WO2018007527A1 - Verfahren zum betreiben eines integrierten schaltkreises einer geräte-steuervorrichtung - Google Patents

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device function
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Oliver Feilen
Rolf BOOT
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Audi Ag
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    • B60W50/06—Improving the dynamic response of the control system, e.g. improving the speed of regulation or avoiding hunting or overshoot
    • B60W2050/065—Improving the dynamic response of the control system, e.g. improving the speed of regulation or avoiding hunting or overshoot by reducing the computational load on the digital processor of the control computer

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an integrated circuit (IC - Integrated Circuit), by means of which several different device functions are provided in one device.
  • a device function may be, for example, controlling an internal combustion engine.
  • the integrated circuit can be used for this purpose e.g. be integrated in an engine control unit.
  • the invention also includes a control device for a device, in which the integrated circuit is provided, as well as a motor vehicle with the control device according to the invention.
  • the device functions compete for the resources of the integrated circuit.
  • Such resources execute individual processing steps which are necessary to process device signals.
  • a resource may be, for example, an analog-to-digital converter or a memory or, in particular, an arithmetic unit or processor.
  • a calculation routine for calculating a moving average of a sensor signal may represent a method step. Performing the calculation routine then occupies the resource "processor".
  • a device function can represent a sequence of such processing steps that can build on each other and thus form an action chain in the integrated circuit, by which incoming device signals can be converted into outgoing control signals. If several device functions are now provided by a circuit, then correspondingly many effect chains are present. This can result in the execution of processing steps of an effect chain, a resource of the circuit is so busy or blocked that processing steps of another chain of action, the same resource need not can be performed within a predetermined period of time. As a result, the chains of action influence each other. However, in particular in a circuit for providing control routines or control circuits for controlling states of device components, such as an internal combustion engine, a real-time capability of the device functions is necessary. Thus, it must be costly checked and ensured that on a circuit only so many device functions are provided that when they are carried out no mutual influence of the chains of effects by utilization of individual resources of the circuit.
  • the breakdown of vehicle functions into effect chains is known, for example, from DE 10 2013 202 405 A1.
  • the chains of action described therein always comprise a plurality of vehicle components, that is, for example, a plurality of control devices or sensor units. A consideration within an integrated circuit is not described there.
  • EP 2 354 949 A1 it is also known to describe functions or tasks as chains of action. It is known from DE 10 2012 210 059 A1 that, in the case of a control device whose computing capacity is not sufficient, by prioritizing data packets, it is ensured that certain data packets which are particularly required for the operation of a motor vehicle are processed in a timely manner.
  • the invention has for its object to provide a maximum number of device functions by means of a circuit, without thereby affecting the device functions each other.
  • the invention provides a method for operating an integrated circuit, ie an IC.
  • the circuit may be configured, for example, as a microcontroller or microprocessor.
  • the method assumes that the circuit in a device provides several different device functions. Providing means that these device functions are present, but not necessarily have to be active.
  • processing steps are performed by the circuit.
  • a processing step may be defined, for example, by program code.
  • the processing steps process device signals.
  • the processing steps belonging to a device function altogether interact in an action chain in order to process the device signals.
  • the processing steps thus represent elements for forming an action chain, which overall implements a device function. At least one of the processing steps is designed to be usable for several chains of action.
  • Each processing step is carried out by means of a respective resource of the circuit.
  • a resource may be a processor core or a central processing unit (CPU).
  • CPU central processing unit
  • the resource is occupied or can not be used by another processing step.
  • a control device of the circuit checks for each device function at least one point in time during the operation of the circuit, if the device function fulfills a predetermined abandonment criterion in a current operating situation of the device.
  • the respective waiver criterion is defined for the device function in each case in which operating situation, the implementation of the device function is unnecessary or superfluous.
  • a device function may be provided only for a specific value range of atmospheric pressure of the ambient air. Otherwise, the device function is unnecessary. Accordingly, a processing step that provides, for example, calculating an average of measured values of the air pressure may be omitted or turned on.
  • this processing step may only be stopped if it is not yet used by another chain of action that belongs to a required device function.
  • each processing step contained in the chain of action of the device function is checked to see whether it is contained exclusively in the chain of action of unnecessary device functions.
  • a processing step belongs exclusively to chains of action of unnecessary device functions, the respective processing Step shut off. In other words, the execution of the processing step is interrupted or stopped or paused.
  • the processing step belongs to at least one action chain of a still required device function, the processing step is further executed or carried out. In other words, in particular, a cyclical execution of the processing step is continued.
  • the invention provides the advantage that is checked for each device function, whether it is currently needed and that in the case of an unnecessary device function all those processing steps of the chain of action of the device function are disabled, which need not be operated for another, required device function.
  • the resource of the circuitry used to perform this method step is kept free or available for processing steps of equipment chains needed for action chains.
  • the invention also includes advantageous developments, the characteristics of which provide additional advantages.
  • At least one processing step can be contained in a respective chain of action of at least two device functions.
  • a processing step for forming a processed signal for example, for forming an average signal from a sensor signal, may be required for two different device functions, both based on the processed signal.
  • This processing step is only switched off if all device functions in whose chain of action this processing step is contained are identified as currently unnecessary, ie they fulfill the waiver criterion. This ensures that an action chain that belongs to a required function is not interrupted.
  • a processing step may be a sensor value processing and / or an averaging and / or a threshold value monitoring. This has the advantage that the processing steps represent universally usable elements that can be used to form different chains of action.
  • a height-dependent control can be provided.
  • Such a control generates a control signal for controlling an operation of the device only for a predetermined value range of altitude values and / or air pressure values. With an altitude value and / or air pressure value outside the respective value range, no actuating signal is generated by the device function.
