WO2011072662A1 - Überwachungsrechner in einem steuergerät - Google Patents

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WO2011072662A1
WO2011072662A1 PCT/DE2010/001492 DE2010001492W WO2011072662A1 WO 2011072662 A1 WO2011072662 A1 WO 2011072662A1 DE 2010001492 W DE2010001492 W DE 2010001492W WO 2011072662 A1 WO2011072662 A1 WO 2011072662A1
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monitoring
computer
function
monitoring computer
control
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PCT/DE2010/001492
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Inventor
Malte Jacobi
Edwin BÖHM
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic Gmbh
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Priority to US13/515,327 priority patent/US9068527B2/en
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    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
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    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2403—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially up/down counters

Definitions

  • the invention relates to a monitoring computer for monitoring a processor, a processor and a method for monitoring a processor according to the preambles of the independent claims.
  • the power control control unit has only a single computer element.
  • the computer element carries out both the shutdown path control and the monitoring. Operational safety and availability are ensured by the fact that at least two independent levels are provided in a single computer element for the control and monitoring, wherein the functions for power control are determined in a first level and in a second level, in particular in cooperation with a monitoring module, these functions and thus the functionality of the computer element itself are monitored.
  • DE 44 38 714 A1 describes a third level which carries out a sequence check of the second level.
  • This third-level monitoring significantly increases the reliability and availability of the controller.
  • the sequence control is carried out as a question and answer communication.
  • the 3-level monitoring concept (EGAS concept) is preferred
  • CONFIRMATION COPY Engine control units of vehicles used for monitoring electronic engine control systems The engine control unit consists of the so-called function computer and the monitoring computer. Function computers and monitoring computers communicate via a question and answer procedure. In addition, they have separate shutdown paths.
  • the level 1 comprises the actual function module for controlling the function of the drive unit of the vehicle. It is therefore also referred to as a functional level. It includes motor control functions, i.a. For the implementation of the requested engine torques, component monitoring, the diagnosis of the input and output variables as well as the control of the system reactions in the event of a detected error. Level 1 is executed on the function computer.
  • Level 2 also referred to as function monitoring level, comprises the security module and is also executed on the function computer. It recognizes the erroneous sequence of monitoring relevant scope of the function module of level 1, u. a. by monitoring the calculated moments or vehicle acceleration. In the event of a fault, system reactions are triggered, such as switching off safety-relevant output stages.
  • Level 2 is carried out in a hardware area of the function computer protected by level 3.
  • Level 3 also referred to as the computer monitoring level, comprises the monitoring module on an independent function computer with instruction set test, program sequence control, A / D converter test as well as cyclic and complete level 2 memory tests.
  • the monitoring module is executed on a function computer.
  • the monitoring computer independent of the function computer tests the proper execution of the program instructions of the function computer by means of a question and answer procedure. In the event of an error, the triggering of system reactions takes place independently of the function computer.
  • the entire operating and monitoring software is integrated in a control unit.
  • the monitoring concept can also be implemented in other vehicle control devices, in particular transmission control devices
  • Monitoring concepts are known from the prior art, in which a monitoring computer performs more than one program sequence check by means of a single monitoring unit (monitoring unit) in the function computer. In this case, this one monitoring unit must synchronize both the individual responses from the individual program flow control as well as the individual answers to form a total response. This error can occur both during synchronization and when assembling the answers.
  • the object is achieved by a monitoring computer having the features of the independent claim 1.
  • the processor essentially comprises a monitoring computer and a function computer.
  • a computing element is executed on the processor.
  • the computing element comprises three software program modules: a function module for function control of the force vehicle, a safety module for checking the function module and a monitoring module at least for checking the safety module.
  • the monitoring computer communicates with the monitoring module on the function computer by means of a question and answer procedure via an interface.
  • the monitoring computer and the function computer are designed as physically independent hardware components.
  • the monitoring computer comprises two functionally independent monitoring units, each being executed as hardware
  • Monitoring unit in the function computer by means of a corresponding, running as a software monitoring element each control for monitoring the proper execution of particular program commands of the function computer is executable.
  • the first monitoring unit uses the first monitoring element as the first control in the security module to perform a memory test and a program sequence check in particular. Furthermore, the second monitoring unit performs, by means of the second monitoring element as the second control in the monitoring module, in particular an instruction set test and an AD converter test.
  • the respective controls are carried out in so-called test paths. Particularly noteworthy is that when an error occurs in one of the two controls each an error counter is operable and when exceeding programmable error response thresholds regardless of the function module, a system response can be triggered by the monitoring module. Such a system reaction may be to bring the vehicle into a restricted limp-home mode which, for example, makes it possible to just roll out on the hard shoulder of a roadway.
  • the error count can be asymmetric, meaning that a wrong answer in the question-and-answer procedure is counted twice upwards, whereas a correct answer is simply counted down.
  • a so-called state machine for configuring the associated monitor unit is run through in the computing element.
  • a state machine is a behavioral model consisting of states, the so-called states, state transitions and actions.
  • a state stores the information about the past. It reflects the changes in input from system startup to the current time.
  • a state transition indicates a change in the state of the state machine and is described by logical conditions that must be met to enable the transition.
  • An action is the output of the state machine that occurs in a certain situation.
  • the corresponding monitoring unit is configured during initialization of the control unit in the computing element.
  • the associated state machine by means of the associated state machine, among other parameters, for example a response time and a response time window of the question-and-answer procedure as well as a switch-off threshold and a reset threshold are defined.
  • the parameters for each monitoring unit may differ. However, it is also conceivable that both monitoring units are configured identically.
  • the two monitoring units advantageously record the monitoring of the computing element by means of the respective monitoring element.
  • the outputs of the monitoring computer are designed in particular complementary. That is, if one output is high, the other is low. If the chip is destroyed, both outputs will most likely be either high or low. As a result, the safety-critical output stages are in the off state via the shutdown path.
  • the response time which is determined when passing through the state machine, is essentially freely configurable and is usually in the range between 1 ms and 255 ms. Typical fault reaction times are approx. 60ms. However, this time may vary depending on transmission design, customer requirements, etc. This range has been chosen as a compromise between maximum corifigurability and implementation effort.
  • the response time window is also defined in the state machine and is primarily in the range between 1 ms and 255 ms.
  • the response time is the latest possible time to send the answer.
  • a so-called “closed window” is configured, in which no reply may be sent.
  • the difference between the response time and the "closed window” results in the "open window” or the response time window
  • the relationship between the response time and the response time window is, in particular, freely scalable. In the case of a possible functional software error (eg falsified timing), it could happen that the correct answers are sent too fast, because the "closed window” does not score these too early answers, which leads to an increase of the error counter.
  • a shutdown path test is advantageously carried out as a separate state.
