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QUERVERWEIS
AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-271380,
eingereicht am 17. September 2004, welche hierin durch Verweis eingeschlossen
ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Signalverarbeitungssystem, das
eine Mehrzahl von Signalprozessoren aufweist, die durch ein Netz
verbunden sind, wobei einer der Signalprozessoren mit einer neu
konfigurierbaren Schaltung versehen ist. Die vorliegende Erfindung
ist insbesondere für
eine Anwendung an Kraftfahrzeugen nützlich.
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Wie
es in dem US-Patent 5,655,069 und der japanischen Patentoffenlegungsschrift
2000-81991 offenbart ist, ist es bekannt, eine neu konfigurierbare Schaltung
von programmierbaren Logikvorrichtungen zu verwenden, um eine elektrische
Schaltung gemäß heruntergeladenen
Daten aufzubauen, die die Hardware der Schaltung beschreiben. In
den Systemen im Stand der Technik ist eine neu konfigurierbare Schaltung
zusätzlich
zu meh reren Signalprozessoren vorgesehen, die alle eine individuelle Schaltungsfunktion
durchführen.
Wenn einer der Signalprozessoren ausfällt, wird die freie Einheit
neu konfiguriert, um eine Ersatzschaltung aufzubauen, um einen Teil
oder den gesamten des ausgefallenen Prozessors zu realisieren. Eine
Selbstheilfunktion und eine Ausfallsicherungsfunktion werden auf
diese Weise realisiert. Während
einer Zeit, zu der eine Schaltungsneukonfiguration fortschreitet,
wird die ausgefallene Einheit aus dem System konfiguriert.
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Da
die Konfiguration einer Ersatzschaltung in der neu konfigurierbaren
Schaltung als Reaktion auf das Austreten eines Ausfalls beginnt,
muss das System im Stand der Technik eine lange Zeit warten, um
von dem Ausfall wiederhergestellt zu werden, bis die Ersatzschaltung
eingesetzt werden kann.
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Deshalb
besteht eine Notwendigkeit, ein Signalverarbeitungssystem zu schaffen,
das im Stande ist, in einer kurzen Zeitdauer von einem Ausfall wiederhergestellt
zu werden.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Signalverarbeitungssystem
zu schaffen, das im Stande ist, einen Ausfall unter Verwendung einer
Ersatzschaltung, die in einer neu konfigurierbaren Schaltung neu
konfiguriert ist, augenblicklich wiederherzustellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Signalverarbeitungssystem geschaffen,
das eine Mehrzahl von Signalprozessoren, von denen jeder eine Mehrzahl
von funktionalen Blöcken
aufweist, eine neu konfigurierbare Schaltung und eine Steuerschaltung
aufweist, die den Signalprozessoren und der neu konfigurierbaren
Schaltung zugehörig
ist, wobei die Steuerschaltung einen der Signalprozessoren als einen
Zielpro zessor auswählt, eine Überprüfungsschaltung,
die gleiche Funktionen wie der Zielprozessor aufweist, in der neu
konfigurierbaren Schaltung konfiguriert, Eingabe/Ausgabedaten aus
jedem funktionalen Block des Zielprozessors abfragt. eine Überprüfung bezüglich des
funktionalen Blocks unter Verwendung der Überprüfungsschaltung und der Eingabe/Ausgabedaten
durchführt,
um ein Überprüfungsergebnis
zu erzeugen, und den funktionalen Block durch eine Ersatzschaltung
ersetzt, welche einen Teil der Überprüfungsschaltung ausbildet,
wenn das Überprüfungsergebnis
anzeigt, dass der funktionale Block fehlerhaft ist.
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Da
die Ersatzschaltung einen Teil der Überprüfungsschaltung ausbildet, welche
bereits bezüglich
der neu konfigurierten Schaltung konfiguriert ist, besteht keine
Notwendigkeit, dass das Signalverarbeitungssystem eine lange Zeit
wartet, welche ansonsten benötigt
werden würde,
um eine Ersatzschaltung zu konfigurieren.
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Da
die Überprüfungsschaltung
von den Signalprozessoren gemeinsam verwendet wird, kann der Systemmaßstab auf
einem Minimum gehalten werden. Weiterhin wird das Ersetzten durch
die Ersatzschaltung bezüglich
einer Basis pro funktionalem Block an Stelle auf einer Basis pro
Signalprozessor durchgeführt,
wobei die neu konfigurierbare Schaltung wirkungsvoll verwendet werden
kann.
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Vorzugsweise
ersetzt die Steuerschaltung den fehlerhaften funktionalen Block
durch eine Ersatzschaltung, wenn das Überprüfungsergebnis wiederholt anzeigt,
dass es wahrscheinlich ist, dass der funktionale Block ausgefallen
ist. Dies vermeidet eine nutzlose Ersetzung, welche als ein Ergebnis
des Systems auftreten würde,
das durch externes Rauschen gestört
wird.