  • the altitude value for example based on a GPS signal (GPS - Global Position System) and / or an air pressure value is determined by means of an air pressure sensor and checks whether the respective sensor value is within or outside the value range.
  • the described waiver criterion is therefore defined by the range of values and then satisfied if the determined sensor value is outside the value range. Accordingly, the device function is classified as necessary or unnecessary.
  • a temperature-dependent control can be provided.
  • Such a control generates a control signal for controlling an operation of the apparatus only for a predetermined value range of a temperature.
  • the control signal for controlling the operation is only generated if the temperature is within the value range. Outside the value range, the operation remains unaffected.
  • the value range thus defines a waiver criterion. It is thus possible to measure a sensor value for the temperature by means of a sensor and to check whether the sensor value is outside the value range. Then the waiver criterion is fulfilled.
  • an altitude of the device and / or an ambient air pressure and / or a temperature is determined as the operating situation.
  • a regulation and / or control of a signal and / or a physical quantity eg an electrical voltage and / or an electric current and / or a pressure and / or a fluid flow is provided.
  • a processing step can be realized by program code. In particular, it can be provided that the processing steps are carried out cyclically or periodically.
  • the processing steps are embedded or carried out within a cyclical execution of a real-time control loop.
  • a processing step corresponding to program code which is provided for carrying out the processing step, can then be skipped or skipped during the cyclical execution of the real-time control loop.
  • This has the advantage that an execution time of the real-time control loop, ie the duration for a single execution of the control loop, may be below a predetermined maximum value, as may be indicated by a real-time specification. This is accomplished by omitting or not needing to perform any unnecessary processing steps.
  • a utilization of the circuit and / or a value of an execution time for all currently (eg cyclically) executed chains of action is determined. It can thus be provided that at least one specific device function is provided only when a circuit load or computational load or processor load is less than a predetermined threshold. Thus, a maximum response time or a maximum response time for at least one other specific device function, eg a safety-related device function, can be ensured by deactivating any other device function, eg a comfort function, if the processor load is above the threshold value. Thus, at least one device function is deactivated, ie it is dispensed with, if an internal controller load or processor load exceeds the threshold value.
  • the said, also monitorable execution time can be, for example, the execution time for the cyclically executed control loop (control loop). If the execution time is greater than a predetermined threshold value, it is likewise possible to dispense with at least one predetermined device function in order, for example, to ensure the said maximum response time.
  • a control device for a device is provided by the invention.
  • the control device according to the invention has the described circuit and can thus provide the device functions described by means of the circuit.
  • the circuit is in this case configured to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • the circuit may for example have a program code which may be stored in a data memory and may be executed by the circuit.
  • the program code is thus configured to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • the control device according to the invention can be used, for example, as a control device for a motor vehicle, e.g. as engine control unit, be designed.
  • a motor vehicle which includes the control device according to the invention, e.g. as a control unit.
  • the device described can be a motor vehicle.
  • the motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck.
  • the invention can also be applied to another device, e.g. a vehicle in general or a ship or aircraft or production plant or a smartphone or personal computer (PC) or desktop computer or navigation device or tablet PC or wearable computer device (e.g. a smartwatch, or home automation device, or a home appliance or a television or media player (e.g., MP3 player).
  • a vehicle in general or a ship or aircraft or production plant or a smartphone or personal computer (PC) or desktop computer or navigation device or tablet PC or wearable computer device e.g. a smartwatch, or home automation device, or a home appliance or a television or media player (e.g., MP3 player).
  • a smartwatch e.g. a smartwatch, or home automation device, or a home appliance or a television or media player (e.g., MP3 player).
  • FIG. Shows a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention.
  • the exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention.
  • the described components of the embodiment each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which in each case further develop the invention independently of one another and thus also individually or in a different combination from that shown are to be regarded as part of the invention.
  • the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • the single FIGURE shows a motor vehicle 10, which may be, for example, a motor vehicle, in particular a passenger car or truck. Shown are signal sources 1 1, a control unit 12 and a detection device 13.
  • the signal sources 1 1 can each generate a vehicle signal 14.
  • a vehicle signal 14 is an example of a device signal.
  • a signal source 11 may be a sensor device which generates sensor signals as vehicle signal 14.
  • a signal source 11 may, for example, be a control unit or an actuator that generates a status signal as a vehicle signal 14.
  • a signal source 11 may, for example, be a vehicle bus, for example a CAN bus (Controller Area Network), which outputs a bus signal as the vehicle signal 14.
  • the detection device 13 may be configured to signal a current driving situation 15.
  • the driving situation 15 is an example of an operating situation. For example, it can be signaled as the driving situation 15 in which altitude the motor vehicle 10 is currently located.
  • the detection device 13 may, for example, comprise a height sensor or a GPS receiver.
  • an internal operating situation can also be signaled, eg a current or planned utilization of the control device 12, ie a computing load or processor load.
  • vehicle functions 1 6 can be provided on the basis of the vehicle signals 14.
  • the controller 12 is an example of a control device.
  • Each vehicle function 1 6 is an example of a device function.
  • a vehicle function 16 may, for example, be the generation of a control signal for another vehicle component (for example an internal combustion engine).
  • a vehicle function 16 may represent a control.
  • the vehicle signals 14 can be processed by the control unit 12.
  • a plurality of processing steps 17 may be performed by an integrated circuit IC of the controller 12.
  • the circuit IC can be configured for example as a microcontroller or microprocessor.
  • the processing steps 17 may represent, for example, program code or circuit logic of the integrated circuit IC.
  • the vehicle signals 14 can be received by preprocessing steps P1, P2, P3 and further processed by, for example, intermediate processing steps P4, P5 and end-processed by finishing steps P6, P7 to produce, for example, the described control signals can.