  • the answers from the question and answer procedure between the monitoring computer and the function computer can be sent as quickly as possible without regard to the response time window. This allows the system startup time to be kept short.
  • a shutdown path test can check whether the function computer or the monitoring computer can correctly switch off the safety-relevant output stages, for example, if an error occurs.
  • a further object of the invention is to specify a processor which is improved compared with the cited prior art with a monitoring computer as described above in a control unit of a motor vehicle. This object is achieved by a processor with the
  • the computing element which is executed on the processor of the control unit essentially comprises the three program modules: function module, security module and monitoring module.
  • the processor is in particular subdivided into a function computer and a monitoring computer, wherein the functional module, the security module and the monitoring module are executed on the function computer.
  • the monitoring computer usually communicates with the function computer via a question and answer method via an interface.
  • the function computer and the monitoring computer are in particular physically independent of each other and the monitoring computer also comprises two functionally independent monitoring units.
  • To monitor the proper execution of the program commands of the function computer is advantageously in the function computer through each monitoring unit by means of an appropriate monitoring element • one control each.
  • the control method can be advantageously accelerated and also made safer.
  • Fig. 1 shows a 3-level concept, divided into modules (software) and
  • Fig. 1 shows a substantially from the EGAS concept known 3-level monitoring model, as used for example in an engine control unit or a transmission control unit in motor vehicles.
  • the first dot-dashed box indicates the function calculator (FR) of the processor.
  • the second dot-dashed box identifies the processor (UR) of the processor.
  • Function computer (FR) and monitoring computer (UR) are physically separated from each other on the processor arranged.
  • the monitoring computer (UR) can be designed, for example, as an ASIC.
  • the three program modules Function Module (El), Security Module (E2) and monitor module (E3) are executed on the function calculator (FR).
  • the functional module (El) represents level 1 of the EGAS concept, which is also called the functional level. In particular, it serves to control the operation of the drive unit of the vehicle, and includes, as explained above, for example, engine control functions, i.a. for the implementation of the requested engine torques, component monitoring, the diagnosis of the input and output variables as well as the control of the system reactions in the case of a detected error.
  • engine control functions i.a. for the implementation of the requested engine torques, component monitoring, the diagnosis of the input and output variables as well as the control of the system reactions in the case of a detected error.
  • the security module (E2) represents level 2 of the EGAS concept, which is also referred to as the functional monitoring level. It detects the erroneous sequence of monitoring-relevant peripheries of the function module (El) of level 1. In particular, the calculated moments or, for example, the vehicle acceleration are monitored. If an error occurs, in particular the triggering of system reactions takes place.
  • the safety module (E2) is primarily performed in a hardware area of the function computer (FR) protected by the monitoring module (E3).
  • the monitoring module (E3) represents level 3 of the EGAS concept, also referred to as the computer monitoring level.
  • the monitoring module (E3) is executed, in particular, on the function computer (FR) which is independent of the monitoring computer (UR).
  • the monitoring computer (UR) tests the proper execution of the program commands of the function computer (FR), for example, by means of at least one question / answer procedure. If an error occurs, in particular a triggering of system reactions takes place independently of the function computer (FR).
  • the monitoring computer essentially comprises two independent monitoring units (MU1, MU2). On each monitoring unit (MUl, MU2) a corresponding monitoring element (ME1, ME2) is checked (Kl, K2) of the security module (E2) or the monitoring module (E3).
  • the first monitoring unit (MU1) uses the first one
  • ME 1 Monitoring Elements (ME 1) as a first control (Kl) on the first test path (TP1) in the security module (E2) a memory test and a program flow control by.
  • Monitoring Unit (MU2) by means of the second monitoring element (ME2) as a second control (K2) on the second test path (TP2) in the monitoring module (E3) preferably an instruction set test and an AD converter test by.
  • the second check (K2) could also be carried out on the first monitoring unit (MU1) by means of the first monitoring element (ME1) via the first test path (TP1), and vice versa.
  • said program sequence control takes place as a question and answer procedure between a monitoring unit (MU1, MU2) and the function computer (FR).
  • MU1, MU2 monitoring unit
  • FR function computer
  • FG Question Generator assigned to the Monitoring Element (ME 1, ME2)
  • the Question Generators (FG) are the same, but the selection of a question happens by chance. Therefore, the questions of Monitoring Unit (MU1) and Monitoring Unit (MU2) are almost always different.
  • an error counter is advantageously set up in each case.
  • a corresponding free, programmable fault reaction threshold is exceeded, in particular the monitoring module (E3) triggers a system reaction independently of the functional module (El).
  • the freely programmable error reaction thresholds can be used for various system reactions, such as switching off the safety-related power amplifiers or resetting the function computer (FR). be different. If one of the monitoring units (MU1, MU2) generates a reset, the complete system incl.
  • SM1, SM2 State machine
  • FR function computer
  • the configuration could, for example, be such that a reset is only triggered in the event of errors in the monitoring unit (MU1), and in the case of errors in the monitoring unit (MU2) only the safety-relevant output stage is switched off.
  • the generation of a reset command may be selectively enabled or disabled as an error response.
  • the outputs (URA) of the monitoring computer (UR) are advantageously designed to be complementary.
  • a total failure of the monitoring computer (UR) which is designed, for example, as an ASIC, for example by a chip break or a so-called latch-up, d. H. a transition of a semiconductor device in a low-impedance state, it is assumed that all outputs of the monitoring computer (UR) are either simultaneously at a high or a low level.
  • the complementary outputs together with an external wiring, not shown, in this case ensure that the safety path of the system and thus the safety-relevant power amplifiers of the system are switched off.
  • the external wiring consists z. B. off
  • Resistors and transistors ensures that only exactly a combination of the complementary outputs releases the safety-relevant power amplifiers.
  • Fig. 2 shows a state machine.
  • the state machine can advantageously be realized with little hardware effort.
  • This embodiment of the state machine is faster, safer and less prone to failure than a state machine running as a software. Moreover, it is not manipulable.
  • a state machine is a behavioral model consisting of states, the so-called states, state transitions and actions.
  • a state stores the information about the past. It gives the input changes since system start up to the current time again.
  • a state transition indicates a change in the state of the state machine and is described by logical conditions that must be met to enable the transition.
  • An action is the output of the state machine that occurs in a given situation.
  • the state machines are implemented in digital circuits mainly by programmable logic controllers, logic gates, flip-flops or relays. To implement the hardware, one usually uses a register for storing the state variables, a logic unit that selects the state transitions, and another logic unit that is responsible for the output.
  • Each monitoring element ME 1, ME2
  • SM 1, SM2 has its own state machine
  • the (INIT) state is assumed.