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Vorzugsweise
konfiguriert die Steuerschaltung die Ersatzschaltung in der neu
konfigurierbaren Schaltung, wenn das Überprüfungsergebnis an zeigt, dass
es wahrscheinlich ist, dass der funktionale Block des Zielprozessors
ausgefallen ist, und ersetzt den funktionalen Block durch die konfigurierte
Ersatzschaltung. wenn das Überprüfungsergebnis
anschließend
anzeigt, dass der funktionale Block ausgefallen ist. Dies vermeidet
eine nutzlose Ersetzung, welche als ein Ergebnis des Systems auftreten
würde,
das durch externes Rauschen gestört
wird.
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Vorzugsweise
beinhaltet der Zielprozessor eine neu konfigurierbare Schaltung
und konfiguriert die Steuerschaltung die Ersatzschaltung in der
neu konfigurierbaren Schaltung des Zielprozessors. Dies beseitigt
eine mögliche
niedrige Systemleistung, welche auf Grund einer Verzögerung auftreten
würde, die
einer Ausbreitung von Signalen zwischen der Steuerschaltung und
dem Zielsignalprozessor zugehörig
ist.
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Vorzugsweise
weist die Überprüfungsschaltung
eine Mehrzahl von Überprüfungsblöcken auf, die
jeweilige Funktionen aufweisen, die zu den Funktionalblöcken des
Zielprozessors äquivalent
sind. Die Steuerschaltung führt
eine Überprüfung bezüglich des
funktionalen Blocks unter Verwendung der Mehrzahl von Überprüfungsblöcken und
der Eingangs/Ausgangsdaten aus, um ein Überprüfungsergebnis zu erzeugen,
das anzeigt, ob der funktionale Block oder einer der Überprüfungsblöcke bezüglich der
neu konfigurierbaren Schaltung. Wenn die Anzahl von Überprüfungsblöcken, die
zum Überprüfen des
funktionalen Blocks verwendet wird, mindestens drei ist, kann vorteilhaft
ein Majoritätsentscheidungsalgorithmus
verwendet werden, um auch dann eine gültige Entscheidung durchzuführen, wenn
es eine Schwankung in den Ergebnissen gibt, die von den Überprüfungsblöcken erzielt
werden. Wenn das Überprüfungsergebnis
anzeigt, dass einer der Überprüfungsblöcke fehlerhaft
ist, konfiguriert die Steuerschaltung vorzugsweise eine Ersatzüberprüfungsschaltung
in einem freien Raum der neu konfigurierbaren Schaltung und unterdrückt die
Verwendung des Bereichs der neu konfigurierbaren Schaltung, wo der
fehlerhafte Überprüfungsblock
konfigu riert ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Wiederherstellen eines Signalverarbeitungssystems vor einem Ausfall
geschaffen, wobei das Signalverarbeitungssystem eine neu konfigurierbare
Schaltung und eine Mehrzahl von Signalprozessoren aufweist, die
alle eine Mehrzahl von funktionalen Blöcken aufweisen, das die Schritte
eines (a) Auswählens
von einem der Signalprozessoren als einen Zielprozessor, (b) Konfigurierens
einer Überprüfungsschaltung,
die gleiche Funktionen wie der Zielprozessor in der neu konfigurierbaren
Schaltung aufweist, (c) Abfragens von Eingabe/Ausgabedaten von jedem
funktionalen Block des Zielprozessors, (d) Durchführens einer Überprüfung bezüglich des
funktionalen Blocks unter Verwendung der Uberprüfungsschaltung und der Eingabe/Ausgabedaten,
um ein Überprüfungsergebnis
zu erzeugen, und (e) Ersetzens des funktionalen Blocks durch eine
Ersatzschaltung aufweist, welche einen Teil der Überprüfungsschaltung bildet, wenn
das Überprüfungsergebnis
anzeigt, dass der funktionale Block ausgefallen ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgende Zeichnung
im Detail beschrieben, in welcher:
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1 ein
Blockschaltbild eines Signalverarbeitungssystems der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 ein
Blockschaltbild eines Signalprozessors ist;
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3A, 3B, 3C schematische Blockschaltbilder
des Signalprozessors sind, wobei dicke Linien einen unterschiedlichen
Fluss von Signalen anzeigen, der in jeweiligen Betriebsarten auftritt;
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4A, 4B schematische
Blockschaltbilder des Signalprozessors sind, die in parallelen und
seriell/parallelen Betriebsarten aufgebaut sind;
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5 ein
Flussdiagramm des Betriebs der Steuereinheit der Unterstützungs-ECU
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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6 ein
Flussdiagramm eines Entscheidungsverfahrens, welches einen Teil
