablen- oder ArbeitsspeicherVariable or working memory
Ein solcher Schreib- /Lesespeicher ist notwendig, um veränderliche Daten (Variablen), wie z. B. Rechenwerte und Signalwerte zu speichern.Such a read / write memory is necessary to change data (variables) such. B. to save calculated values and signal values.
RAMR.A.M.
Die Ablage aller aktuellen Werte erfolgt im RAM (Random Access Memory, d. h. Schreib-/Lesespeicher) . Für komplexe Anwendungen reicht die Speicherkapazität des im Mikrocontroller integrierten RAMs nicht aus, so dass ein zusätzlicher RAM-Baustein erforderlich ist. Er ist über den Adress-/Datenbus an den Mikrocontroller angeschlossen. Beim Ausschalten des Steuergeräts über das Zündschloss verliert das RAM den gesamten Datenbestand (flüchtiger Speicher) . EEPROM (auch E2PROM genannt)All current values are stored in RAM (Random Access Memory, ie read / write memory). The memory capacity of the RAM integrated in the microcontroller is not sufficient for complex applications, so an additional RAM module is required. It is connected to the microcontroller via the address / data bus. When the control unit is switched off via the ignition lock, the RAM loses all of its data (volatile memory). EEPROM (also called E 2 PROM)
Das RAM verliert seine Information, wenn es von der Spannungsversorgung getrennt wird (z. B. bei ausgeschalteter Zündung) . Daten, die nicht verloren gehen dürfen (z. B.The RAM loses its information if it is disconnected from the power supply (e.g. when the ignition is switched off). Data that must not be lost (e.g.
Codes für die Wegfahrsperre und Daten des Fehlerspeichers) , müssen dauerhaft in einem nicht flüchtigen Dauerspeicher abgelegt werden. Das EEPROM ist ein elektrisch löschbares EPROM, bei dem im Gegensatz zum Flash-EPROM jede Speicherzelle einzeln gelöscht werden kann. Es ist auch für eine höhere Anzahl an Schreibzyklen designed. Somit ist das EEPROM als nichtflüchtiger Schreib-/Lesespeicher einsetzbar.Immobilizer codes and fault memory data) must be permanently stored in a non-volatile permanent memory. The EEPROM is an electrically erasable EPROM, in which, unlike the Flash EPROM, each memory cell can be erased individually. It is also designed for a higher number of write cycles. The EEPROM can thus be used as a non-volatile read / write memory.
ASICASIC
Wegen der immer größer werdenden Komplexität der Steuergerätefunktionen reichen die am Markt erhältlichen Standard-Mikrocontroller nicht aus. Abhilfe schaffen hier ASIC-Bausteine (Application Specific Integrated Circuit, d. h. anwendungsbezogene integrierte Schaltung) . Diese ICsDue to the increasing complexity of the control unit functions, the standard microcontrollers available on the market are not sufficient. This can be remedied by ASIC (Application Specific Integrated Circuit) modules. These ICs
(Integrated Circuit) werden nach den Vorgaben der Steuergeräteentwicklung entworfen und gefertigt . Sie enthalten beispielsweise ein zusätzliches RAM, Eingangs- und Ausgangskanäle und sie können PWM-Signale erzeugen und ausgeben (siehe unten) .(Integrated Circuit) are designed and manufactured according to the specifications of the control unit development. For example, they contain additional RAM, input and output channels and they can generate and output PWM signals (see below).