  • This classification is only an example to explain the operation of the invention below.
  • the output signals of a processing step 17 are used as input to a subsequent processing step 17.
  • the signals are processed or processed or combined in succession in a very specific order by the individual processing steps 17. This results in a respective chain of action 18 for each vehicle function 16, by which the sequence of the processing steps 17 for providing the respective vehicle function 16 is described or defined.
  • An action chain 18 can also be branched, as shown in the figure.
  • the execution or execution of the processing steps 17 each requires a resource of the circuit IC.
  • the resource is an arithmetic unit 19, i. a CPU or an array of one or more cores.
  • the processing steps 17 are executed cyclically in a control loop 20 by executing respective program code 21 of the respective processing steps 17. The more program code 21 has to be carried out within the control loop 20, the longer is an execution time 22 of a loop pass of the control loop 20.
  • the execution time 22 In order to keep the execution time 22 smaller than a predetermined maximum value, it can be checked by a control device 23 of the circuit IC or another device of the control device 12, which is different from the circuit IC, which of the vehicle functions 1 6 are currently required.
  • the processing steps 17, which belong exclusively to an unneeded vehicle function 16, can then be in the control loop 20 be skipped or omitted.
  • the control device 20 checks for this purpose for each vehicle function 16 a waiver criterion 24, which in each case indicates in which driving situation the vehicle function 1 6 can be dispensed with.
  • the control device 23 can receive the situation signal 15.
  • the controller 23 may be provided, for example, as a program code or as a logic circuit of the circuit IC.
  • the corresponding chain of action 18 can be reactivated, ie the associated method steps 17 can be carried out, for example by setting the control flag 25.
  • the controller load ie the load on the circuit IC, is reduced during runtime and thus controller resources are released for other calculations, ie other method steps 17.
  • the action chains 18 to be executed could be determined by means of a predetermined priority control or a predetermined priority Priority criterion those chains of action 18 are selected that are actually executed. The other chains of action 18 are only executed if sufficient resources are still available. Overall, the example shows how the invention can achieve a reduction in the consumption of controller resources in motor vehicle real-time systems.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines integrierten Schaltkreises (IC), durch welchen in einem Gerät (10) mehrere unterschiedliche Gerätefunktionen (16) bereitgestellt werden, wobei zum jeweiligen Durchführen einer der bereitgestellten Gerätefunktionen (16) jeweils in einer Wirkkette (18) zusammenwirkende Verarbeitungsschritte (17) von Gerätesignalen (14) ausgeführt werden. Die Erfindung sieht vor, dass durch eine Steuereinrichtung (23) für jede Gerätefunktion (16) überprüft wird, ob sie in einer aktuellen Betriebssituation (15) ein vorbestimmtes Verzichtskriterium (24) erfüllt, durch welches für die Gerätefunktion (16) jeweils definiert ist, in welcher Betriebssituation (15) die Durchführung der Gerätefunktion (16) unnötig ist, und für jede aktuell unnötige Gerätefunktion (16) jeder in der Wirkkette (18) der Gerätefunktion (16) enthaltene Verarbeitungsschritt (17) daraufhin überprüft wird, ob er ausschließlich in Wirkketten (18) unnötiger Gerätefunktionen (16) enthalten ist, und in diesem Fall der jeweilige Verarbeitungsschritt (17) abgeschaltet wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines integrierten Schaltkreises einer Geräte- Steuervorrichtung
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines integrierten Schaltkreises (IC - Integrated Circuit), durch welchen in einem Gerät mehrere unterschiedliche Gerätefunktionen bereitgestellt werden. Eine solche Gerätefunktion kann zum Beispiel das Steuern eines Verbrennungsmotors sein. Der integrierte Schaltkreis kann hierzu z.B. in einem Motorsteuergerät integriert sein. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuervorrichtung für ein Gerät, in welcher der integrierte Schaltkreis bereitgestellt ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Wird zum Bereitstellen mehrerer Gerätefunktionen ein einzelner integrierter Schaltkreis bereitgestellt, so konkurrieren die Gerätefunktionen um die Ressourcen des integrierten Schaltkreises bereitgestellt werden. Solche Ressourcen führen jeweils einzelne Verarbeitungsschritte aus, die dazu nötig sind, Gerätesignale zu verarbeiten. Eine Ressource kann zum Beispiel ein Analog-Digital-Wandler oder ein Speicher oder insbesondere ein Rechenwerk oder Prozessor sein. So kann zum Beispiel eine Rechenroutine zum Berechnen eines gleitenden Mittelwerts eines Sensorsignals einen Verfahrensschritt darstellen. Das Durchführen der Rechenroutine belegt dann die Ressource„Prozessor".
Eine Gerätefunktion kann eine Abfolge von solchen Verarbeitungsschritten darstellen, die aufeinander aufbauen können und somit eine Wirkkette in dem integrierten Schaltkreis bilden, durch welchen eintreffende Gerätesignale in ausgehende Steuersignale umgewandelt werden können. Werden nun mehrere Gerätefunktionen durch einen Schaltkreis bereitgestellt, so sind entsprechend viele Wirkketten vorhanden. Dies kann dazu führen, dass beim Ausführen von Verarbeitungsschritten einer Wirkkette eine Ressource des Schaltkreises derart ausgelastet oder blockiert wird, dass Verarbeitungsschritte einer anderen Wirkkette, die dieselbe Ressource benötigen, nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer ausgeführt werden können. Hierdurch beeinflussen sich also die Wirkketten gegenseitig. Insbesondere bei einem Schaltkreis zum Bereitstellen von Regelroutinen oder Regelkreisen für das Regeln von Zuständen von Gerätekomponenten, wie beispielsweise ei- nem Verbrennungsmotor, ist aber eine Echtzeitfähigkeit der Gerätefunktionen nötig. Somit muss aufwendig überprüft und sichergestellt werden, dass auf einem Schaltkreis nur so viele Gerätefunktionen bereitgestellt werden, dass sich bei deren Durchführung keine gegenseitige Beeinflussung der Wirkketten durch Auslastung einzelner Ressourcen des Schaltkreises ergibt.