  • the monitoring unit (MU1, MU2) is configured by the function module (El) via a communication interface between the monitoring computer (UR) and the function computer (FR).
  • the response time, the response time window, the error reaction threshold, especially the switch-off threshold (thresh) and the reset threshold (reset thresh) are determined.
  • the response time, which is determined when passing through the state machine (SM1, SM2), is essentially freely configurable and is usually in the range between 1 ms and 255 ms.
  • the response time window is also defined in the state machine and is primarily in the range between 1 ms and 255 ms.
  • the ratio between the response time and the response time window is in particular freely scalable.
  • the initial value of the error counter is automatically set above the shutdown threshold (thresh) to ensure that the error counter remains off in the ( ⁇ ) state.
  • SOPCDIS Switch Off Path Check Disable
  • SOPC is the shutdown path test, wherein a shutdown path test can ensure that the function calculator or supervisor can correctly shut off, for example, the safety-relevant output stages when an error occurs. In this state, the power output stages are not yet unlocked.
  • the states (SOPCDIS) and (SOPCENA) are assumed in the state machine. At the first the power stages are switched off, at the second released.
  • SOPCDIS state
  • SOPCDIS the SOPC timer advantageously continues running.
  • the question and answer game between monitoring computer (UR) and function computer (FR) also continues without time limit. If the error counter has reached or exceeded an interruption threshold (thresh), in particular a transition back into the state (SOPCDIS) takes place through the condition
  • NVMAL In the state (NORMAL), the power output stages are enabled, unless they have already been enabled in a previous state. In this state, the question-answer game between monitoring computer (UR) and function computer (FR) continues, in particular, the count of the error counter is taken from the previous state.
  • SOPCENA states
  • SOPCDIS SOPCDIS
  • the two monitoring units in the NORMAL state advantageously record the monitoring of the computing element by means of the respective monitoring element.
  • the monitoring concept according to the invention for monitoring a computing element in a control unit of a motor vehicle is an improvement over the known monitoring concepts both in terms of speed, programming effort and safety.

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Abstract

Die Erfindung offenbart einen Überwachungsrechner (UR) zur Überwachung eines Prozessors, auf dem ein Rechenelement ausgeführt wird, wobei das Rechenelement im wesentlichen drei Programmmodule umfasst, mit deren Hilfe das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs beeinflusst wird. Der Prozessor umfasst im wesentlichen einen Funktionsrechner (FR) und einen vom Funktionsrechner (FR) physikalisch unabhängigen Überwachungsrechner (UR), wobei der Überwachungsrechner (UR) wiederum zwei voneinander unabhängige Monitoring Units (MU1, MU2) umfasst.

Description

Überwachungsrechner in einem Steuergerät
Die Erfindung betrifft einen Überwachungsrechner zur Überwachung eines Prozessors, einen Prozessor und ein Verfahren zur Überwachung eines Prozessors nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Es existieren verschiedene Konzepte, ein Steuergerät mit einem Rechnerelement zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug einzelsicherfrei bzw. eigensicher zu gestalten. Eine Möglichkeit die Eigensicherheit eines Steuergerätes zu erreichen ist die Überwachung im 3 -Ebenen Konzept.
Aus der DE 44 38 714 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs bekannt. Hierbei weist das Steuergerät zur Leistungssteuerung nur ein einziges Rechnerelement auf. Das Rechnerelement führt sowohl die Abschaltpfad Steuerung als auch die Überwachung durch. Betriebssicherheit und Verfügbarkeit werden dabei dadurch sicher gestellt, dass zur DurcMuhrung der Steuerung und der Überwachung wenigstens zwei, voneinander unabhängige Ebenen in einem einzigen Rechnerelement vorgesehen sind, wobei in einer ersten Ebene die Funktionen zur Leistungssteuerung bestimmt und in einer zweiten Ebene, insbesondere in Zusammenarbeit mit einem Überwa- ' chungsmodul , diese Funktionen und somit die Funktionsfähigkeit des Rechnerelement selbst überwacht werden.
Ferner wird in der DE 44 38 714 AI eine dritte Ebene beschrieben, die eine Ab- laufkontrolle der zweiten Ebene durchführt. Diese Überwachung durch die dritte Ebene steigert die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Steuergerätes erheblich. Insbesondere wird im Überwachungsmodul die Ablaufkontrolle als Frage- Antwort-Kommunikation ausgeführt. Das 3 -Ebenen Überwachungskonzept (EGAS-Konzept) wird bevorzugt bei
BESTÄTIGUNGSKOPIE Motorsteuergeräten von Fahrzeugen zur Überwachung elektronischer Motorsteuersysteme eingesetzt. Dabei besteht das Motorsteuergerät aus dem sog. Funktionsrechner und dem Überwachüngsrechner. Funktionsrechner und Überwachungsrechner kommunizieren über ein Frage- Antwort-Verfahren. Darüber hin- aus verfügen sie über separate Abschaltpfade.
Die Ebene 1 umfasst das eigentliche Funktionsmodul zur Funktionssteuerung der Antriebseinheit des Fahrzeugs. Sie wird daher auch als Funktionsebene bezeichnet. Sie beinhaltet Motorsteuerungsfunktionen, u.a. zur Umsetzung der angefor- derten Motormomente, Komponentenüberwachungen, die Diagnose der Ein- und Ausgangsgrößen, sowie die Steuerung der Systemreaktionen im erkannten Fehlerfall. Die Ebene 1 wird auf dem Funktionsrechner ausgeführt.
Die Ebene 2, auch als Funktions-Überwachungsebene bezeichnet, umfasst das Sicherheitsmodul und wird ebenfalls auf dem Funktionsrechner ausgeführt. Sie erkennt den fehlerhaften Ablauf überwachungsrelevanter Umfange des Funktionsmoduls der Ebene 1, u. a. durch die Überwachung der berechneten Momente oder der Fahrzeugbeschleunigung. Im Fehlerfall erfolgt die Auslösung von Systemreaktionen, wie zum Beispiel das Abschalten von sicherheitsrelevanten End- stufen..
