WO2009021816A1 - Kommunikationsverfahren und schnittstelle zwischen einem begleit-chip und einem mikrocontroller - Google Patents

Kommunikationsverfahren und schnittstelle zwischen einem begleit-chip und einem mikrocontroller Download PDF

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WO2009021816A1
WO2009021816A1 PCT/EP2008/059637 EP2008059637W WO2009021816A1 WO 2009021816 A1 WO2009021816 A1 WO 2009021816A1 EP 2008059637 W EP2008059637 W EP 2008059637W WO 2009021816 A1 WO2009021816 A1 WO 2009021816A1
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WO
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data
chip
access
microcontroller
interface
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PCT/EP2008/059637
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Knauss
Stephen Schmitt
Juergen Hanisch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4282—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus
    • G06F13/4291—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus using a clocked protocol

Definitions

  • the present invention relates to communication between a companion chip and a microcontroller.
  • the companion chip is also referred to below as a companion chip.
  • step 1 shows a known control circuit for the injection function, with a TriCore TM controller for controlling a type CY371 or CY372 injection 1 Cs IC-I (Integrated Circuit Injection).
  • a rail pressure is measured so that the injection can be as precise as possible.
  • this rail pressure is directly read in via an analog / digital converter ADC (analog / digital controller) and, in a second, further step S2 (step 2), made available to the PCP for calculating injection parameters ,
  • step 3 step 3 via an interface combination SSC (Serial Synchronous Controller) and SPI (Serial Peripheral Interface Controller) to the injection IC.
  • SSC Serial Synchronous Controller
  • SPI Serial Peripheral Interface Controller
  • a timer or timer GPTA (general purpose timer array) starts or stops injection into cylinders C1... C3 or C4... C6 (cylinders 1... 6).
  • Banks B1 and B2 assigned to it (Banks 1 and 2).
  • a similar control loop results in relation to a speed detection.
  • the bandwidth of the SPI interface between the TriCore TM controller and the CY37x is increasingly proving to be a problem.
  • 2 MBaud of data is being transmitted in burst mode. Capacitive effects may play a role in limiting the SPI interface's throughput to 2Mbaud. Since the controller has to serve up to seven slaves, the time for the ramp-up in the line is very long. This may also be due to the weak drivers in the controller. The limitation of the bandwidth can also be due to the software.
  • This object is first achieved by a communication method between an accompanying chip and a microcontroller, in which a communication protocol is transmitted, with a first group of data used for direct, non-real-time critical access to the chip, and a second group data on the basis of which real-time critical access to the chip takes place, the data groups having a respective operation code whose length in the second data group is shorter than in the first data group, and the respective data group via the bit group
  • Pattern of the operation code is identifiable.
  • An essential point of the method according to the invention is that via the communication protocol in addition to a direct easy access and a burst access to the companion chip or companion chip and a speed-optimized access is possible.
  • This method makes it possible to use a synchronous or alternatively an asynchronous serial interface for transmitting the data. In comparison to a faster parallel interface, significantly fewer PINs are required, which saves space, ie, it is easier to implement and thus more cost-effective.
  • the method can be implemented both in hardware and in software. Preferred developments of the method according to the invention are specified in the subclaims 2 to 4.
  • the bit pattern of the operation code contains an indication as to whether the first group of data is used for a simple access or for a burst access to the companion chip.
  • the additional burst mode also enables accelerated direct access to the data.
  • the bit pattern of the opcode contains an indication of whether direct access is being made to modules or FIFOs of the chip. This allows specific modules of a companion chip to be explicitly addressed.
  • bit pattern of the operation code contains an indication which identifies the results of an asynchronous read access, and via which the access is identifiable. This can be used e.g. Associate and manage replies of the companion chip to concurrent read requests from a microcontroller.
  • the above method may be embedded in a computer program that is loadable into the internal memory of a digital computer system.
  • the program includes software code parts for performing the method when the computer program runs on the computer system.
  • This software implementation of the method allows, in particular, the use of standardized microcontrollers for its implementation.
  • the method may also be embodied as a computer program product comprising a computer-readable medium containing program instructions executable by a computer and wherein the program instructions include the aforementioned computer program. This makes the method particularly easy to transfer to other computer systems.
  • the above object is also achieved by a communication interface between a companion chip and a microcontroller, which is designed to carry out the communication method.
  • an essential point of the communication interface according to the invention is its openness to broad standards. standards. This is a large number of possible microcontroller for use in control devices in question. Basically, there are two options for selecting the interface.
  • the first possibility is to implement a parallel interface with data, address and control signals.
  • Such an interface has the advantage that high data transmission rates between microcontroller and companion chip can be achieved.
  • it has the disadvantage that a parallel interface needs a lot of pins.
  • the EBU (External Broadcasting Unit) of the TriCore TM controller has forty pins for connecting external peripheral components.
  • microcontrollers with an external parallel interface can be considered.
  • future microprocessors will only have a point-to-point connection to the flash and will not support other subscribers on that bus.
  • a second way to connect the companion chip is to use a serial interface.
  • This interface has the advantage that it is very widespread and in fact every microprocessor has one or more synchronous and asynchronous serial interfaces.
  • the disadvantage of this interface is its limited bandwidth, the lack of prioritization of requests and it can
  • the communication interface is designed for synchronous serial transmission of the data.
  • the selection of the microcontroller is not limited by the interface of the companion chip and the cost of the overall system are kept low.
  • the above-mentioned disadvantages of serial interfaces are eliminated by implementing the method according to the invention. Therefore, a suitable software protocol is set up on the serial interface and a corresponding hardware support of the protocol is realized in the companion chip. Basically, the protocol can also be implemented as software in the companion chip.
  • the interface is designed to prevent access other than real-time access.
  • the interface for the direct access of the microcontroller to a memory of the companion chip is configured. As a result, for example, a data mirror between the microprocessor and companion chip can be avoided, which would require an increased bandwidth of the connection.
  • the interface for a transmission of the data in a period of at most 5 microseconds to 10 microseconds is formed.
  • This period of time refers to the time duration in which the data is transmitted, the transmission rate being approximately 20 MHz corresponding to a period of 5 ns.
  • a serial interface should be used for the communication between microcontroller and companion chip, as this increases the degrees of freedom for the selection of the controller. With the aforementioned bandwidth, such an interface can thereby fulfill a latency for the transmission of the data for measuring and regulating a rail pressure.
  • An essential point of the companion chip according to the invention consists in the fact that a fast protocol conversion is possible without a limitation with regard to usable microprocessors arising from this type of implementation.
  • the hardware interpreter module is designed to modify the operation code of the second group of data.
  • the companion chip it is preferable for the companion chip to have a function for processing rotational speed data, injection data and / or ignition data in order to effectively support the control tasks of the microcontroller.