Das Aufgliedern von Fahrzeugfunktionen in Wirkketten ist zum Beispiel aus der DE 10 2013 202 405 A1 bekannt. Die darin beschriebenen Wirkketten umfassen stets mehrere Fahrzeugkomponenten, also zum Beispiel mehrere Steuergeräte oder Sensoreinheiten. Eine Betrachtung innerhalb eines inte- grierten Schaltkreises ist dort nicht beschrieben.
Aus der EP 2 354 949 A1 ist ebenfalls bekannt, Funktionen oder Tasks als Wirkketten zu beschreiben. Aus der DE 10 2012 210 059 A1 ist bekannt, bei einem Steuergerät, dessen Rechenkapazität nicht auszureichen droht, durch Priorisieren von Datenpaketen sicherzustellen, dass bestimmte, für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs besonders benötigte Datenpakete rechtzeitig bearbeitet werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines Schaltkreises eine möglichst große Anzahl von Gerätefunktionen bereitzustellen, ohne dass sich hierdurch die Gerätefunktionen gegenseitig beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprü- che gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines integrierten Schaltkreises, d.h. eines ICs, bereitgestellt. Der Schaltkreis kann zum Beispiel als MikroController oder Mikroprozessor ausgestaltet sein. Das Verfahren geht davon aus, dass durch den Schaltkreis in einem Gerät mehrere unterschiedliche Gerätefunktionen bereitgestellt werden. Mit Bereitstellen ist gemeint, dass diese Gerätefunktionen vorhanden sind, aber nicht unbedingt aktiv sein müssen. Um eine bereitgestellte Gerätefunktion tatsächlich durchzuführen oder zu betreiben oder umzusetzen, werden durch den Schaltkreis Verarbeitungsschritte ausgeführt. Ein Verarbeitungsschritt kann z.B. durch Programmcode definiert sein. Die Verarbeitungsschritte verarbeiten Geräte- Signale. Die zu einer Gerätefunktion gehörenden Verarbeitungsschritte wirken insgesamt in einer Wirkkette zusammen, um die Gerätesignale zu verarbeiten. Die Verarbeitungsschritte stellen somit Elemente zum Bilden einer Wirkkette dar, die insgesamt eine Gerätefunktion umsetzt. Zumindest einer der Verarbeitungsschritte ist dabei für mehrere Wirkketten nutzbar ausgestal- tet. Es können also in zwei Wirkketten ein und derselbe Verarbeitungsschritt vorhanden sein. Jeder Verarbeitungsschritt wird jeweils mittels einer jeweiligen Ressource des Schaltkreises ausgeführt. Beispielsweise kann eine solche Ressource ein Prozessorkern oder eine CPU (Central Processing Unit - Zentrale Verarbeitungseinheit) sein. Für die Dauer eines Verarbeitungsschrit- tes ist die Ressource belegt oder nicht von einem anderen Verarbeitungsschritt nutzbar.
Um nun möglichst viele Gerätefunktionen bereitstellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung des Schaltkreises für jede Gerätefunktion zu zumindest einem Zeitpunkt während des Betriebs des Schaltkreises überprüft, ob die Gerätefunktion in einer aktuellen Betriebssituation des Geräts ein vorbestimmtes Verzichtskriterium erfüllt. Durch das jeweilige Verzichtskriterium ist für die Gerätefunktion jeweils definiert, in welcher Betriebssituation die Durchführung der Gerätefunktion unnötig oder überflüssig ist. So kann zum Beispiel für ein Motorsteuergerät eine Gerätefunktion nur für einen bestimmten Wertebereich von Luftdruck der Umgebungsluft vorgesehen sein. Ansonsten ist die Gerätefunktion unnötig. Entsprechend kann ein Verarbeitungsschritt, der zum Beispiel das Berechnen eines Mittelwerts aus Messwerten für den Luftdruck vorsieht, weggelassen oder angeschaltet werden. Natürlich darf dieser Verarbeitungsschritt nur angehalten werden, wenn er nicht noch von einer anderen Wirkkette, die zu einer benötigten Gerätefunktion gehört, genutzt wird. Für jede aktuell unnötige Gerätefunktion wird entsprechend jeder in der Wirkkette der Gerätefunktion enthaltene Verarbeitungsschritt daraufhin überprüft, ob er ausschließlich in der Wirkkette unnötiger Gerätefunktionen enthalten ist.
In diesem Fall, wenn also ein Verarbeitungsschritt ausschließlich zu Wirkketten unnötiger Gerätefunktionen gehört, wird der jeweilige Verarbeitungs- schritt abgeschaltet. Mit anderen Worten wird das Durchführen des Verarbeitungsschritts unterbrochen oder angehalten oder pausiert.
Andernfalls, falls also der Verarbeitungsschritt zu zumindest einer Wirkkette einer noch benötigten Gerätefunktion gehört, wird der Verarbeitungsschritt weiter ausgeführt oder durchgeführt. Mit anderen Worten wird insbesondere eine zyklische Durchführung des Verarbeitungsschrittes weiter durchgeführt.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass zu jeder Gerätefunktion überprüft wird, ob sie aktuell benötigt wird und dass im Falle einer unnötigen Gerätefunktion all diejenigen Verarbeitungsschritte der Wirkkette der Gerätefunktion deaktiviert werden, die nicht noch für eine andere, benötigte Gerätefunktion betrieben werden müssen. Somit wird durch Anhalten oder Abschalten von nicht benötigten Verarbeitungsschritten erreicht, dass die Ressource des Schaltkreises, die zum Durchführen dieses Verfahrensschrittes verwendet wird, freigehalten oder verfügbar bleibt für Verarbeitungsschritte von Wirkketten benötigter Gerätefunktionen.