Die Ebene 2 wird in einem durch die Ebene 3 abgesicherten Hardwarebereich des Funktionsrechners durchgeführt. Die Ebene 3, auch Rechner-Überwachungsebene genannt, umfasst das Überwachungsmodul auf einem unabhängigen Funk- tionsrechner mit Befehlssatztest, Programmablaufkontrolle, A/D Wandler-Test sowie zyklische und vollständige Speichertests der Ebene 2 . Das Überwachungsmodul wird auf einem Funktionsrechner ausgeführt. Der vom Funktionsrechner unabhängige Überwachungsrechner testet durch ein Frage- Antwort- Verfahren die ordnungsgemäße Abarbeitung der Programmbefehle des Funkti- onsrechners. Im Fehlerfall erfolgt die Auslösung von Systemreaktionen unabhängig vom Funktionsrechner. Bei aktuellen elektronischen Motorsteuerungssystemen ist die gesamte Funkti- ons- und Überwachüngssoftware in einem Steuergerät integriert. Das Überwachungskonzept kann auch in anderen Fahrzeugsteuergeräten, insbesondere Ge- triebesteuergeräten realisiert werden
Aus dem Stand der Technik sind Überwachungskonzepte bekannt, bei denen ein Überwachungsrechner mittels einer einzigen Überwachungseinheit (Monitoring Unit) im Funktionsrechner mehr als eine Programmablaufkontrolle durchführt. Dabei muss diese eine Überwachungseinheit sowohl die Einzelantworten aus den einzelnen Prograrnmablaufkontrollen synchronisieren als auch die einzelnen Antworten zu einer Gesamtantwort zusammenfügen. Dabei können Fehler sowohl bei der Synchronisierung als auch beim Zusammenfügen der Antworten auftreten.
Es stellt sich daher die Aufgabe, die bekannten Überwachungsrechner zur Überwachung eines Prozessors in einem Kraftfahrzeugsteuergerät zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Überwachungsrechner mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
Der Prozessor umfasst im wesentlichen einen Überwachungsrechner und einen Funktionsrechner. Auf dem Prozessor wird ein Rechenelement ausgeführt. Das Rechenelement umfasst im Besonderen drei Software-Programmmodule: ein Funktionsmodul zur Funktionssteuerung des Kräftfahrzeugs, ein Sicherheitsmodul zur Überprüfung des Funktionsmoduls und ein Überwachungsmodul wenigstens zur Überprüfung des Sicherheitsmoduls. Der Überwachungsrechner kommuniziert mit dem Überwachungsmodul auf dem Funktionsrechner mittels eines Frage- Antwort-Verfahrens über eine Schnittstelle. Insbesondere sind der Überwachungsrechner und der Funktionsrechner als physikalisch voneinander unabhängige Hardware-Bausteine ausgeführt. Vorteilhafterweise umfasst der Überwachungsrechner zwei funktional voneinander unabhängige Monitoring Units, wobei durch jede, als Hardware ausgeführte
Monitoring Unit im Funktionsrechner mittels eines entsprechenden, als Software ausgeführten Monitioring Elements jeweils eine Kontrolle zur Überwachung der ordnungsgemäßen Abarbeitung insbesondere der Programmbefehle des Funktionsrechners ausführbar ist. Dadurch wird vor allem eine Beschleunigung der Programmablaufkontrolle und eine Erhöhung der Sicherheit in der Kontrolle erreicht.
Die erste Monitoring Unit fuhrt mittels des ersten Monitoring Elements als erste Kontrolle im Sicherheitsmodul insbesondere einen Speichertest und eine Programmablaufkontrolle durch. Weiterhin fuhrt die zweite Monitoring Unit mittels des zweiten Monitoring Elements als zweite Kontrolle im Überwachungsmodul insbesondere einen Befehlssatztest und einen AD- Wandler-Test durch. Vorteilhafterweise werden die jeweiligen Kontrollen in sogenannten Testpfaden durchgeführt. Besonders hervorzuheben ist, dass beim Auftreten eines Fehlers in einer der beiden Kontrollen jeweils ein Fehlerzähler bedienbar ist und bei Überschreiten von frei programmierbaren Fehlerreaktionsschwellen unabhängig vom Funktionsmodul eine Systemreaktion durch das Überwachungsmodul auslösbar ist. Eine derartige Systemreaktion kann sein, das Fahrzeug in einen eingeschränk- ten Notlauf modus zu bringen, der es zum Beispiel erlaubt, gerade noch auf dem Standstreifen einer Fahrbahn auszurollen.
Dabei kann die Fehlerzählung zur Erhöhung der Sicherheit beispielsweise asymmetrisch sein, das heißt, dass eine falsche Antwort im Frage-Antwort - Verfahren zweifach nach oben, eine richtige Antwort dagegen nur einfach nach unten gezählt wird. Insbesondere mit dem Einschalten des Steuergerätes wird im Rechenelement jeweils eine sogenannte State Machine zum Konfigurieren der zugehörigen Monitor Unit durchlaufen. Eine State Machine ist ein Verhaltensmodell, beste- hend aus Zuständen, den sog. States, Zustandsübergängen und Aktionen. Ein Zustand speichert die Information über die Vergangenheit. Er spiegelt die Änderungen der Eingabe seit dem Systemstart bis zum aktuellen Zeitpunkt wieder. Ein Zustandsübergang zeigt eine Änderung des Zustandes der State Machine und wird durch logische Bedingungen beschrieben, die erfüllt sein müssen, um den Übergang zu ermöglichen. Eine Aktion ist die Ausgabe der State Machine, die in einer gewissen Situation erfolgt.
Vorzugsweise wird beim Initialisieren des Steuergerätes im Rechenelement die entsprechende Monitoring Unit konfiguriert. Bei diesem Vorgang werden je- weils mittels der zugehörigen State Machine, neben anderen Parametern, beispielsweise eine Antwortzeit und ein Antwortzeitfenster des Frage- Antwort- Verfahrens sowie eine Abschaltschwelle und eine Reset-Schwelle festgelegt. Dabei können die Parameter je Monitoring Unit durchaus voneinander abweichen. Es ist aber auch denkbar, dass beide Monitoring Units gleich konfiguriert werden.
Wenn beide State Machines erfolgreich durchlaufen worden sind, nehmen die beiden Monitoring Units vorteilhafterweise mittels des jeweiligen Monitoring Elements die Überwachung des Rechenelements auf.
Die Ausgänge des Überwachungsrechners sind insbesondere komplementär ausgeführt. Das heißt, wenn ein Ausgang high ist, ist der andere low. Bei Zerstörung des Chips werden mit hoher Wahrscheinlichkeit beide Ausgänge entweder high oder low sein. Dadurch sind die sicherheitskritischen Endstufen über den Abschaltpfad im Aus-Zustand. Die Antwortzeit, die beim Durchlaufen der State Machine festgelegt wird, ist im wesentlichen frei konfigurierbar und liegt üblicherweise im Bereich zwischen 1 ms und 255 ms. Typische Fehlerreaktionszeiten liegen bei ca. 60ms. Diese Zeit kann aber variieren abhängig von Getriebeauslegung, Kundenanforderungen, etc. Als Kompromiss zwischen größtmöglicher Korifigurierbarkeit und Implementierungsaufwand wurde dieser Bereich gewählt.
Das Antwortzeitfenster wird ebenfalls in der State Machine festgelegt und liegt primär im Bereich zwischen 1 ms und 255 ms.