  • the microcontroller is preferably equipped with a software interpreter module for carrying out the method according to the invention that allows its adaptation to the companion chip according to the invention.
  • 1 shows a known control circuit for the injection function, with a TriCore TM controller for driving a type CY371 or CY372 injection Ics;
  • FIG. 2A shows a desired control between a companion chip and a microcontroller, in which an injection period is adapted to a current rail pressure
  • Figure 2B is a diagram in which the approximate temporal behavior of the desired
  • FIG. 4A shows a coding of the operation code according to the invention for direct, easy access to the companion chip
  • FIG. 4B shows an inventive coding of the operation code for a direct burst access to the accompanying chip
  • FIG. 5 shows an inventive coding of the operation code for a direct burst access to FIFOs of the accompanying chip
  • FIG. 6 shows an inventive address conversion of the operation code in the case of a real-time critical access to the companion chip
  • FIG. 7 shows the basic principle of synchronous serial communication using the example of a microcontroller and a companion chip
  • FIG. 8 shows latencies above the data word count for a synchronous serial data transmission according to the invention of 37.5 Mbaud
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a companion chip CC according to the invention for clarifying its hardware architecture.
  • TriCor TM controller for controlling a type CY371 or CY372 injection 1 Cs IC-I (Integrated Circuit - Injection), as already described in the introduction.
  • IC-I Integrated Circuit - Injection
  • the duration of injection depends on the measurement of rail pressure, which requires the fulfillment of hard real-time requirements.
  • the time for data transfer is between 5 ⁇ s and 10 ⁇ s. The remaining time is needed for the calculation of the control algorithm.
  • BIP Begin of Injection Point
  • EIP End of Injection Point
  • FIG. 2A shows a desired control between a companion chip CC (companion chip) and a microcontroller MC (microcontroller), in which an injection duration AD (Activation Duration) is corrected to a current rail pressure ADC-P (analog / digital controller-pressure). is adjusted.
  • an injection duration AD activation Duration
  • ADC-P analog / digital controller-pressure
  • ADC-S analog / digital controller sampling
  • the ADC triggers a dynamic interrupt to the microcontroller MC, which is represented by a white flash.
  • the companion chip CC As a result, 32 bits of data are transferred from the companion chip CC to the microcontroller MC in approximately 5 ⁇ s to 10 ⁇ s.
  • the calculation of the injection duration AD is performed as a function f (funetion) of a fuel quantity request Q (Quantity) and the rail pressure ADC-P.
  • the result is transmitted back to the companion chip CC as 2 x 64 bit data in about 5 ⁇ s to 10 ⁇ s from the controller MC, which finally receives the
  • Actuation of the valves of a motor over the duration AD makes away.
  • FIG. 2B shows a diagram in which the approximate temporal behavior of the control from FIG. 2A is reproduced.
  • Registered is the rail pressure ADC-P over the time t (time).
  • the measurement ADC-S at the time of the black flash and the start of the control of the valves are 400 ⁇ s.
  • the calculation of the injection duration AD is carried out on the microcontroller MC.
  • FIG. 3A shows a communication protocol according to the invention for direct access to a companion chip CC.
  • the protocol is divided into two data groups 11 and 12.
  • the first group 11 the non-real-time critical communication with the companion chip CC is realized with simple accesses and burst accesses.
  • an optimized protocol 12 is introduced for bus accesses. Both variants are shown in FIG. 3A.
  • a frame of the protocol consists of a header and data D, Dl ... Dx of variable length L (Length), which are defined by an operation code OC (Operation Code).
  • the opcode OC consists of 32 bits.
  • FIG. 3B shows a communication protocol according to the invention for the realtime-critically optimized access to a companion chip CC.
  • a second data group 20 is provided, whose opcode OC has a width of 8 bits and follow the data D0... Dx.
  • Real-time critical communication is represented by a logical 0 in bit
  • Microcontroller is fixed. On the side of the microcontroller MC, the protocol must be implemented in software in order to be able to set it up on a standardized interface.
  • FIG. 4A shows an inventive coding of the operation code OC for direct, easy access to the accompanying chip CC.
  • Direct accesses are indicated by a logical 1 in opcode bit 31, the simple access being further defined by a 0 in bit 30 and an address increment of 0 in bit 29.
  • the following are read / write access in bit 28, a format F (format) in bits 26 and 27, an identification number ID in bits 20 to 25 and an address A (address). in bits 16 to 19 and in bits 0 to 15.
  • FIG. 4B shows an inventive coding of the operation code OC for direct burst access to the companion chip CC. This is also characterized here by a logical 1 in the opcode bit 31, wherein a further definition via a 1 in bit 30 and an address increment of 1 in bit 29 is defined. The further details correspond to those of FIG. 4A.
  • Bit 28 identified a read (0) or write access (1) to the companion chip CC.
  • the format specifies whether the access has byte, half word or word width.
  • the ID is used to identify responses from the companion chip CC to concurrent read requests from the microcontroller MC.
  • a 20-bit address space is available for addressing the modules and memory components of the companion chip CC.
  • the operation code OC is followed by a field which defines the number of data words which follow in the transmission frame a communication between the microcontroller MC and the companion chip CC. An accurate specification of the width of the field can be made depending on the specific application.
  • FIG. 5 shows an inventive coding of the operation code OC for direct burst access to FIFOs of the companion chip CC.
  • the coding of these accesses via operation code bits 30 and 29.
  • the address field A then contains the address of the FIFO stack to which the burst access is to occur.
  • FIG. 6 shows an inventive address conversion of the operation code OC during a real-time critical access to the companion chip CC.
  • an optimized access is implemented for the real-time critical communication whose operation code consists of 8 bits.
  • the identification of the optimized access takes place via bit 7 of the opcode, which is initialized to zero.
  • Bit 6 specifies a read (0) or write access (1).
  • the bits 5... 0 encode an index ID into a table T (Table), which is configurable and contains more precise information about the access to the companion chip CC.
  • T table
  • There format F and length L of the access as well as an address A of the addressed module are specified.
  • On the contents of the address conversion table T can be read and write accessed by the microcontroller MC.
  • the table is part of an interpreter of the companion chip CC.
  • FIG. 7 shows the basic principle of synchronous serial communication using the example of a microcontroller MC and a companion chip CC. Both have a data buffer B (buffer) and a timer module CIk (clock). From the microcontroller MC is next to a data signal MOSI (MasterOut / Slaveln) nor a clock and
  • MOSI MasterOut / Slaveln
  • ChipSelect signal CLK_0 (Clock 0) or CS (ChipSelect) transmitted to the chip CC out.
  • a second signal MISO Masterln / SlaveOut
  • MISO Masterln / SlaveOut
  • three signals plus the number of ChipSelect signals are required for a synchronous serial transmission. Due to the transmitted clock, it is not necessary to introduce a protocol with start and stop bits in the synchronous data transmission via a serial line. Therefore, there is no overhead over the payload.