Überwachungsmodulmonitoring module
Das Steuergerät verfügt über ein Überwachungsmodul . Der Mikrocontroller und das Überwachungsmodul überwachen sich gegenseitig durch ein sogenanntes „Frage und Antwort Spiel". Das Frage Antwort Spiel bzw. die Frage Antwort Kommunikation wird im Rahmen einer Programmabisufkontrolle durchgeführt. Die Programmablaufkontrolle bzw. die Programmablauf- Überwachung arbeitet dabei synchron zu einem vorgegebenen Überwachungsraster. Anhand eines Prüf ortes bzw. Prüfdatums, eben der Frage, das von einer redundanten Hardware wie z.B. dem Überwachungsmodul übertragen wird, wird durch die ProgrammablaufÜberwachung eine Teilantwort berechnet, die mit der Teilantwort des Befehlstest, der den Prozessor hardwarenah überwacht, zu einer Gesamtantwort an die redundante Hardware verknüpft wird. Die Antwort wird dann durch die redundante Hardware, insbesondere das Überwachungsmodul, überprüft. Bei einem Fehler wird die Fehlerentprellung aktiviert und nach ihrem Ablauf eine Fehlerreaktion ausgelöst. Somit ist bei einer korrekten Teilantwort durch die Programmablaufüberwachung gewährleistet, dass einzelne Teilfunktionen alle mit der vorgesehenen Häufigkeit aufgerufen, sowie alle beendet wurden. Wird ein Fehler erkannt, so können beide, alsoThe control unit has a monitoring module. The microcontroller and the monitoring module monitor one another by means of a so-called “question and answer game”. The question and answer game and the question and answer communication are carried out as part of a program monitoring Monitoring grid. On the basis of a test site or test date, the question that is transmitted by redundant hardware such as the monitoring module, a partial response is calculated by the program sequence monitoring, which together with the partial response of the command test, which monitors the processor close to the hardware, results in an overall response to the redundant hardware is linked. The response is then checked by the redundant hardware, in particular the monitoring module. In the event of an error, the error debouncing is activated and an error reaction is triggered after it has expired. In the event of a correct partial response, the program sequence monitoring ensures that individual partial functions have all been called up with the intended frequency and all have been terminated. If an error is detected, both can, that is
Mikrocontroller und Überwachungsmodul unabhängig voneinander die Einspritzung abschalten.Microcontroller and monitoring module switch off the injection independently of each other.
Ausgangssignaleoutput signals
Der Mikrocontroller steuert mit den AusgangsSignalen Endstufen an, die üblicherweise genügend Leistung für den direkten Anschluss der Stellglieder (Aktoren) liefern. Es ist auch möglich, dass die Endstufe ein Relais ansteuert. Die Endstufen sind gegenüber Kurzschlüssen gegen Masse oder der Batteriespannung sowie gegen Zerstörung infolge elektrischer oder thermischer Überlastung geschützt. Diese Fehler sowie aufgetrennte Leitungen werden durch den Endstufen-IC erkannt und dem Mikrocontroller gemeldet.The microcontroller controls output stages with the output signals, which usually provide enough power for the direct connection of the actuators. It is also possible that the output stage controls a relay. The output stages are protected against short circuits against ground or battery voltage and against destruction due to electrical or thermal overload. These errors as well as disconnected lines are recognized by the output stage IC and reported to the microcontroller.
SchaltSignaleswitching signals
Mit den Schaltsignalen können Stellglieder ein- und ausgeschaltet werden (z. B. Motorlüfter). PWM-SignaleActuators can be switched on and off using the switching signals (e.g. motor fan). PWM signals
Digitale Ausgangssignale können als PWM-Signale ausgegeben werden. Diese „Puls-Weiten-Modulierten" Signale sind Rechtecksignale mit konstanter Frequenz aber variabler Einschaltzeit . Mit diesen Signalen können Stellglieder (Aktoren) in beliebige Arbeitsstellungen gebracht werden (z. B. Abgasrückführventil, Lüfter, Heizelemente, Ladedrucksteller) .Digital output signals can be output as PWM signals. These "pulse-width-modulated" signals are square-wave signals with a constant frequency but a variable switch-on time. With these signals, actuators (actuators) can be brought into any working position (e.g. exhaust gas recirculation valve, fan, heating elements, boost pressure controller).
Kommunikation innerhalb des SteuergerätsCommunication within the control unit
Die peripheren Bauelemente, die den Mikrocontroller in seiner Arbeit unterstützen, müssen mit diesem kommunizieren können. Dies geschieht über den Adress/Datenbus . DerThe peripheral components that support the microcontroller in its work must be able to communicate with it. This is done via the address / data bus. The