Die Antwortzeit ist der spätest mögliche Zeitpunkt zum Senden der Antwort. Als zweites wird ein sogenanntes„closed window" konfiguriert. In diesem Bereich darf keine Antwort gesendet werden. Die Differenz aus Antwortzeit und„closed window" ergibt das„open window" bzw. Antwortzeitfenster. Das Verhältnis zwischen Antwortzeit und Antwortzeitfenster ist insbesondere frei skalierbar. Bei einem möglichen Funktions-Software-Fehler (z.B. verfälschtes Timing) könnte es passieren, dass die richtigen Antworten zu schnell gesendet werden. Durch das„closed window" werden diese zu frühen Antworten nicht gewertet, was zu einer Erhöhung des Fehlerzählers führt.
In der State Machine ist ein Abschaltpfadtest vorteilhafterweise als eigener Zustand ausgeführt. Dadurch können die Antworten aus dem Frage- Antwort- Verfahren zwischen dem Überwachungsrechner und dem Funktionsrechner mög- liehst schnell ohne Rücksicht auf das Antwortzeitfenster geschickt werden. Damit kann die System-Hochlaufzeit kurz gehalten werden. Ein Abschaltpfadtest kann prüfen , ob der Funktionsrechner oder der Überwachungsrechner zum Beispiel die sicherheitsrelevanten Endstufen korrekt abschalten kann, wenn ein Fehler auftritt.
Dadurch, dass auf dem Überwachungsrechner im Hintergrund ein kontinuierlicher Checksum-Test ( CRC-Test) durchführbar ist, werden hauptsächlich even- tuelle„Bit-Kipper", verursacht z.B. durch EMV-Störungen, in den Konfigurationsdaten erkannt. Diese Fehler fuhren dann in der Regel zum Auslösen des Äb- schaltpfads. Insbesondere, um keine Vorhersage der nächsten Frage zu ermöglichen, erfolgt die Zufallszahlengenerierung im Zusammenhang mit der Auswahl der Fragen im Frage-Antwort- Verfahren mittels eines Linear Feedback Shift Registers. Je ein Linear Feedback Shift Register .befindet sich in der Monitoring Unit MUl und MU2.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen gegenüber dem genannten Stand der Technik verbesserten Prozessor mit einem vorbeschriebenen Überwachungsrechner in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs anzugeben. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Prozessor mit den
Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 14.
Wie weiter oben ausführlich ausgeführt, umfasst das Rechenelement, das auf dem Prozessor des Steuergerätes ausgeführt wird, im wesentlichen die drei Pro- grammmodule: Funktionsmodul, Sicherheitsmodul und Überwachungsmodul. Der Prozessor ist insbesondere unterteilt in einen Fuhktionsrechner und einen Überwachungsrechner, wobei das Funktionsmodul, das Sicherheitsmodul und das Überwachungsmodul auf dem Funktionsrechner ausgeführt werden. Der Überwachungsrechner kommuniziert mit dem Funktionsrechner üblicherweise mittels eines Frage-Antwort- Verfahrens über eine Schnittstelle.
Der Kern der Erfindung ist, dass der Funktionsrechner und der Überwachungsrechner insbesondere physikalisch unabhängig voneinander sind und der Überwachungsrechner zudem zwei funktional voneinander unabhängige Monitoring Units umfasst. Zur Überwachung der ordnungsgemäßen Abarbeitung der Programmbefehle des Funktionsrechners ist im Funktionsrechner vorteilhafterweise durch jede Monitoring Unit mittels eines entsprechenden Monitoring Elements •jeweils eine Kontrolle ausführbar. Dadurch kann das Kontrollverfahren vorteilhafterweise beschleunigt und zudem auch sicherer gestaltet werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausfuhrungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein 3 -Ebenen Konzept, unterteilt in Module (Software) und
Rechner (Hardware), und
Fig. 2 eine State Machine mit Zuständen, Übergängen und Bedingungen.
Die Kästchen in Fig. 1 mit strichpunktierten bzw. gestrichelten Umrandungen , zeigen je eine Hardware-Komponente, die Kästchen mit durchgezogenen Umrandungen zeigen je eine Software-Komponente. Die geradlinigen Pfeile zwi- sehen den Kästchen zeigen je einen Datenaustausch.
Fig. 1 zeigt ein im wesentlichen aus dem EGAS-Konzept bekanntes 3-Ebenen- Überwachungsmodell, wie es beispielsweise in einem Motorsteuergerät oder einem Getriebesteuergerät in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.
Das erste strichpunktierte Kästchen kennzeichnet den Funktionsrechner (FR) des Prozessors. Das zweite strichpunktierte Kästchen kennzeichnet den Überwachungsrechner (UR) des Prozessors. Funktionsrechner (FR) und Überwachungsrechner (UR) sind physikalisch voneinander getrennt auf dem Prozessor angeord- net. Der Überwachungsrechner (UR) kann beispielsweise als ASIC ausgeführt sein. Die drei Programmmodule Funktionsmodul (El), Sicherheitsmodul (E2) und Überwachurigsmodul (E3) werden auf dem Funktionsrechner (FR) ausgeführt .
Das Funktionsmodul (El) stellt die Ebene 1 des EGAS-Konzepts dar, die auch als Funktionsebene bezeichnet wird. Sie dient insbesondere zur Funktionssteuerung der Antriebseinheit des Fahrzeugs, und beinhaltet, wie oben erläutert, zum Beispiel Motorsteuerungsfunktionen, u.a. zur Umsetzung der angeforderten Motormomente, Komponentenüberwachungen, die Diagnose der Ein- und Ausgangsgrößen, sowie die Steuerung der Systemreaktionen im erkannten Fehlerfall.
Das Sicherheitsmodul (E2) stellt die Ebene 2 des EGAS-Konzepts dar, die auch als Funktions-Überwachungsebene bezeichnet wird. Sie erkennt den fehlerhaften Ablauf überwachungsrelevanter Umfange des Funktionsmoduls (El) der Ebene 1. So werden insbesondere die berechneten Momente oder zum Beispiel die Fahrzeugbeschleunigung überwacht. Tritt ein Fehler auf, erfolgt insbesondere die Auslösung von Systemreaktionen. Das Sicherheitsmodul (E2) wird primär in einem durch das Überwachungsmodul (E3) abgesicherten Hardwarebereich des Funktionsrechners (FR) durchgeführt. Das Überwachungsmodul (E3) stellt die Ebene 3 des EGAS-Konzepts dar, die auch als Rechner-Überwachungsebene bezeichnet wird. Das Überwachungsmodul (E3) wird insbesondere auf dem vom Überwachungsrechner (UR) unabhängigen Funktionsrechner (FR) ausgeführt Der Überwachungsrechner (UR) testet zum Beispiel durch wenigstens ein Frage- Antwort- Verfahren die ordnungsge- , mäße Abarbeitung der Programmbefehle des Funktionsrechners (FR). Tritt ein Fehler auf, erfolgt im Besonderen eine Auslösung von Systemreaktionen unabhängig vom Funktionsrechner (FR).