  • asynchronous transmission there is a hardware-side check of the communication by parity bits. This can be done in synchronous communication in the soft- ware protocol.
  • FIG. 8 shows latencies L (latency) over the data word number W (Word) for a synchronous serial data transmission according to the invention of 37.5 MBaud, which the TriCore TM controller supports.
  • L latency
  • W data word number
  • FIG. 8 shows latencies L (latency) over the data word number W (Word) for a synchronous serial data transmission according to the invention of 37.5 MBaud, which the TriCore TM controller supports.
  • the 128-bit data for the injection from the microcontroller MC to the companion chip CC can be transmitted with all the software protocols described above within the real-time requirements. An optimized access is not necessary here. However, due to the lack of prioritization, burst accesses should only be performed during the boot process and not during operation. It turns out that for 2 times 64 bit data at a transmission rate of 20 MBaud, a latency of 10 ⁇ s for asynchronous transmission is just reachable. Another data transfer is not possible.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a companion chip CC according to the invention for clarifying its hardware architecture.
  • the number and internal structure of the modules is scalable for different engines and vehicle classes.
  • the figure shows the architecture for a 4 cylinder diesel engine.
  • the companion chip CC consists of two bus domains D-MP (Domain Microprocessor) and D-AE (Domain Automotive Electronics), whose busses B-AE (Bus-Automotive Electronics), B-FIFO (Bus-FIFO ) and B-MP (Bus-Micro Processor) are connected to each other via a bus bridge B (bridge). This allows a microprocessor MP (MicroProcessor) to be replaced without affecting the hardware architecture in the AE bus domain.
  • D-MP Domain Microprocessor
  • D-AE Domain Automotive Electronics
  • B-AE Bus-Automotive Electronics
  • B-FIFO Bus-FIFO
  • B-MP Bus-Micro Processor
  • GTM Generic Timer Module
  • GTM Generic Timer Module
  • GTM includes the companion chip CC modules for communication with the outside world ADC (Analog / Digital Controller), SPI (Serial Peripheral Interface), RL (Reset Logic), D (debugger) and signal processing SP (Signal Processor) and IFP (Integrated Filter Processor).
  • ADC Analog / Digital Controller
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • RL Reset Logic
  • D debugger
  • signal processing SP Signal Processing SP
  • IFP Integrated Filter Processor
  • the microcontroller MC (not shown) is connected via an SPI slave interface SPI-S (SPI slave).
  • SPI slave SPI slave interface
  • the control of external injection ICs then differs in the diesel and gasoline segments.
  • the diesel engine uses CYx components. These are usually equipped with more intelligence and therefore more expensive. They are connected via an SPI master interface SPI-M (SPI master).
  • SPI master SPI master interface
  • CJx building blocks used. These are simple ICs (Integrated Circuits) that require more control from the outside. Connection options for power amplifiers (H-bridges) exist both via SPI and via MSC (Micro Second Channel).
  • an interpreter module I which carries out the protocol conversion for the communication between microcontroller MC and companion chip CC.
  • the interpreter I unpacks incoming data packets from the microcontroller and either writes them into first-in-first-out modules FIFOx that can implement different request priorities, or makes direct requests over the AE bus to the modules of the companion chip CC.
  • the interpreter I In the case of asynchronous read accesses, ie read accesses which the microcontroller MC sends but does not actively wait for, the interpreter I must provide the result of the request with an ID, by means of which the microcontroller MC can identify the answer.
  • the interpreter I for the interrupt generation to the microcontroller MC and. responsible for the timely transmission of time-critical data.

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Abstract

Kommunikationsverfahren und Schnittstelle zwischen einem Begleit-Chip (CC) und einem Mikrokontroller (MC), bei der ein Kommunikationsprotokoll übertragen wird, mit einer ersten Gruppe von Daten (10), die zum direkten, nicht echtzeitkritischen Zugriff auf den Chip (CC) herangezogen werden, und einer zweiten Gruppe von Daten (20), auf deren Basis ein echtzeitkritischer Zugriff auf den Chip (CC) erfolgt, wobei die Datengruppen (10, 20) einen jeweiligen Operationscode (OC) aufweisen, dessen Länge in der zweiten Datengruppe (20) kürzer als in der ersten Datengruppe (10) ist, und die jeweilige Datengruppe (10, 20) über das Bit-Muster des Operationscodes (OC) identifizierbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Kommunikationsverfahren und Schnittstelle zwischen einem Begleit-Chip und einem Mik- rocontroller
Stand der Technik
Die vorliegenden Erfindung betrifft die Kommunikation zwischen einem Begleit-Chip und einem Mikrokontroller. Der Begleitchip wird im Folgenden auch als Companion-Chip be- zeichnet.
Bei Motorensteuerungen für Kraftfahrzeuge werden zur Realisierung z.B. einer Einspritzfunktion zwischen einem Prozessorkern PCP (Peripheral Control Processor) und Peripheriekomponenten nur die Information über Einspritzstart und dem Winkel ausgetauscht, d.h. wann eingespritzt werden soll. Der Rest wird in einer Regelschleife unabhängig vom PCP gelöst. Aus der Drehzahl und Position des Motors wird die Dauer und Menge der Einspritzung berechnet.
Die Figur 1 zeigt einen bekannten Regelkreis für die Einspritzfunktion, mit einem TriCo- re™ -Controller zur Ansteuerung eines Typ CY371 bzw. CY372 Einspritz- 1 Cs IC-I (Integra- ted Circuit - Injection). Kurz vor der Einspritzung wird ein Raildruck gemessen, damit die Einspritzung möglichst präzise erfolgen kann. In einem ersten Schritt Sl (Step 1) wird dieser Raildruck direkt über einen Analog/Digital-Wandler ADC (Analog/Digital-Controller) eingelesen und in einem zweiten, weiteren Schritt S2 (Step 2) dem PCP zur Berechnung von Einspritzparametern zur Verfügung gestellt. Dieser übermittelt die berechneten Parameter in einem dritten Schritt S3 (Step 3) über eine Schnittstellenkombination SSC (Serial Synchron Controller) und SPI (Serial Peripheral Interface Controller) an den Einspritz-IC. In einem vierten Schritt S4 (Step 4) startet bzw. stoppt ein Zeitgeber oder Timer GPTA (General Purpose Timer Array) die Einspritzung in Zylinder Cl ... C3 bzw. C4 ... C6 (Cy- linder 1 ... 6) über diesen zugeordnete Bänke Bl und B2 (Bank 1 und 2). Ein ähnlicher Regelkreis ergibt sich in Bezug auf eine Drehzahlerfassung. Die Bandbreite der SPI-Schnittstelle zwischen TriCore™-Controller und CY37x erweist sich allerdings immer mehr als Problem. Momentan werden 2 MBaud an Daten im Burst- Modus übertragen. Als Grund für die Begrenzung des Durchsatzes für die SPI- Schnittstelle auf 2MBaud können kapazitive Effekte eine Rolle spielen. Da der Kontroller bis zu sieben Slaves bedienen muss, ist die Zeit für den Flankenhochlauf in der Leitung sehr lang. Dies mag möglicherweise auch an den zu schwachen Treibern im Kontroller liegen. Die Begrenzung der Bandbreite kann aber auch an der Software liegen.