Mikrocontroller gibt über den Adressbus z. B. die RAM- Adresse aus, deren Speicherinhalt gelesen werden soll. Über den Datenbus werden dann die der Adresse zugehörigen Daten übertragen. Frühere Entwicklungen im Kfz-Bereich kamen mit einer 8-Bit-Busstruktur aus. Das heißt, der Datenbus besteht aus acht Leitungen, über den 256 Werte übertragen werden können. Mit dem bei diesen Systemen üblichen 16-Bit- Adressbus können 65 536 Adressen angesprochen werden. Komplexe Systeme erfordern heutzutage 16 oder sogar 32 Bit für den Datenbus. Um an den Bauteilen Pins einzusparen, können Daten- und Adressbus in einem Multiplexsystem zusammengefasst werden, d. h. Adresse und Daten werden zeitlich versetzt übertragen und nutzen gleiche Leitungen. Für Daten, die nicht so schnell übertragen werden müssen (z. B. Fehlerspeicherdaten), werden serielle Schnittstellen mit nur einer Datenleitung eingesetzt . EOL-ProgrammierungMicrocontroller are on the address bus z. B. the RAM address whose memory content is to be read. The data associated with the address is then transmitted via the data bus. Earlier developments in the automotive sector used an 8-bit bus structure. This means that the data bus consists of eight lines over which 256 values can be transmitted. With the 16-bit address bus common in these systems, 65 536 addresses can be addressed. Complex systems nowadays require 16 or even 32 bits for the data bus. In order to save pins on the components, the data and address bus can be combined in a multiplex system, ie the address and data are transmitted at different times and use the same lines. For data that does not have to be transferred as quickly (e.g. fault memory data), serial interfaces with only one data line are used. EOL programming
Die Vielzahl von Fahrzeugvarianten, die unterschiedliche Steuerungsprogramme und Datensätze verlangen, erfordert ein Verfahren zur Reduzierung der vom Fahrzeughersteller benötigten Steuergerätetypen. Hierzu kann der komplette Speicherbereich des Flash-EPROMs mit dem Programm und dem variantenspezifischen Datensatz am Ende der Fahrzeugproduktion programmiert werden (EOL, End Of Line Programmierung) . Eine weitere Möglichkeit ist, dass imThe large number of vehicle variants that require different control programs and data sets requires a method for reducing the types of control device required by the vehicle manufacturer. For this purpose, the entire memory area of the Flash EPROM can be programmed with the program and the variant-specific data set at the end of vehicle production (EOL, End Of Line Programming). Another possibility is that in the
Speicher mehrere Datenvarianten (z. B. Getriebevarianten) abgelegt werden, die dann durch Codierung am Bandende ausgewählt werden. Diese Codierung wird im EEPROM abgelegt.Several data variants (e.g. transmission variants) can be stored in the memory, which are then selected by coding at the end of the line. This coding is stored in the EEPROM.
Efindungsgemäß ergibt sich nun mit einer solchen beispielhaften Hardware entsprechend Figur 1 ein System zur Steuerung von Betriebsabläufen, insbesondere bei einem Fahrzeug, wobei eine erste Kontrolleinheit und eine zweite Kontrolleinheit enthalten ist und die Kontrolleinheiten miteinander in Verbindung stehen und über diese VerbindungAccording to the invention, such an exemplary hardware according to FIG. 1 results in a system for controlling operating processes, in particular in a vehicle, a first control unit and a second control unit being contained and the control units being connected to one another and via this connection
Informationen austauschen, wobei wenigstens die zweite Kontrolleinheit Register R enthält, in welchen die ausgetauschten und/oder auszutauschenden Informationen gespeichert werden. Die erste Kontrolleinheit kann dabei beispielsweise der Mikrocontroller sein und die zweite eine oder mehrere Endstufen-Schaltungen (ICs) z.B. in Block IC dargestellt.Exchange information, at least the second control unit containing register R, in which the exchanged and / or exchanged information is stored. The first control unit can be, for example, the microcontroller and the second one or more power amplifier circuits (ICs) e.g. shown in block IC.
Vorteilhafter Weise wird die zweite Kontrolleinheit IC oder deren Register R in der ersten Kontrolleinheit, demThe second control unit IC or its register R in the first control unit, the
Mikrocontroller nachgebildet. Dies ist durch ICMC nur symbolisch dargestellt, da bei der Nachbildung auf vorhandene Ressourcen und Hardwarebestandteile des Mikrocontrollers zurückgegriffen werden kann. Die erste Kontrolleinheit tauscht mit der nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit ICMC Informationen aus, wobei die ausgetauschten Informationen von der nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit zur zweiten Kontrolleinheit IC und die auszutauschenden Informationen von der zweiten Kontrolleinheit zur nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit ICMC über die Verbindung V übertragen werden.Replicated microcontroller. This is only symbolically represented by ICMC, since existing resources and hardware components of the microcontroller can be used for the simulation. The first control unit swaps with the simulated second one Control unit ICMC information, wherein the exchanged information is transmitted from the simulated second control unit to the second control unit IC and the information to be exchanged from the second control unit to the simulated second control unit ICMC via the connection V.
Die Verbindung V kann dabei leitungsgebunden wie leitungslos ausgeführt sein, was bedeutet, das z.B. ein SPI, CAN oder auch z.B. ein Funkbus dafür Verwendung finden können. DieThe connection V can be wired or wired, which means that e.g. an SPI, CAN or also e.g. a radio bus can be used for this. The
Verwendete Verbindung ist demnach nicht als einschränkend im Sinne der Erfindung zu verstehen.The connection used is therefore not to be understood as restrictive in the sense of the invention.