Zu der Erfindung gehören auch vorteilhafte Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Wie bereits ausgeführt, kann zumindest ein Verarbeitungsschritt in einer je- weiligen Wirkkette zumindest zweier Gerätefunktionen enthalten sein. Beispielsweise kann also ein Verarbeitungsschritt zum Bilden eines verarbeiteten Signals, zum Beispiel zum Bilden eines Mittelwertsignals aus einem Sensorsignal, für zwei unterschiedliche Gerätefunktionen benötigt werden, die beide auf dem verarbeiteten Signal basieren. Dieser Verarbeitungsschritt wird nur abgeschaltet, falls alle Gerätefunktionen, in deren Wirkkette dieser Verarbeitungsschritt enthalten ist, als aktuell unnötig erkannt, also das Verzichtskriterium erfüllen. Somit ist sichergestellt, dass nicht auch eine Wirkkette unterbrochen wird, die zu einer benötigten Funktion gehört. Bei einem Verarbeitungsschritt kann es sich insbesondere um eine Sensorwertverarbeitung und/oder eine Mittelwertbildung und/oder eine Schwellwertüberwachung handeln. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Verarbeitungsschritte universell verwendbare Elemente darstellen, die zum Bilden unterschiedlicher Wirkketten genutzt werden können. Als eine Gerätefunktion kann eine höhenlagenabhängige Regelung bereitgestellt sein. Eine solche Regelung erzeugt ein Stellsignal zum Steuern eines Betriebs des Geräts nur für einen vorbestimmten Wertebereich von Höhen- werten und/oder Luftdruckwerten. Bei einem Höhenwert und/oder Luftdruckwert außerhalb des jeweiligen Wertebereich wird durch die Gerätefunktion kein Stellsignal erzeugt. Es wird also entsprechend der Höhenwert zum Beispiel auf der Grundlage eines GPS-Signals (GPS - Global Position System) und/oder ein Luftdruckwert mittels eines Luftdrucksensors ermittelt und über- prüft, ob der jeweilige Sensorwert innerhalb oder außerhalb des Wertebereichs liegt. Das beschriebene Verzichtskriterium ist also durch den Wertebereich definiert und dann erfüllt, wenn der ermittelte Sensorwert außerhalb des Wertebereichs liegt. Entsprechend wird die Gerätefunktion als nötig oder unnötig klassifiziert.
Als Gerätefunktion kann auch eine temperaturabhängige Regelung bereitgestellt werden. Eine solche Regelung erzeugt ein Stellsignal zum Steuern eines Betriebs des Geräts nur für einen vorbestimmten Wertebereich einer Temperatur. Mit anderen Worten wird das Stellsignal zum Steuern des Be- triebs nur erzeugt, falls die Temperatur innerhalb des Wertebereichs liegt. Außerhalb des Wertebereichs bleibt der Betrieb unbeeinflusst. Der Wertebereich definiert somit ein Verzichtskriterium. Es kann also mittels eines Sensors ein Sensorwert für die Temperatur gemessen werden und überprüft werden, ob der Sensorwert außerhalb des Wertebereichs liegt. Dann ist das Verzichtskriterium erfüllt.
Entsprechend kann also vorgesehen sein, dass als Betriebssituation eine Höhenlage des Geräts und/oder ein Umgebungs-Luftdruck und/oder eine Temperatur ermittelt wird. Dies sind aber nur Beispiele für mögliche Be- triebssituationen, die daraufhin überprüft werden können, ob eine vorbestimmte Gerätefunktion in dieser Betriebssituation benötigt wird oder nicht.
Allgemein ist also vorgesehen, dass für eine vorbestimmte Teilmenge von möglichen Betriebssituationen oder Betriebspunkten des Geräts und/oder des Schaltkreises als Gerätefunktion eine Regelung und/oder Steuerung eines Signals und/oder einer physikalischen Größe, z.B. einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms und/oder eines Drucks und/oder einer Fluidströmung, bereitgestellt ist. Außerhalb dieser Teilmenge an Betriebssituationen oder Betriebspunkten kann also auf das Durchführen der jeweiligen Gerätefunktion verzichtet werden, weil sie unnötig ist. Das Verzichtskriterium beschreibt somit alle verbleibenden Betriebspunkte außerhalb der Teilmenge der Betriebspunkte. Wie bereits ausgeführt, kann ein Verarbeitungsschritt durch Programmcode realisiert werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsschritte zyklisch oder periodisch durchgeführt werden. Hierzu kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsschritte innerhalb einer zyklischen Durchführung einer Echtzeit-Kontrollschleife (Real-Time Control Loop) eingebettet oder durchgeführt werden. Zum Deaktivieren eines Verarbeitungsschritts kann dann entsprechend Programmcode, welcher zum Durchführen des Verarbeitungsschritts vorgesehen ist, bei der zyklischen Durchführung der Echtzeit-Kontrollschleife ausgelassen oder übersprungen werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Ausführungszeit der Echtzeit-Kontrollschleife, d.h. die Dauer für eine einzelne Durchführung der Kontrollschleife, unter einem vorgegebenen Höchstwert liegen kann, wie er durch eine Echtzeitvorgabe angegeben sein kann. Dies wird erreicht, indem alle unnötigen Verarbeitungsschritte ausgelassen oder nicht berechnet oder nicht ausgeführt werden müssen.