Diese Problematik stellt sich nicht anders bei der Kommunikation zwischen einem Be- gleitprozessor und einem Mikrokontroller, deren schneller Kopplung eine besondere Bedeutung zukommt.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und kostengünstige Schnittstelle zwischen einem Begleit-Chip und einem Mikrokontroller zur Verfügung zu stellen, die gleichzeitig eine erhöhte Datenübertragungsrate erlaubt.
Diese Aufgabe wird zunächst durch ein Kommunikationsverfahren zwischen einem Be- gleit-Chip und einem Mikrokontroller gelöst, bei der ein Kommunikationsprotokoll übertragen wird, mit einer ersten Gruppe von Daten, die zum direkten, nicht echtzeitkritischen Zugriff auf den Chip herangezogen werden, und einer zweiten Gruppe von Daten, auf deren Basis ein echtzeitkritischer Zugriff auf den Chip erfolgt, wobei die Datengruppen einen jeweiligen Operationscode aufweisen, dessen Länge in der zweiten Datengruppe kürzer als in der ersten Datengruppe ist, und die jeweilige Datengruppe über das Bit-
Muster des Operationscodes identifizierbar ist.
Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass über das Kommunikationsprotokoll neben einem direkten einfachen Zugriff und einem Burst-Zugriff auf den Begleit-Chip oder Companion-Chip auch ein geschwind igkeitsoptimierter Zugriff möglich ist. Dieses Verfahren eröffnet die Möglichkeit, eine synchrone oder alternativ eine asynchrone serielle Schnittstelle zur Übertragung der Daten zu nutzen. Im Vergleich zu einer schnelleren parallelen Schnittstelle werden dabei deutlich weniger PINs benötigt, was platzsparender, d.h. einfacher realisierbar und damit auch kostengünstiger ist. In Ab- hängigkeit von weiteren Geschwindigkeitsanforderungen kann das Verfahren sowohl in Hardware als auch in Software implementiert sein. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.
Danach ist es in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass das Bit-Muster des Operationscodes eine Angabe darüber enthält, ob die erste Gruppe von Daten zu einem einfachen Zugriff oder zu einem Burst-Zugriff auf den Begleit-Chip herangezogen wird. Über den zusätzlichen Burst-Modus wird damit auch ein beschleunigter direkter Zugriff auf die Daten möglich.
In bevorzugter Weise enthält das Bitmuster des Operationscodes eine Angabe darüber, ob ein direkter Zugriff auf Module oder FIFOs des Chips durchgeführt wird. Damit sind bestimmte Module eines Companion-Chips explizit adressierbar.
Bevorzugt ist es zudem, wenn das Bit- Muster des Operationscodes eine Angabe enthält, welche die Ergebnisse eines asynchronen lesenden Zugriffs kennzeichnet, und über die der Zugriff identifizierbar ist. Damit lassen sich z.B. Antworten des Companion-Chip auf nebenläufige Leseabfragen eines Mikrocontrollers zuordnen und verwalten.
Das vorstehende Verfahren kann in ein Computer- Programm eingebettet sein, das in den internen Speicher eines digitalen Computer-Systems ladbar ist. Das Programm umfasst dabei Softwarecode-Teile zum Durchführen des Verfahrens, wenn das Computer- Programm auf dem Computer-System abläuft. Diese softwaremäßige Realisierung des Verfahrens lässt insbesondere die Nutzung standardisierter Mikrokontroller zu dessen Implementierung zu.
Das Verfahren kann auch als Computer-Programm-Produkt ausgebildet sein, das ein Computer-lesbares Medium umfasst, welches Programmanweisungen enthält, die durch einen Computer ausführbar sind, und bei dem die Programmanweisungen das vorstehend genannte Computer-Programm enthalten. Damit ist das Verfahren besonders leicht auf andere Computer-Systeme übertragbar.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch durch eine Kommunikationsschnittstelle zwischen einem Begleit-Chip und einem Mikrokontroller gelöst, die zur Durchführung des Kommunikationsverfahrens ausgebildet ist.
Auf Grund des schnellen Zugriffsverfahrens besteht ein wesentlicher Punkt der erfindungsgemäßen Kommunikationsschnittstelle in deren Offenheit gegenüber breiten Stan- dards. Damit kommt eine große Anzahl möglicher Mikrokontroller für die Verwendung in Steuergeräten in Frage. Grundsätzlich bestehen dabei zwei Möglichkeiten für die Auswahl der Schnittstelle.
Die erste Möglichkeit besteht darin, eine parallele Schnittstelle mit Daten-, Adress- und Kontrollsignalen zu implementieren. Eine solche Schnittstelle hat den Vorteil, dass hohe Datenübertragungsraten zwischen Mikrokontroller und Companion-Chip erzielt werden können. Sie hat aber den Nachteil, dass eine parallele Schnittstelle sehr viele Pins benötigt. So besitzt die EBU (External Broadcasting Unit) des TriCore™-Controllers beispiels- weise vierzig Pins für die Anbindung externer Peripheriekomponenten. Darüber hinaus können dann nur noch Mikrokontroller berücksichtigt werden, die eine externe parallele Schnittstelle besitzen. Zukünftige Mikroprozessoren werden aber nur noch eine Punkt-zuPunkt-Verbindung zum Flash haben und keine weiteren Teilnehmer auf diesem Bus unterstützen.
Eine zweite Möglichkeit für die Anbindung des Companion-Chip besteht darin, eine serielle Schnittstelle zu verwenden. Diese Schnittstelle hat den Vorteil, dass sie sehr weit verbreitet ist und faktisch jeder Mikroprozessor über eine oder mehrere synchrone und asynchrone serielle Schnittstellen verfügt. Der Nachteil dieser Schnittstelle liegt in ihrer einge- schränkten Bandbreite, der fehlenden Priorisierung von Anfragen und es können
EMV(Elektromagnetische Verträglichkeit)-Probleme auftreten.
Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kommunikationsschnittstelle sind in den Unteransprüchen 8 bis 11 angegeben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kommunikationsschnittstelle zur synchronen seriellen Übertragung der Daten ausgestaltet ist. Damit wird die Auswahl des Mikrocontrollers durch die Schnittstelle des Companion-Chip nicht eingeschränkt und die Kosten für das Gesamtsystem werden gering gehalten. Die oben er- wähnten Nachteile serieller Schnittstellen werden durch die Implementierung des erfindungsgemäße Verfahrens beseitigt. Es wird deshalb auf der seriellen Schnittstelle ein geeignetes Software -Protokoll aufgesetzt und eine entsprechende Hardware- Unterstützung des Protokolls im Companion-Chip realisiert. Grundsätzlich kann das Protokoll aber auch als Software im Companion-Chip realisiert sein. Zur Unterstützung eines optimierten Zugriffs ist es in beiden Fällen von Vorteil, wenn die Schnittstelle zum Verhindern eines anderen Zugriffs neben einem echtzeitkritischen Zugriff ausgebildet ist. In bevorzugter Weise ist die Schnittstelle für den direkten Zugriff des Mikrocontrollers auf einen Speicher des Begleit-Chips ausgestaltet. Dadurch kann z.B. eine Datenspiegelung zwischen Mikroprozessor und Companion-Chip vermieden werden, die eine erhöhte Bandbreite der Verbindung erfordern würde.
Bevorzugt ist es zudem, dass die Schnittstelle für eine Übertragung der Daten in einer Zeitspanne von höchstens 5 μs bis 10 μs ausgebildet ist. Diese Zeitspanne bezeichnet die Zeitdauer, in der die Daten übertragen werden, wobei die Übertragungsrate bei ungefähr 20 MHz entsprechend einer Periodendauer von 5 ns liegt. Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, soll für die Kommunikation zwischen Mikrokontroller und Companion-Chip eine serielle Schnittstelle verwendet werden, da dadurch die Freiheitsgrade für die Auswahl des Controllers ansteigen. Mit der genannten Bandbreite kann eine solche Schnittstelle dabei eine Latenzzeit für die Übertragung der Daten zur Messung und Regelung eines Raildrucks erfüllen.
Die vorstehende Aufgabe wird auch durch einen Begleit-Chip gelöst, bei dem ein Hardware-Interpreter-Modul zum Verarbeiten des erfindungsgemäßen Kommunikationsprotokolls vorgesehen ist.
Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Begleit-Chips besteht dabei darin, dass eine schnelle Protokollumsetzung möglich ist, ohne dass durch diese Art der Implementierung eine Einschränkung hinsichtlich verwendbarer Mikroprozessoren entsteht.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Begleit-Chips sind in den Unteran- Sprüchen 13 und 14 angegeben.
Danach ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass das Hardware- Interpreter-Modul zum Modifizieren des Operationscodes der zweiten Gruppe von Daten ausgebildet ist. Dadurch kann zwischen Mikrokontroller und Companion-Chip eine echt- zeitkritische Kommunikation mit kürzerem Operationscode implementiert werden, der erst im Companion-Chip wieder umgesetzt wird.
Bevorzugt ist es dabei, wenn der Begleit-Chip eine Funktion zum Verarbeiten von Drehzahldaten, Einspritzdaten und/oder Zünddaten aufweist, um die Steuerungsaufgaben des Mikrocontrollers wirksam zu unterstützen. Der Mikrokontroller ist bevorzugt mit einem Software-Interpreter-Modul zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet, dass seine Anpassung an den erfindungsgemäßen Companion-Chip erlaubt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäße Kommunikationsverfahren und der Begleit-Chip werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Figur 1 einen bekannten Regelkreis für die Einspritzfunktion, mit einem TriCore™- Controller zur Ansteuerung eines Typ CY371 bzw. CY372 Einspritz-Ics;
Figur 2A eine gewünschte Regelung zwischen einem Begleit-Chip und einem Mikro- kontroller, bei der eine Einspritzdauer auf einen aktuellen Raildruck angepasst wird;
Figur 2B ein Diagramm, in dem das ungefähre zeitliche Verhalten der gewünschten
Regelung aus Figur 2A wiedergegeben ist;
Figur 4A eine erfindungsgemäße Kodierung des Operationscodes für einen direkten einfachen Zugriff auf den Begleit-Chip;
Figur 4B eine erfindungsgemäße Kodierung des Operationscodes für einen direkten Burst-Zugriff auf den Begleit-Chip;
Figur 5 eine erfindungsgemäße Kodierung des Operationscodes für einen direkten Burst-Zugriff auf FIFOs des Begleit-Chips;
Figur 6 eine erfindungsgemäße Adressumsetzung des Operationscodes bei einem echtzeitkritischen Zugriff auf den Begleit-Chip;
Figur 7 das grundlegende Prinzip der synchronen seriellen Kommunikation am Beispiel eines Mikrocontrollers und eines Begleit-Chips;
Figur 8 zeigt Latenzzeiten über der Datenwortanzahl für eine erfindungsgemäße synchrone serielle Datenübertragung mit 37,5 Mbaud, und Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Begleit-Chips CC zur Verdeutlichung seiner Hardware- Architektur.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt einen bekannten Regelkreis für die Einspritzfunktion, mit einem TriCo- re™ -Controller zur Ansteuerung eines Typ CY371 bzw. CY372 Einspritz- 1 Cs IC-I (Integra- ted Circuit - Injection), wie er schon einleitend beschrieben wurde. Die Bandbreite der SPI-Schnittstelle zwischen TriCore™-Controller und CY37x erweist sich dabei als Problem. Bei der Kommunikation zwischen einem Companion-Chip und einem Mikrokontroller stellt sich diese Problematik nicht anders.
Im Folgenden sollen deshalb zunächst die Anforderungen an die eine Kommunikations- Schnittstelle zwischen einem Mikrokontroller und einem Begleit-Chip aus Sicht der Funktionen Drehzahl und Einspritzung aufgezeigt, bevor auf die Implementierung der erfindungsgemäßen Schnittstelle näher eingegangen wird.
Bei der Drehzahlerfassung stehen bei 60 Zähnen und 10.000 U/min pro Zahn 100 μs zur Verfügung, bei denen die Zeitbasis eines Timers neu aufgesetzt werden muss. In Worst- Case Szenarien verkürzt sich diese Zeit auf 25 μs. Dies ist in Bereichen mit speziellen Anforderungen der Fall, die Zahnräder mit bis zu 147 Zähnen verwenden. Es müssen dabei die Daten Zahnzähler mit 16 Bit, Index mit 16 Bit, Zeitstempel mit 24 Bit und Winkelstempel mit 24 Bit übertragen werden. Die Daten werden heute mit 3 mal 32 Bit zum Companion-Chip übertragen. Optimiert wäre die Übertragung mit 80 Bit möglich. Die Cl- bertragung ist notwendig, da die Drehzahl-Software sehr viele Applikationsdaten benötigt. Dabei findet die Kommunikation für die Drehzahlfunktion hauptsächlich vom Companion- Chip zum Mikrokontroller hin statt. Durch Verlagerung der Drehzahlfunktion in den Companion-Chip können 5-6 % der Rechenleistung bei höchster Drehzahl eingespart werden.