Der Überwachungsrechner (UR) umfasst im wesentlichen zwei voneinander un- abhängige Monitoring Units (MUl, MU2). Auf jeder Monitoring Unit (MUl, MU2) wird ein entsprechendes Monitoring Element (MEl, ME2) zur Kontrolle (Kl, K2) des Sicherheitsmoduls (E2) bzw. des Überwachungsmoduls (E3) ausgeführt.
So führt zum Beispiel die erste Monitoring Unit (MU1) mittels des ersten
Monitoring Elements (ME 1) als erste Kontrolle (Kl) über den ersten Testpfad (TP1) im Sicherheitsmodul (E2) einen Speichertest und eine Programmablaufkontrolle durch.
Parallel dazu und unabhängig von der Kontrolle Kl führt die zweite
Monitoring Unit (MU2) mittels des zweiten Monitoring Elements (ME2) als zweite Kontrolle (K2) über den zweiten Testpfad (TP2) im Überwachungsmodul (E3) vorzugsweise einen Befehlssatztest und einen AD- Wandler-Test durch. Die zweite Kontrolle (K2) könnte auch auf der ersten Monitoring Unit (MU1) mittels des ersten Monitoring Elements (ME1) über den ersten Testpfad (TP1) ausgeführt werden, und umgekehrt.
Insbesondere erfolgt die besagte Progammablaufkontrolle als Frage-Antwort- Verfahren zwischen einer Monitoring Unit (MU1, MU2) und dem Funktionsrechner (FR). Die entsprechenden Fragen werden zum Beispiel in einem
Monitoring Element (ME 1, ME2) zugeordneten Fragengenerator (FG) erzeugt Die Fragengeneratoren (FG) sind gleich ausgeführt, aber die Auswahl einer Frage erfolgt per Zufall. Daher sind die Fragen von Monitoring Unit (MU1) und Monitoring Unit (MU2) praktisch immer unterschiedlich. Tritt in der Kontrolle (Kl , K2) ein Fehler auf, so wird vorteilhafterweise jeweils ein Fehlerzähler hoch gesetzt. Bei Überschreiten einer entsprechenden frei, programmierbaren Fehlerreaktionsschwelle wird im Besonderen durch das Überwachungsmodul (E3) eine Systemreaktion unabhängig vom Funktionsmodul (El) ausgelöst. Die frei programmierbaren Fehlerreaktionsschwellen können für verschiedene Systemreaktionen, wie zum Beispiel dem Abschalten der sicherheitsrelevanten Endstufen oder dem Reset des Funktionsrechners (FR) unterschiedlich sein. Wenn eine der Monitoring Units (MU1, MU2) einen Reset , generiert, wird das komplette System incl. State Machine (SM1 , SM2) und Funktionsrechner (FR) zurückgesetzt. Die Konfiguration könnte aber beispielsweise so sein, dass nur bei Fehlern der Monitoring Unit (MU1) ein Reset ausgelöst wird, und bei Fehlern der Monitoring Unit (MU2) lediglich die sicherheitsrelevante Endstufe abgeschaltet wird.
Ferner kann die Erzeugung eines Reset-Befehls als Fehlerreaktion wahlweise freigegeben oder gesperrt werden.
Die Ausgänge (URA) des Überwachungsrechners (UR) sind vorteilhafterweise komplementär ausgeführt. Bei einem Totalausfall des beispielsweise als ASIC ausgeführten Überwachungsrechners (UR) zum Beispiel durch einen Chip- Bruch oder einen sogenannten Latch-up, d. h. einem Übergang eines Halbleiter- bauelements in einen niederohmigen Zustand, geht man davon aus, dass alle Ausgänge des Überwachungsrechners (UR) entweder gleichzeitig auf einem high- oder einem low-Pegel liegen. Die komplementären Ausgänge zusammen mit einer nicht gezeigten externen Beschaltung sorgen in diesem Fall dafür, dass der Sicherheitspfad des Systems und damit die sicherheitsrelevanten Endstufen des Systems abgeschaltet werden. Die externe Beschaltung besteht z. B. aus
Widerständen und Transistoren und sorgt dafür, dass nur genau eine Kombination der komplementären Ausgänge die sicherheitsrelevanten Endstufen freigibt.
Fig. 2 zeigt eine State Machine. Die State Machine ist vorteilhafterweise mit geringem Hardware- Aufwand realisierbar. Dabei ist diese Ausfuhrungsform der State Machine schneller, sicherer und weniger störanfällig als eine als Software ausgeführte State Machine . Zudem ist sie nicht manipulierbar. Wie in der Beschreibungseinleitung bereits dargelegt, ist eine State Machine ein Verhaltensmodell, bestehend aus Zuständen, den sog. States, Zustandsübergängen und Aktionen. Ein Zustand speichert die Information über die Vergangenheit. Er gibt die Änderungen der Eingabe seit dem Systemstart bis zum aktuellen Zeitpunkt wieder. Ein Zustandsübergang zeigt eine Änderung des Zustandes der State Ma- chine und wird durch logische Bedingungen beschrieben, die erfüllt sein müssen, um den Übergang zu ermöglichen. Eine Aktion ist die Ausgabe der State Machine, die in einer bestimmten Situation erfolgt. Die State Machines werden in digi- talen Schaltungen hauptsächlich durch speicherprogrammierbare Steuerungen, logische Gatter, Flip-Flops oder Relais realisiert. Zur Implementierung der Hardware verwendet man in der Regel ein Register zum Speichern der Zu- standsvariablen, eine Logikeinheit, die die Zustandsübergänge auswählt, und eine weitere Logikeinheit, die für die Ausgabe zuständig ist. Jedem Monitoring Element (ME 1, ME2) ist eigens eine State Machine (SM 1, SM2) zugeordnet.
Beim Initialisieren oder nach einem Reset des Steuergeräts wird der (INIT) State eingenommen. Im (ΓΝΙΤ) State wird die Monitoring Unit (MU1, MU2) durch das Funktionsmodul (El) über ein Kommunikationsinterface zwischen Überwa- chungsrechner (UR) und Funktionsrechner (FR) konfiguriert. Dabei werden insbesondere die Antwortzeit, das Antwortzeitfenster, die Fehlerreaktionsschwelle, speziell die Abschaltschwelle (thresh) und die Reset-Schwelle (reset thresh) festgelegt. Die Antwortzeit, die beim Durchlaufen der State Machine (SM1, SM2) festgelegt wird, ist im wesentlichen frei konfigurierbar und liegt üblicherweise im Bereich zwischen 1 ms und 255 ms.