Besonders bevorzugt ist es, dass als Betriebssituation eine Auslastung des Schaltkreises und/oder ein Wert einer Ausführzeit für alle aktuell (z.B. zyklisch) ausgeführten Wirkketten ermittelt wird. Es kann also vorgesehen sein, dass zumindest eine bestimmte Gerätefunktion nur bereitgestellt wird, wenn eine Schaltkreis-Last oder Rechenlast oder Prozessorlast kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. So kann eine Höchst-Antwortzeit oder Höchst- Reaktionszeit für zumindest eine andere bestimmte Gerätefunktion, z.B. eine sicherheitsrelevante Gerätefunktion, sichergestellt werden, indem jede andere Gerätefunktion, z.B. eine Komfortfunktion, deaktiviert wird, falls die Pro- zessorlast oberhalb des Schwellenwerts liegt. Es wird also zumindest eine Gerätefunktion deaktiviert, d.h. auf sie verzichtet, falls eine interne Controller- Last oder Prozessorlast den Schwellenwert überschreitet. Die besagte, ebenfalls überwachbare Ausführzeit kann z.B. die Ausführzeit für die zyklisch ausgeführte Kontrollschleife (Control-Loop) sein. Ist die Ausführzeit größer als ein vorbestimmter Schwellenwert, so kann ebenfalls auf zumindest eine vorbestimmte Gerätefunktion verzichtet werden, um z.B. die besagte Höchst- Antwortzeit sicherzustellen. Um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, ist durch die Erfindung eine Steuervorrichtung für ein Gerät bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung weist den beschriebenen Schaltkreis auf und kann somit mittels des Schaltkreises die beschriebenen Gerätefunktionen bereitstellen. Der Schaltkreis ist hierbei dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Hierzu kann der Schaltkreis z.B. einen Programmcode aufweisen, der in einem Datenspeicher gespeichert sein kann und durch den Schaltkreis ausgeführt werden kann. Der Programmcode ist somit dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann zum Beispiel als Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, z.B. als Motorsteuergerät, ausgestaltet sein. Zu der Erfindung gehört schließlich auch ein Kraftfahrzeug, welches die erfindungsgemäße Steuervorrichtung z.B. als Steuergerät aufweist. Mit anderen Worten kann das beschriebene Gerät ein Kraftfahrzeug sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgestaltet.
Die Erfindung kann aber auch auf ein anderes Gerät angewendet werden, wie z.B. ein Fahrzeug allgemein oder ein Schiff oder ein Flugzeug oder eine Produktionsanlage oder ein Smartphone oder einen Personal-Computer (PC) oder einen Desktop-Computer oder ein Navigationsgerät oder einen Tablet- PC oder ein am Körper eines Benutzers zu tragendes Computergerät (Wearable), z.B. eine Smartwatch, oder ein Haus-Automatisierungsgerät o- der ein Haushaltsgerät oder ein Fernsehgerät oder ein Medienwiedergabe- gerät (z.B. MP3-Spieler). Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. Die einzige Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. Dargestellt sind Signalquellen 1 1 , ein Steuergerät 12 und eine Erfassungseinrichtung 13. Die Signalquellen 1 1 können jeweils ein Fahrzeugsignal 14 erzeugen. Ein Fahrzeugsignal 14 ist ein Beispiel für ein Gerätesignal. Bei einer Signalquellen 1 1 kann es sich beispielsweise jeweils um eine Sensoreinrichtung handeln, die als Fahrzeugsignal 14 Sensorsignale erzeugt. Bei einer Signalquelle 1 1 kann es sich zum Beispiel um ein Steuergerät oder einen Aktor handeln, der ein Zustandssignal als Fahrzeugsignal 14 erzeugt. Bei einer Signalquelle 1 1 kann es sich zum Beispiel um einen Fahrzeugbus, zum Beispiel einen CAN-Bus (Controller Area Network) handeln, der als Fahrzeugsignal 14 ein Bussignal ausgibt. Die Erfassungseinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, eine aktuelle Fahrsituation 15 zu signalisieren. Die Fahrsituation 15 ist ein Beispiel für eine Betriebssituation. Zum Beispiel kann als Fahrsituation 15 signalisiert werden, in welcher Hö- henlage sich das Kraftfahrzeug 10 gerade befindet. Die Erfassungseinrich- tung13 kann hierzu zum Beispiel einen Höhensensor oder einen GPS- Empfänger aufweisen. Anstelle der Fahrsituation 15 kann auch eine interne Betriebssituation signalisiert werden, z.B. eine aktuelle oder geplante Auslastung des Steuergeräts 12, d.h. eine Rechenlast oder Prozessorlast.
Durch das Steuergerät 12 können auf der Grundlage der Fahrzeugsignale 14 Fahrzeugfunktionen 1 6 bereitgestellt werden. Das Steuergerät 12 ist ein Beispiel für eine Steuervorrichtung. Jede Fahrzeugfunktion 1 6 ist ein Beispiel für eine Gerätefunktion. Bei einer Fahrzeugfunktion 1 6 kann es sich zum Bei- spiel um das Erzeugen eines Steuersignals für eine weitere Fahrzeugkomponente (zum Beispiel einen Verbrennungsmotor) handeln. Eine Fahrzeugfunktion 16 kann zum Beispiel eine Regelung darstellen.