Bei der Einspritzsteuerung muss in beide Richtungen kommuniziert werden. Der Grund sind Applikationsdaten, die sich im (Flash-)Speicher des Mikrocontrollers befinden. Heute sind schon Teile dieser Daten in der Nähe des PCP zu finden, was aber Probleme bereitet. Zur Erhöhung der Sicherheit sind Prüfmechanismen im Kommunikationsprotokoll zwi- sehen Mikrokontroller und Companion-Chip von Vorteil. Ein Parity-Check würde ausreichen, da auch eine Einspritzung verloren gehen kann. Für die Einspritz- Funktion werden die folgenden Anforderungen an die Kommunikationsschnittstelle zwischen M ikro kontroller und Companion-Chip gestellt.
Es müssen 2,5 KB RAM Daten gespiegelt werden, oder es muss ein Eingriff in den Spei- eher des Companion-Chips über die Kommunikationsschnittstelle möglich sein. . Aufgrund der eingeschränkten Bandbreite soll ein Zugriff des Mikrocontrollers in den Speicherbereich des Companion-Chips ermöglicht werden.
Die Einspritzdauer hängt von der Messung des Raildrucks ab, was die Erfüllung harter Echtzeitanforderungen erfordert. Die Zeit für die Datenübertragung liegt zwischen 5 μs und 10 μs. Die restliche Zeit wird für die Berechnung des Regelalgorithmus benötigt.
Bei 5000 Umdrehungen, vier Zylindern und drei Einspritzungen entsteht eine BIP(Begin of Injection Point)-Datenrate von 0,8 Mbi1/s. Die Laufzeit für die BIP-Erkennung beträgt 30- 60 μs. Zukünftig soll auch ein EIP(End of Injection Point) gefunden werden, wodurch sich die Werte verdoppeln.
Die Figur 2A zeigt eine gewünschte Regelung zwischen einem Begleit-Chip CC (Companion-Chip) und einem Mikrokontroller MC (MicroController), bei der eine Einspritzdauer AD (Activation Duration) auf einen aktuellen Raildruck ADC-P (Analog/Digital Controller - Pressure) angepasst wird. Über die Winkeluhr eines Zeitgebers GPTA in dem Companion-Chip CC wird zunächst eine Messwertaufnahme ADC-S (Analog/Digital Controller - Sampling) angestoßen, was durch den schwarzen Blitz angezeigt ist. Ist diese Messung ADC-S abgeschlossen, löst der ADC einen dynamischen Interrupt an den Mikrokontroller MC aus, was durch einen weißen Blitz dargestellt ist. In dessen Folge werden 32 Bit Daten in ungefähr 5 μs bis 10 μs von dem Companion-Chip CC an den Mikrokontroller MC übertragen. An dem Kontroller MC wird dann die Berechnung der Einspritzdauer AD als Funktion f (funetion) einer Kraftstoffmengenanforderung Q (Quantity) und des Raildrucks ADC-P durchgeführt. Das Ergebnis wird als 2 mal 64 Bit Daten in ungefähr 5 μs bis 10 μs von dem Kontroller MC an den Companion-Chip CC zurückübertragen, der schließlich die
Ansteuerung der Ventile eines Motors über die Dauer AD hinweg vornimmt.
Die Figur 2B zeigt ein Diagramm, in dem das ungefähre zeitliche Verhalten der Regelung aus Figur 2A wiedergegeben ist. Eingetragen ist dabei der Raildruck ADC-P über der Zeit t (time). Zwischen Aufnahme der Messung ADC-S zum Zeitpunkt des schwarzen Blitzes und dem Beginn der Ansteuerung der Ventile liegen dabei 400 μs. Innerhalb dieser Zeit wird ab dem Zeitpunkt des weißen Blitzes die Berechnung der Einspritzdauer AD am Mik- rokontroller MC vorgenommen.
Die Figur 3A zeigt ein erfindungsgemäßes Kommunikationsprotokoll für den direkten Zugriff auf einen Companion-Chip CC. Das Protokoll ist dabei in zwei Datengruppen 11 und 12 aufgeteilt. In der ersten Gruppe 11 wird mit einfachen Zugriffen und Burst- Zugriffen die nicht echtzeitkritische Kommunikation mit dem Companion-Chip CC realisiert. Daneben wird für Bu rst- Zugriffe ein optimiertes Protokoll 12 eingeführt. Beide Varianten sind in Figur 3A dargestellt. Ein Rahmen des Protokolls besteht aus einem Kopf und aus Daten DO, Dl ... Dx variabler Länge L (Length), die durch einen Operationscode OC (Operation Code) definiert sind. Beim direkten Zugriff besteht der Operationscode OC aus 32 Bit.
Die Figur 3B zeigt ein erfindungsgemäßes Kommunikationsprotokoll für den echtzeitkri- tisch optimierten Zugriff auf einen Companion-Chip CC. Dabei ist eine zweite Datengruppe 20 vorgesehen, deren Operationscode OC eine Breite von 8 Bit aufweist und dem Daten DO ... Dx folgen. Die echtzeitkritische Kommunikation wird durch eine logische 0 in Bit
7 des Operationscodes OC identifiziert. Durch den im Gegensatz zum direkten Zugriff auf
8 Bit verkürzten Operationscode OC des optimierten Zugriffs wird das Datenaufkommen zwischen Mikrokontroller MC und Companion-Chip CC reduziert.
Insgesamt wird durch ein solches Protokoll die erforderliche Bandbreite auf einer seriellen Verbindung erreicht. Die Umsetzung des Protokolls ist im Companion-Chip CC durch ein Modul in Hardware implementiert, da so ein Mikroprozessor im Companion-Chip CC von dieser Aufgabe entlastet wird, und da das Kommunikationsprotokoll für die Anbindung des
Mikrocontrollers fest vorgegeben ist. Auf der Seite des Mikrocontrollers MC muss das Protokoll in Software implementiert werden, um dort auf einer standardisierten Schnittstelle aufsetzen zu können.
Die Figur 4A zeigt eine erfindungsgemäße Kodierung des Operationscodes OC für einen direkten einfachen Zugriff auf den Begleit-Chip CC. Direkte Zugriffe sind durch eine logische 1 im Operationscode- Bit 31 gekennzeichnet, wobei der einfache Zugriff weiterhin durch eine 0 in Bit 30 und ein Adressinkrement von 0 in Bit 29 definiert ist. Es folgen Angaben für Schreib/Lesezugriff R/W (Read/Write) in Bit 28, ein Format F (Format) in Bits 26 und 27, eine Identnummer ID (Identification Number) in Bits 20 bis 25 und eine Adresse A (Address) in Bits 16 bis 19 und in Bits 0 bis 15. Die Figur 4B zeigt eine erfindungsgemäße Kodierung des Operationscodes OC für einen direkten Burst-Zugriff auf den Begleit-Chip CC. Dieser ist auch hier durch eine logische 1 im Operationscode- Bit 31 gekennzeichnet, wobei eine weitere Definition über eine 1 in Bit 30 und ein Adressinkrement von 1 in Bit 29 definiert ist. Die weiteren Angaben entspre- chen denen der Figur 4A.