Insbesondere wird auch das Antwortzeitfenster in der State Machine festgelegt und liegt primär im Bereich zwischen 1 ms und 255 ms. Das Verhältnis zwischen Antwortzeit und Antwortzeitfenster ist insbesondere frei skalierbar.
Ferner wird der Anfangswert des Fehlerzählers automatisch oberhalb der Abschaltschwelle (thresh) gesetzt, um sicherzustellen, dass der Fehlerzähler im (ΓΝΙΤ) State abgeschaltet bleibt. Durch die Aktion (EOI) (= End Of ΓΝΙΤ State) ist die Konfiguration des Monitoring Element (ME1, ME2), abgeschlossen und auch nicht mehr änderbar. Damit ist der Zustandsübergang in den State
(SOPCDIS) (= Switch Off Path Check Disable) vollzogen, wobei (SOPC) der Abschaltpfadtest ist, wobei ein Abschaltpfadtest sicherstellen kann, dass der Funktionsrechner oder der Überwachungsrechner zum Beispiel die sicherheitsre- levanten Leistungsendstufen korrekt abschalten kann, wenn ein Fehler auftritt. In diesem State sind die Leistungsendstufen noch nicht freigeschaltet.
Beim Abschaltpfadtest werden in der State Machine die Zustände (SOPCDIS) und (SOPCENA) eingenommen. Beim ersten sind die Endstufen abgeschaltet, beim zweiten freigegeben. Vorteil dieser Lösung ist, dass während des Abschaltpfadtests die Antworten schnellstmöglich ohne Rücksicht auf das Antwortzeit- ferister geschickt werden können. Damit kann die System-Hochlaufzeit kurz gehalten werden. Mit dem Erreichen des State (SOPCDIS) wird unter anderem der SOPC timer gestartet, der die Zeit misst bis zum Befehl (EOSOPC) (=End of SOPC). Wenn der Test zu lange dauert, wird er abgebrochen und der State (SOPCDIS) wird über die Aktion (SOPC timeout) überführt in den State (RESET). Im State (SOPCDIS) startet das Frage- Antwort- Spiel zwischen Überwachungsrechner (UR) und Funktionsrechner (FR) vorzugsweise ohne zeitliche Beschränkung, um einen möglichst schnellen Ablauf des Tests zu gewährleisten. Das heißt, das Antwortzeitfenster ist offen. Bei einer falschen Antwort wird der Fehlerzähler erhöht. Wenn der Fehlerzähler unterhalb einer Abschalt-Schwelle (thresh ) liegt, erfolgt insbesondere unverzüglich der Übergang in den State (SOPCENA) (= Switch Off Path Check Enable ) durch die Bedingung
(EC<disable thresh). Die Leistungsendstufen werden damit freigeschaltet.
Der Übergang vom State (SOPCDIS) in den State (DISABLE) erfolgt über die Bedingung (EOSOPC) (= End Of Switch Off Path Check), die durch das
Kommunikationsinterface zwischen Funktionsrechner (FR) und Überwachungs- rechner (UR) angestoßen wird. Die Leistungsendstufen bleiben, wie im State (SOPCDIS) definiert , gesperrt bzw. abgeschaltet. Einzige Bedingung ist das richtige Kommando vor Ablauf der Bedingung (SOPC timeout). Bei Erreichen des State (SOPCENA), insbesondere ausgehend vom State
(SOPCDIS), läuft der SOPC timer vorteilhafterweise weiter. Das Frage- Antwort-Spiel zwischen Überwachungsrechner (UR) und Funktionsrechner (FR) läuft ebenfalls ohne zeitliche Beschränkung weiter. Wenn der Fehlerzähler eine Abschält -Schwelle (thresh ) erreicht bzw. überschritten hat, erfolgt insbesondere ein Übergang zurück in den State (SOPCDIS) durch die Bedingung
(EC>=disable thresh).
Wenn der Abschaltpfadtest zu lange dauert, wird er abgebrochen und der State (SOPCENA) wird über die Bedingung (SOPC timeout) in den State (RESET) überfuhrt. Der anschließende Übergang vom State (RESET) in den State (INIT) erfolgt automatisch.
Der Übergang vom State (SOPCENA) in den State (NORMAL) erfolgt vorwiegend über die Bedingung (EOSOPC), die wieder durch das Kornmunikationsin- terface angestoßen wird.
Im State (NORMAL) werden die Leistungsendstufen freigeschaltet, sofern sie nicht schon in einem vorherigen State freigeschaltet worden sind. In diesem State wird das Frage-Antwort-Spiel zwischen Überwachungsrechner (UR) und Funktionsrechner (FR) fortgesetzt, wobei insbesondere der Zählerstand des Fehlerzählers aus dem vorherigen State übernommen wird. Im Gegensatz zu den States (SOPCENA) und (SOPCDIS) des Abschaltpfadtests gibt es hier vorzugsweise eine zeitliche Beschränkung bezüglich Antwortzeit und Antwortzeitfenster. Antwort darf nicht zu früh und nicht zu spät kommen, um eine Laufzeitüberwa- chung des Betriebssystem des Funktionsrechners sicherzustellen. Die Antwortzeit ist der spätest mögliche Zeitpunkt zum Senden der Antwort. Als zweites wird ein sogenanntes„closed window" konfiguriert. In diesem Bereich darf keine Antwort gesendet werden. Die Differenz aus Antwortzeit und„closed window" ergibt das„open window" bzw. Antwortzeitfenster. Antwortzeit und Äntwortzeitfenster sind zuvor im State (ΓΝΊΤ) programmiert worden. Der Fehlerzähler wird vorteilhafterweise erhöht sowohl bei einer falschen Antwort als auch beim Überschreiten der Antwortzeit oder des Antwortzeitfensters. Beim Erreichen beziehungsweise Überschreiten einer Abschalt- Schwelle (thresh )erfolgt der Übergang in den State (DISABLE) durch die Be- dingung (EC>=disable thresh).
Im State (DISABLE) werden die Leistungsendstufen ausgeschaltet. In diesem State wird das Frage- Antwort-Spiel zwischen Überwachungsrechner (UR) und Funktionsrechner (FR) mit unverändertem Fehlerzählerstand fortgesetzt. Auch hier gibt es eine zeitliche Beschränkung bezüglich Antwortzeit und Antwortzeitfenster. Der Fehlerzähler wird ebenfalls sowohl bei einer falschen Antwort als auch beim Überschreiten der Antwortzeit bzw. des Antwortzeitfensters erhöht. Beim Unterschreiten der Schwelle (thresh ) erfolgt durch die Bedingung
(EC<disable thresh) der Übergang zurück in den State (NORMAL). Im State (NORMAL) sind die Endstufen wieder freigegeben.