Zum Bereitstellen der Fahrzeugfunktion 1 6, also zum Beispiel zum Ausgeben oder Erzeugen eines Steuersignals, können die Fahrzeugsignale 14 durch das Steuergerät 12 verarbeitet werden. Hierzu können mehrere Verarbeitungsschritte 17 durch einen integrierten Schaltkreis IC des Steuergeräts 12 ausgeführt werden. Der Schaltkreis IC kann zum Beispiel als MikroController oder Mikroprozessor ausgestaltet sein. Die Verarbeitungsschritte 17 können zum Beispiel Programmcode oder eine Schaltungslogik des integrierten Schaltkreises IC darstellen. In dem in der Figur veranschaulichten Beispiel sei beispielhaft angenommen, dass die Fahrzeugsignale 14 durch Vorverarbeitungsschritte P1 , P2, P3 empfangen werden können und beispielsweise durch Zwischenverarbeitungsschritte P4, P5 weiterverarbeitet werden können und durch Endverarbeitungsschritte P6, P7 zum Erzeugen zum Beispiel der beschriebenen Steuersignale endverarbeitet werden können. Diese Einteilung ist nur beispielhaft, um im Folgenden die Funktionsweise der Erfindung zu erklären.
Um eine jeweilige Fahrzeugfunktion 1 6 bereitzustellen, werden die Ausgabesignale eines Verarbeitungsschrittes 17 als Eingangssignal für einen darauffolgenden Verarbeitungsschritt 17 verwendet. Zum Bereitstellen einer Fahr- zeugfunktion 16 werden die Signale dabei in einer ganz bestimmten Reihenfolge durch die einzelnen Verarbeitungsschritte 17 nacheinander verarbeitet oder prozessiert oder kombiniert. Hierdurch ergibt sich für jede Fahrzeugfunktion 1 6 eine jeweilige Wirkkette 18, durch welche die Abfolge der Verarbeitungsschritte 17 zum Bereitstellen der jeweiligen Fahrzeugfunktion 16 be- schrieben oder definiert ist. Eine Wirkkette 18 kann auch verzweigt sein, wie in der Figur gezeigt ist.
Das Ausführen oder Durchführen der Verarbeitungsschritte 17 benötigt jeweils eine Ressource des Schaltkreises IC. In dem folgenden Beispiel sei angenommen, dass es sich bei der Ressource um ein Rechenwerk 19 handelt, d.h. eine CPU oder eine Anordnung aus einem oder mehreren Rechenkernen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsschritte 17 zyklisch in einer Kontrollschleife 20 ausgeführt werden, indem jeweiliger Programmcode 21 der jeweiligen Verarbeitungsschritte 17 ausgeführt wird. Je mehr Programmcode 21 innerhalb der Kontrollschleife 20 durchgeführt werden muss, desto länger ist eine Ausführungszeit 22 eines Schleifen- durchlaufs der Kontrollschleife 20.
Um die Ausführzeit 22 kleiner als einen vorbestimmten Höchstwert zu halten, kann durch eine Steuereinrichtung 23 des Schaltkreises IC oder einer weiteren, von dem Schaltkreis IC verschiedenen Einrichtung des Steuergeräts 12 überprüft werden, welche der Fahrzeugfunktionen 1 6 aktuell benötigt werden. Die Verarbeitungsschritte 17, die ausschließlich zu einer nicht- benötigten Fahrzeugfunktion 16 gehören, können dann in der Kontrollschleife 20 übersprungen oder ausgelassen werden. Die Steuereinrichtung 20 prüft hierzu für jede Fahrzeugfunktion 16 ein Verzichtskriterium 24, das jeweils angibt, in welcher Fahrsituation auf die Fahrzeugfunktion 1 6 verzichtet werden kann. Hierzu kann die Steuereinrichtung 23 das Situationssignal 15 empfangen. Die Steuereinrichtung 23 kann zum Beispiel als ein Programmcode oder als eine Logikschaltung des Schaltkreises IC bereitgestellt werden. Entsprechend abhängig davon, ob das jeweilige Verzichtskriterium 24 erfüllt wird, wird für jede Fahrzeugfunktion 1 6 festgelegt, ob der jeweilige Programmcode 21 , der zu den Verarbeitungsschritten 1 6 der Wirkkette 18 der Fahrzeugfunktion 1 6 gehört, ausgeführt werden muss oder nicht. In dem Beispiel der Figur sei angenommen, dass zwei Fahrzeugfunktionen F1 , F2 bereitgestellt werden, wobei ausschließlich die Fahrzeugfunktion F1 benötigt wird und die Fahrzeugfunktion F2 das Verzichtskriterium 24 erfüllt. Entsprechend wird durch die Steuereinrichtung 23 festgelegt, dass nur diejenigen Verarbeitungsschritte 17 in der Kontrollschleife 20 durchgeführt werden, die zum Ausführen der Wirkkette 18 benötigt werden, d.h. die Verarbeitungsschritte P1 , P2, P4, P6. Dass diese Bearbeitungsschritte P1 , P2, P4, P6 in der Kontrollschleife 20 aktiv sind, kann durch entsprechende Kontrollbits o- der Kontrollflags 25 festgelegt werden. Diejenigen Verarbeitungsschritte P3, P5, P7, die ausschließlich zu der Wirkkette 18 der nicht-benötigten Fahrzeugfunktion F2 gehören, werden dagegen durch Nicht-Setzen der jeweiligen Kontrollflags 26 des Programmcodes 21 deaktiviert oder ausgeschaltet. Somit führt der Schaltkreis IC nur diejenigen Verfahrensschritte 17 aus, deren Kontrollflag 25 gesetzt ist.