Die Codierung beider direkter Zugriffe erfolgt damit über die Operationscode- Bits 31 und 30. Bit 28 identifizierte einen Lese- (0) oder Schreibzugriff (1) auf den Companion-Chip CC. Mit dem Format wird spezifiziert, ob der Zugriff Byte, Halbwort oder Wortbreite hat. Die ID wird zur Identifikation von Antworten des Companion-Chip CC auf nebenläufige Leseanfragen des Mikrocontrollers MC genutzt. Für die Adressierung der Module und Speicherbausteine des Companion-Chip CC steht ein 20- Bit- Adressraum zur Verfügung. Für Bu rst- Zugriffe folgt dem Operationscode OC ein Feld, welches die Anzahl der Datenworte definiert, die in dem Übertragungsrahmen einer Kommunikation zwischen Mikrokon- troller MC und Companion-Chip CC folgen. Eine genaue Spezifikation der Breite des Feldes kann abhängig von der spezifischen Anwendung vorgenommen werden.
Damit sind sowohl direkte wie optimierte Zugriffe auf Module des Companion-Chips CC möglich. Zudem lassen sich aber auch bestimmte Module des Chips CC adressieren.
Die Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Kodierung des Operationscodes OC für einen direkten Burst-Zugriff auf FIFOs des Begleit-Chips CC. Die Codierung dieser Zugriffe erfolgt über Operationscode- Bits 30 und 29. Das Adressfeld A enthält dann die Adresse des FIFO-Stacks, auf den der Burst-Zugriff erfolgen soll.
Die Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Adressumsetzung des Operationscodes OC bei einem echtzeitkritischen Zugriff auf den Begleit-Chip CC. Zur Reduzierung des Datenaufkommens zwischen Mikrokontroller MC und Companion-Chip CC ist für die echtzeitkritische Kommunikation ein optimierter Zugriff implementiert, dessen Operationscode aus 8 Bit besteht. Innerhalb des Companion-Chip CC wird hier eine Umsetzung des Operationscodes auf 32 Bit durchgeführt. Die Identifikation des optimierten Zugriffs erfolgt über Bit 7 des Operationscodes, der mit 0 initialisiert ist. Bit 6 spezifiziert eine Lese- (0) oder Schreibzugriff (1). Die Bits 5 ... 0 kodieren einen Index ID in eine Tabelle T (Table), die konfigurierbar ist und genauere Informationen über den Zugriff auf den Companion-Chip CC enthält. Dort werden Format F und Länge L des Zugriffs sowie eine Adresse A des angesprochenen Moduls spezifiziert. Auf den Inhalt der Adressumsetzungstabelle T kann vom Mikrokontroller MC schreibend und lesend zugegriffen werden. Die Tabelle ist Bestandteil eines Interpreters des Companion-Chips CC.
Alle heute gängigen Mikrokontroller besitzen eine synchrone serielle Schnittstelle SPI, die mit einer höheren Taktfrequenz betrieben Werden könnte.
Die Figur 7 zeigt das grundlegende Prinzip der synchronen seriellen Kommunikation am Beispiel eines Mikrocontrollers MC und eines Begleit-Chips CC. Beide weisen einen Datenpuffer B (Buffer) und einen Zeitgeberbaustein CIk (Clock) auf. Vom Mikrokontroller MC wird dabei neben einem Datensignal MOSI (MasterOut/Slaveln) noch ein Takt- und
ChipSelect-Signal CLK_0 (Clock 0) bzw. CS (ChipSelect) zum Chip CC hin übertragen. Darüber hinaus wird ein zweites Signal MISO (Masterln/SlaveOut) dazu verwendet, Daten vom Chip CC zum Kontroller MC zu übertragen. Aus diesem Grund werden für eine synchrone serielle Übertragung drei Signale zuzüglich der Anzahl der ChipSelect-Signale benötigt. Aufgrund des übertragenen Taktes ist es bei der synchronen Datenübertragung über eine serielle Leitung nicht notwendig ein Protokoll mit Start- und Stoppbits einzuführen. Deshalb entfällt hier der Overhead gegenüber den Nutzdaten. Auf der anderen Seite ist bei der asynchronen Übertragung eine hardwareseitige Überprüfung der Kommunikation durch Paritätsbits gegeben. Dies kann bei der synchronen Kommunikation im Soft- wäre- Protokoll durchgeführt werden.
Die Figur 8 zeigt Latenzzeiten L (Latency) über der Datenwortanzahl W (Word) für eine erfindungsgemäße synchrone serielle Datenübertragung mit 37,5 MBaud, die der TriCo- re™ -Controller unterstützt. Wie aus der Figur zu erkennen ist, können die 128 Bit Daten für die Einspritzung vom Mikrokontroller MC zum Companion-Chip CC mit allen zuvor beschriebenen Software- Protokollen im Rahmen der Echtzeitanforderungen übertragen werden. Ein optimierter Zugriff ist hier nicht notwendig. Allerdings sollten Burst-Zugriffe aufgrund der fehlenden Priorisierung nur während des Bootvorgangs und nicht im laufenden Betrieb durchgeführt werden dürfen. Es zeigt sich, dass für 2 mal 64 Bit Daten bei einer Übertragungsrate von 20 MBaud eine Latentzeit von 10 μs bei asynchroner Übertragung gerade erreichbar ist. Ein anderer Datentransfer ist dabei nicht möglich. Bei 37,5 MBaud synchroner Übertragung ist ein optimierter Zugriff nicht notwendig. Eine Latenzzeit von 10 μs ist bei synchronem Zugriff gesichert für 14 Mbaud mit einem optimiertem Zugriff OZ, für 19 Mbaud mit einem Burst-Zugriff BZ 32 (direkt) und BZ 8 (optimiert), und für 26 Mbaud mit direktem Zugriff DZ. Das bedeutet, dass für die Kommunikation zwischen Mikrokontroller MC und Companion-Chip CC eine synchrone serielle Schnittstelle mit unge- fähr 20 MBaud benötigt wird, um die Anforderungen der Anwendung für die Drehzahlerfassung und Einspritzung zu erfüllen.
Wie schon vorstehend erwähnt wurde, bietet die Kommunikation über eine synchrone serielle Schnittstelle keine hardwareseitige Unterstützung für Paritätsbits. Dies hat den Vorteil, dass eine höhere Nutzdatenrate erzielt werden kann, auf der anderen Seite reduziert sich dadurch die Sicherheit. Es kann aber ein Paritätsmechanismus über SPI auch in Software implementiert werden. Neben Paritätsbits gibt es darüber hinaus für die SPI- Schnittstelle noch die beiden Möglichkeiten, gesendete Daten von einem Master zurück- zulesen oder einen CRC (Cyclic Redundancy Check) in einer Nachricht zu verpacken.