Sobald im State (DISABLE) der Fehlerzähler eine Reset- Schwelle (reset thresh) erreicht hat und das Register für die Reset-Freigabe den voreingestellten Wert 1 hat, erfolgt durch die Bedingung (EC>=reset thresh AND
i_req_rst_en=l) der Übergang in den State (RESET). Der anschließende Übergang vom State (RESET) in denen State (INIT) erfolgt wieder automatisch.
Um den gesamten Ablauf in der State Machine noch schneller zu gestalten , kann in der State Machine der States (SOPCENA) ausgelassen werden. Ein schneller Abschaltpfadtest findet dann nicht statt. Wenn beide State Machines erfolgreich durchlaufen worden sind, nehmen die beiden Monitoring Units im NORMAL State vorteilhafterweise mittels des jeweiligen Monitoring Elements die Überwachung des Rechenelements auf.
Zusammenfassend kann gefolgert werden, dass das erfindungsgemäße Überwa- chungskonzept zur Überwachung eines Rechenelements in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, gegenüber den bekannten Überwachungskonzepten sowohl bzgl. Schnelligkeit, Programmieraufwand und Sicherheit eine Verbesserung darstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Überwachungsrechner (UR) zur Überwachung eines Prozessors, auf dem ein Rechenelement ausgeführt wird, wobei der Prozessor neben dem Überwachungsrechner (UR) im wesentlichen einen Funktionsrechner (FR) umfasst, und wobei das Rechenelement ein Funktionsmodul (El), ein Sicherheitsmodul (E2) und ein Überwachungsmodul (E3) umfasst, alle Module (El, E2 und E3) auf dem Funktionsrechner (FR) ausführbar sind, und der Überwachungs- rechner (UR) mit zumindest dem Überwachungsmodul (E3) auf dem Funktionsrechner (FR) mittels eines Frage- Antwort- Verfahrens über eine Schnittstelle kommuniziert,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Funktionsrechner (FR) und der Überwachungsrechner (ÜR) physikalisch unabhängig voneinander sind und der Überwachungsrechner (UR) zwei voneinander unabhängige Monitoring Units (MU1, MU2) umfasst, wobei durch jede Monitoring Unit (MU1, MU2) im Funktionsrechner (FR) mittels eines entsprechenden Monitioring Elements ( ME1 , ME2) jeweils eine Kontrolle (Kl, K2) zur Überwachung der ordnungsgemäßen Abarbeitung der Pro- grammbefehle des Furiktionsrechners (FR) ausführbar ist.
2. Überwachungsrechner (UR) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ersten Monitoring Unit (MU1) eine erste Kontrolle (Kl) im Sicherheitsmodul (E2) und mittels der zweiten Monitoring Unit (MU2) eine zweite Kontrolle (K2) im Überwachungsmodul (E3) jeweils in Testpfaden (TP 1 , TP2) durchführbar ist.
3. Überwachungsrechner (UR) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ersten Monitoring Unit (MU1) als erste Kontrolle (Kl) im Sicherheitsmodul (E2) einen Speichertest und eine Programmablaufkontrolle durchführbar ist. Überwachungsrechner (UR) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der zweiten Monitoring Unit (MU2) als zweite Kontrolle (K2) im Überwachungsmodul (E3) einen Befehlssatztest und ein AD- Wandler-Test durchführbar ist.
Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten eines Fehlers in der Kontrolle (Kl, K2) ein Fehlerzähler bedienbar ist und bei Überschreiten von frei programmierbaren Fehlerreaktionsschwellen ( thresh, reset thresh ) durch den Überwachungsrechner (UR) eine Systemreaktion unabhängig vom Funktionsrechner (FR) auslösbar ist.
Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mittels einer State Machine (SM1, SM2) beim Initialisieren des Prozessors im Rechenelement beim Konfigurieren der entsprechenden Monitoring Unit (MUl, MU2) neben anderen Parametern eine Antwortzeit, ein Antwortzeitfenster, eine Abschaltschwelle (thresh) und eine Reset-Schwelle (reset thresh) festlegbar sind, wobei die Parameter je Monitoring Unit (MUl, MU2) voneinander abweichen können.
Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerzählung asymmetrisch aufgebaut ist.
Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (URA) des Überwachungsrechners (UR) komplementär ausgeführt sind.
9. Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antwortzeit frei konfigurierbar im Bereich zwischen 1 ms und 255 ms liegt. 10. Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antwortzeitfenster im Bereich zwischen 1 ms und 255 ms liegt, wobei das Verhältnis von Antwortzeit und Antwortzeitfenster frei skalierbar ist. 11. Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschaltpfadtest (SOPC) als eigener Zustand in der State Machine (SM 1, SM2) ausgeführt ist
12. Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlicher CRC-Test (Checksum- Test) im Hintergrund durchführbar ist.
13. Überwachungsrechner (UR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zufallszahlengenerierung zur Auswahl der Fragen im Frage-Antwort-Verfahren mittels eines Linear Feedback Shift Registers erfolgt.
14. Prozessor mit einem Funktionsrechner (FR) und einen Überwachungsrechner (UR) nach Anspruch 1 , wobei auf dem Prozessor ein Rechenelement zur Steu- erung wenigstens einer Funktion eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens einer Eingangsgröße ausgeführt wird, und der Überwachungsrechner (UR) mit dem Funktionsrechner (FR) mittels eines Frage- Antwort-Verfahrens über eine Schnittstelle kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsrechner (FR) und der Überwachungsrechner (UR) physikalisch un- abhängig voneinander sind und der Überwachungsrechner (UR) zwei voneinander unabhängige Monitoring Units (MU1, MU2) umfasst, wobei durch je- de Monitomg Unit (MUl, MU2) mittels eines entsprechenden Monitioring Elements (EMI, EM2) im Funktionsrechner (FR) jeweils eine Kontrolle (Kl, K2) zur Überwachung der ordnungsgemäßen Abarbeitung der Programmbefehle des Funktionsrechners (FR) ausführbar ist.
5
15. Verfahren zur Überwachung eines Prozessors nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsrechner (FR) und der Überwachungsrechner (UR) physikalisch unabhängig voneinander sind und der Überwachungsrechner (UR) zwei voneinander unabhängige Monitoring Units (MUl, 10 MU2) umfasst, wobei durch jede Monitorng Unit (MUl , MU2) mittels eines entsprechenden Monitioring Elements (EMI, EM2) im Funktionsrechner (FR) jeweils eine Kontrolle (Kl, K2) zur Überwachung der ordnungsgemäßen Abarbeitung der Programmbefehle des Funktionsrechners (FR) ausgeführt wird.
15
20.
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30
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