Um die Wirkketten 18 zu erkennen, sind die Fahrzeugfunktionen 16, welche auf dem Schaltkreis IC als Echtzeitsystem laufen müssen, anhand ihrer Abhängigkeiten der Verfahrensschritte 17 analysiert worden. Das Resultat der Analyse ist dann anhand der Wirkketten 18 abgebildet worden, die z.B. durch eine Datenstruktur beschrieben sein können, z.B. als Tabelle, die jeder Fahrzeugfunktion 1 6 die zugehörigen Verfahrensschritte 17 zuordnet. Durch die Wirkketten werden also die für die jeweilige Fahrzeugfunktion 1 6 benötigten Verfahrensschritte 17 identifiziert. Besteht für eine entsprechende Wirkkette 18 zum aktuellen Zeitpunkt in dem Echtzeitsystem kein Rechenbedarf, kann diese Wirkkette 18 zur Laufzeit abgeschaltet werden. Besteht zu einem späteren Zeitpunkt Rechenbedarf der Wirkkette 18, so kann die entsprechende Wirkkette 18 wieder aktiviert, d.h. die zugehörigen Verfahrensschritte 17 zum Beispiel durch Setzen der Kontrollflags 25 durchgeführt werden. Durch das Ab-und Anschalten von Wirkketten 18 in Echtzeitsystemen wird die Controllerlast, d.h. die Last auf dem Schaltkreis IC, zur Laufzeit reduziert und damit Controllerressourcen für andere Berechnungen, d.h. andere Verfahrensschritte 17, freigegeben.
Falls die Anzahl der Verarbeitungsschritte innerhalb der Kontrollschleife, die in der aktuellen Fahrsituation 15 ausgeführt werden müssen, derart groß ist, dass die Durchführung aller benötigten Verfahrensschritte länger dauert als eine vorbestimmte Höchstzeitdauer, so könnten aus den auszuführenden Wirkketten 18 mittels einer vorbestimmten Prioritätsregelung oder eines vorbestimmten Prioritätskriteriums diejenigen Wirkketten 18 ausgewählt werden, die tatsächlich ausgeführt werden. Die anderen Wirkketten 18 werden nur dann ausgeführt, wenn noch ausreichend Ressourcen bereitstehen. Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Reduktion des Verbrauchs von Controllerressourcen in Kraftfahrzeug- Echtzeitsystemen erreicht werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Verfahren zum Betreiben eines integrierten Schaltkreises (IC), durch welchen in einem Gerät (1 0) mehrere unterschiedliche Gerätefunktionen (1 6) bereitgestellt werden, wobei zum jeweiligen Durchführen einer der bereitgestellten Gerätefunktionen (1 6) jeweils in einer Wirkkette (18) zusammenwirkende Verarbeitungsschritte (1 7) von Gerätesignalen (14) ausgeführt werden und wobei jeder Verarbeitungsschritt (17) jeweils mittels einer jeweiligen Ressource (1 9) des Schaltkreises (IC) ausgeführt wird, die hierdurch für die Dauer des Verarbeitungsschrittes (1 7) belegt ist, und wobei zumindest einer der Verarbeitungsschritte (1 7) für mehrere Wirkketten (18) nutzbar ausgestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch eine Steuereinrichtung (23) für jede Gerätefunktion (1 6) überprüft wird, ob sie in einer aktuellen Betriebssituation (1 5) ein vorbestimmtes Verzichtskriterium (24) erfüllt, durch welches für die Gerätefunktion (1 6) jeweils definiert ist, in welcher Betriebssituation (1 5) die Durchführung der Gerätefunktion (1 6) unnötig ist, und für jede aktuell unnötige Gerätefunktion (1 6) jeder in der Wirkkette (1 8) der Gerätefunktion (1 6) enthaltene Verarbeitungsschritt (1 7) daraufhin überprüft wird, ob er ausschließlich in Wirkketten (1 8) unnötiger Gerätefunktionen (1 6) enthalten ist, und in diesem Fall der jeweilige Verarbeitungsschritt (1 7) abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zumindest ein Verarbeitungsschritt (1 7) in einer jeweiligen Wirkkette (1 8) zumindest zweier Gerätefunktionen (1 6) enthalten ist und der Verarbeitungsschritt (1 7) nur abgeschaltet wird, falls alle Gerätefunktionen (1 6), in deren Wirkkette (1 8) der Verarbeitungsschritt (1 7) enthalten ist, als aktuell unnötig erkannt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Verarbeitungsschritt (1 7) eine Sensorwertverarbeitung und/oder eine Mittelwertbildung und/oder eine Schwellwertüberwachung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Gerätefunktion (1 6) eine höhenlagenabhängige Regelung, die nur für einen vorbestimmten Wertebereich von Höhenwerten und/oder Luftdruckwer- ten ein Stellsignal zum Steuern eines Betriebs des Geräts (10) erzeugt, bereitgestellt ist und/oder wobei als Gerätefunktion (1 6) eine temperaturabhängige Regelung, die nur für einen vorbestimmten Wertebereich einer Temperatur ein Stellsignal zum Steuern eines Betriebs des Geräts (10) erzeugt, bereitgestellt ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nur ür eine vorbestimmte Teilmenge von möglichen Betriebspunkten des Geräts (10) und/oder des Schaltkreises (IC) als Gerätefunktion (1 6) eine Regelung und/oder Steuerung eines Signals und/oder einer physikalischen Größe vorgesehen ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Betriebssituation (15) eine Höhenlage des Geräts und/oder ein Umge- bungs-Luftdruck und/oder eine Temperatur ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Deaktivieren eines Verarbeitungsschritts (17) ein Programmcode (21 ), welcher zum Durchführen des Verarbei tu ngssch ritts (17) vorgesehen ist, bei einer zyklischen Durchführung einer Echtzeit-Kontrollschleife
(20), ausgelassen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Betriebssituation (15) eine Auslastung des Schaltkreises (IC) und/oder ein Wert einer Ausführzeit (22) für alle aktuell ausgeführten Wirkketten (18) ermittelt wird.
9. Steuervorrichtung (12) für ein Gerät (10) mit einem integriertem Schaltkreis (IC), der dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vor- hergehenden Ansprüche durchzuführen.
10. Kraftfahrzeug (10) mit einer Steuervorrichtung (12) nach Anspruch 9.
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