Die Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Begleit-Chips CC zur Verdeutlichung seiner Hardware- Architektur. Die Anzahl und interne Struktur der Module ist für unterschiedliche Motoren und Fahrzeugklassen skalierbar. Die Figur zeigt die Architektur für einen 4 Zylinder Dieselmotor. Der Companion-Chip CC besteht aus zwei Bus-Domänen D-MP (Domain- Micro Processor) und D-AE (Domain- Automotive Electronics), deren Busse B-AE (Bus-Automotive Electronics), B-FIFO (Bus- FIFO) und B-MP (Bus- Micro Processor) über eine Busbrücke B (Bridge) miteinander verbunden sind. Dadurch kann ein Mikroprozessor MP (MicroProcessor) ausgetauscht wer- den, ohne dass dadurch die Hardware-Architektur in der AE-Bus-Domäne beeinflusst wird. Neben einem dedizierten Zeitgeberbaustein GTM (Generic Timer Module) beinhaltet der Companion-Chip CC Module zur Kommunikation mit der Außenwelt ADC (Analog/Digital Controller), SPI (Serial Peripheral Interface), RL (Reset Logic), D (Debugger) und zur Signalverarbeitung SP (Signal Processor) und IFP (Integrated Filter Processor).
Der Mikrokontroller MC (nicht gezeigt) wird über eine SPI-Slave-Schnittstelle SPI-S (SPI- Slave) angebunden. Die Ansteuerung externer Einspritz-ICs unterscheidet sich dann im Diesel- und Benzinsegment. Beim Dieselmotor werden CYx- Bausteine verwendet. Diese sind meist mit mehr Intelligenz ausgestattet und deshalb teurer. Sie werden über eine SPI-Master-Schnittstelle SPI-M (SPI-Master) angeschlossen. Bei Benzinmotoren werden
CJx-Bausteine verwendet. Dies sind einfache ICs (Integrated Circuits), die mehr Steuerung von außen benötigen. Anschlussmöglichkeiten für Leistungsendstufen (H-Brücken) bestehen sowohl über SPI als auch über MSC (Micro Second Channel).
Hinter der Schnittstelle SPI-S ist ein Interpreter-Modul I implementiert, welches die Protokollumsetzung für die Kommunikation zwischen Mikrokontroller MC und Companion-Chip CC vornimmt. Der Interpreter I entpackt ankommende Datenpakete vom Mikrokontroller und schreibt diese entweder in First-In-First-Out-Module FIFOx, die unterschiedliche Anfrage-Prioritäten implementieren können, oder stellt direkte Anfragen über den AE-Bus an die Module des Companion-Chip CC. Bei asynchronen Lesezugriffen, d.h. bei Lesezugriffen, die der Mikrokontroller MC zwar absetzt, auf die er aber nicht aktiv wartet, muss der Interpreter I das Ergebnis der Anfrage mit einer ID versehen, anhand derer der Mikrokontroller MC die Antwort identifizieren kann. Darüber hinaus ist der Interpreter I für die Interrupt-Generierung an den Mikrokontroller MC und . die rechtzeitige Übersendung zeitkritischer Daten verantwortlich.

Claims

Patentansprüche
1. Kommunikationsverfahren zwischen einem Begleit-Chip (CC) und einem Mikrokon- troller (MC), bei der ein Kommunikationsprotokoll übertragen wird, mit einer ersten Gruppe von Daten (10), die zum direkten, nicht echtzeitkritischen Zugriff auf den Chip (CC) herangezogen werden, und einer zweiten Gruppe von Daten (20), auf deren Basis ein echtzeitkritischer Zugriff auf den Chip (CC) erfolgt, wobei die Datengruppen (10, 20) einen jeweiligen Operationscode (OC) aufweisen, dessen Länge in der zweiten Datengruppe (20) kürzer als in der ersten Datengruppe (10) ist, und die jeweilige Datengruppe (10, 20) über das Bit- Muster des Operationscodes (OC) iden- tifizierbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bit- Muster des Operationscodes (OC) eine Angabe darüber enthält, ob die erste Gruppe von Daten (10) zu einem einfachen Zugriff (11) oder zu einem Burst-Zugriff (12) auf den Begleit-Chip (CC) herangezo- gen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Bitmuster des Operationscodes (OC) eine Angabe darüber enthält, ob ein direkter Zugriff auf Module oder FIFOs des Chips (CC) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Bit- Muster des Operationscodes (OC) eine Angabe enthält, welche die Ergebnisse eines asynchronen lesenden Zugriffs kennzeichnet, und über die der Zugriff identifizierbar ist.
5. Computer-Programm, das in den internen Speicher eines digitalen Computer-
Systems ladbar ist, umfassend Softwarecode-Teile zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, wenn das Computer-Programm auf dem Computer-System abläuft.
6. Computer-Programm-Produkt umfassend ein Computer-lesbares Medium, das Programmanweisungen enthält, die durch einen Computer ausführbar sind, und bei dem die Programmanweisungen ein Computer- Programm nach Anspruch 5 enthalten.
7. Kommunikationsschnittstelle zwischen einem Begleit-Chip (CC) und einem Mikro- kontroller (MC), die zur Durchführung des Kommunikationsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
8. Schnittstelle nach Anspruch 7, die zur synchronen seriellen Übertragung der Daten (10, 20) ausgestaltet ist.
9. Schnittstelle nach Anspruch 8, die zum Verhindern eines anderen Zugriffs neben einem echtzeitkritischen Zugriff ausgebildet ist.
10. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, die für den direkten Zugriff des Mik- rocontrollers (MC) auf einen Speicher (M) des Begleit-Chips (CC) ausgestaltet ist.
11. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 7 bis 10, die zur Übertragung der Daten (10, 20) in einer Zeitspanne von höchstens 5 μs bis 10 μs ausgebildet ist.
12. Begleit-Chip (CC), bei dem ein Hardware-Interpreter-Modul (I) zum Verarbeiten des Kommunikationsprotokolls nach einem der Ansprüche 1 bis 4 vorgesehen ist.
13. Chip (CC) nach Anspruch 12, bei dem das Hardware-Interpreter-Modul (I) zum Modifizieren des Operationscodes (OC) der zweiten Gruppe von Daten (20) ausgebil- det ist.
14. Chip (CC) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, der eine Funktion zum Verarbeiten von Drehzahldaten, Einspritzdaten und/oder Zünddaten aufweist.
15. Mikrokontroller (MC) mit einem Software-Interpreter-Modul zur Verarbeitung des
Kommunikationsprotokolls nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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