Im neuen Konzept werden nun die Endstufen ICs im Controller virtuell nachgebildet. D.h. In regelmäßigen Abständen werden nun über die Verbindungsleitungen V zwischen dem Mikrocontroller bzw. Controller und den ICs die Informationen aus den Registern abgeholt und im RAM des Controllers die Registerwerte 1 : 1 abgespeichert .In the new concept, the power amplifiers ICs are now simulated virtually in the controller. That The information from the registers is now fetched at regular intervals via the connecting lines V between the microcontroller or controller and the ICs and the register values are stored 1: 1 in the RAM of the controller.
Muß nun innerhalb einer Anwendung auf Informationen, die in diesen ICs erfasst werden, zugegriffen werden, werden anstatt über die langsame Controller-Hardwareverbindung die zuvor im RAM abgelegten Werte zugegriffen.If information that is recorded in these ICs must now be accessed within an application, the values previously stored in RAM are accessed instead of via the slow controller hardware connection.
Bei Werten, die an die ICs übertragen werden müssen, wird entsprechend vorgegangen. Die Anwendung schreibt die Werte in virtuelle Register im RAM. Im Hintergrund werden diese Werte dann zyklisch an die Hardware-ICs übertragen.Values that have to be transferred to the ICs are handled accordingly. The application writes the values to virtual registers in RAM. In the background, these values are then cyclically transferred to the hardware ICs.
Durch die Nachbildung der Bausteine im RAM kann sehr schnell auf die Informationen der Hardware-ICs zugegriffen werden. Außerdem kann der Informationsaustausch im Hintergrund zyklisch bzw. bei Idlezeiten des Controllers durchgeführt werden. Durch die zyklische Kommunikation im Hintergrund kann die Controllerlast vorhersehbar beeinflusst und entsprechend optimiert werden.By simulating the blocks in RAM, the information of the hardware ICs can be accessed very quickly. In addition, the information can be exchanged in the background cyclically or when the controller is idle. Due to the cyclical communication in the background the controller load can be predictably influenced and optimized accordingly.
Ebenso könnte statt der Endstufenschaltungen IC auch mit dem Überwachungsmodul oder intelligenter, bidirektional angeschlossner Sensorik als zweitem Kontrollmittel verfahren werden.Instead of the final stage circuits IC, the monitoring module or intelligent, bidirectionally connected sensors could also be used as a second control means.
Eine weitere Hardware als speziellere Ausgestaltung zeigt Figur 2 im beschrifteten Blockschaltbild. Another hardware as a more specific embodiment is shown in FIG. 2 in the labeled block diagram.

Claims

Ansprüche Expectations
1. System zur Steuerung von Betriebsabläufen, insbesondere bei einem Fahrzeug, wobei eine erste Kontrolleinheit und eine zweite Kontrolleinheit enthalten ist und die Kontrolleinheiten miteinander in Verbindung stehen und über diese Verbindung Informationen austauschen, wobei wenigstens die zweite Kontrolleinheit Register enthält, in welchen die ausgetauschten und/oder auszutauschenden Informationen gespeichert werden dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontrolleinheit oder deren Register in der ersten Kontrolleinheit nachgebildet werden und die erste Kontrolleinheit mit der nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit Informationen austauscht, wobei die ausgetauschten Informationen von der nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit zur zweiten Kontrolleinheit und die auszutauschenden Informationen von der zweiten Kontrolleinheit zur nachgebildeten zweiten Kontrolleinheit über die Verbindung übertragen werden.1. System for controlling operating processes, in particular in a vehicle, wherein a first control unit and a second control unit are included and the control units are connected to one another and exchange information via this connection, at least the second control unit containing registers in which the exchanged and / or information to be exchanged is characterized in that the second control unit or its register is simulated in the first control unit and the first control unit exchanges information with the simulated second control unit, the exchanged information from the simulated second control unit to the second control unit and the information to be exchanged are transmitted from the second control unit to the simulated second control unit via the connection.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Register der zweiten Kontrolleinheit als virtuelle Register in einem flüchtigen Speicher der ersten Kontrolleinheit nachgebildet werden.2. System according to claim 1, characterized in that the registers of the second control unit are simulated as virtual registers in a volatile memory of the first control unit.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung leitungslos ausgebildet ist . 3. System according to claim 1, characterized in that the connection is formed without wires.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung leitungsbehaftet ausgebildet ist.4. System according to claim 1, characterized in that the connection is formed with a line.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte zweite Kontrolleinheit mit den Registern virtuell in der ersten Kontrolleinheit nachgebildet wird. 5. System according to claim 1, characterized in that the entire second control unit is simulated with the registers virtually in the first control unit.
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