der Routine in 5 ausbildet, gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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7A ein
Blockschaltbild eines Signalprozessors und der Unterstützungs-ECU,
in welcher zwei Überprüfungsblöcke in der
neu konfigurierbaren Schaltung aufgebaut sind, gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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7B ein
Blockschaltbild eines Signalprozessors und der Unterstützungs-ECU,
in welcher eine Ersatzschaltung von dem Überprüfungsblock extrahiert ist,
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ist;
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8 ein
Zeitablaufsdiagramm von Protokolldaten, die in einem Zielsignalprozessor
enthalten sind, und Protokolldaten, die von dem Zielsignalprozessor
für eine
Datenüberprüfung und
eine Sicherungs-(Ausfallwiederherstellungs)-Routine übertragen
werden;
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9 ein
Flussdiagramm eines abgeänderten
Entscheidungsverfahrens in 5 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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10 ein
Blockschaltbild eines Signalprozessors und der Unterstützungs-ECU
ist, in welcher zwei Überprüfungsblöcke und
eine Ersatzschal tung in der neu konfigurierbaren Schaltung aufgebaut sind;
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11A und 11B Blockschaltbilder
eines Signalprozessors, der zusätzlich
mit einer neu konfigurierbaren Schaltung versehen ist, gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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12 ein
Flussdiagramm einer weiteren Ausgestaltung des Entscheidungsverfahrens
von 5 gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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13 ein
Flussdiagramm noch einer weiteren Ausgestaltung des Entscheidungsverfahrens
in 5 gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist; und
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14A, 14B Blockschaltbilder
eines Signalprozessors und der Unterstützungs-ECU, die Details der
neu konfigurierbaren Schaltung zeigen, sind, die dem vierten und
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zugehörig
ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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In 1 ist
ein in ein Fahrzeug eingebautes Signalverarbeitungssystem gezeigt,
welches eine Mehrzahl von LAN-(Lokalnetz)-Segmenten N1, N2, N3 und
N4 von Signalprozessoren N aufweist, welche durch ein LAN 8 mit
einer Gateway-ECU (elektronische Steuereinheit) 5 verbunden
sind, welche mit einem Server 7 verbunden ist. Weiterhin
ist eine Unterstützungs-ECU 3 vorgesehen,
die als eine Sicherungseinheit zum Stützen des Systems dient, wenn ein
Ausfall in einem der Signalprozessoren von irgendeinem der LAN-Segmente N1 bis N4
auftritt. Die Unterstützungs-ECU
beinhaltet eine neu konfigurierbare Schaltung 31 und eine
Steuer-und-Steuereinheit 33, welche mit dem LAN 8 verbunden
ist. Die Signalprozessoren des LAN-Segments N1 sind Kommunikationsvorrichtungen
M1, wie zum Beispiel drahtlose VICS-(Fahrzeuginformations- und -kommunikationssystem)-Sender/Empfänger, ein
drahtloses Mobiltelefon, einen ETC-(elektronisches Mauterhebungssystem)-Sender/Empfänger und
TV- und Radioempfänger.
Die Signalprozessoren des LAN-Segments N2 sind Informationsvorrichtungen M2,
wie zum Beispiel eine Navigationseinrichtung zum Anzeigen von Karten,
DVD- und Audiosysteme und eine ETC-Vorrichtung, die mit einer ETC-Basisstation
unter Verwendung des ETC-Senders/Empfängers kommuniziert, um ein
Mauterhebungssteuern durchzuführen.
Die Signalprozessoren des LAN-Segments sind Fahrzeugkarosserie-ECUs
M3, wie zum Beispiel eine Instrument-ECU zum Steuern der Anzeige
von verschiedenen Fahrzeug-I/O-Daten auf der Fahrzeuginstrumententafel,
eine Diebstahlverhinderungs-ECU und eine Klimaanlagen-Steuer-ECU.
Die Signalprozessoren des LAN-Segments N4 sind Systemsteuer-ECUs
M4, wie zum Beispiel eine Motorsteuer-ECU, eine elektronisch gesteuerte Automatikgetriebe-ECU,
eine Fahrzeugstabilitätssteuer-ECU und eine Tempomatsteuer-ECU.
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Die
Signalprozessoren aller LAN-Segmente sind durch einzelne Leitungen 9 mit
der Steuer-und-Steuereinheit 33 der Unterstützungs-ECU 3 verbunden,
um zuzulassen, dass eine Zweiwegekommunikation zwischen einem Signalprozessor
und der Unterstützungs-ECU 3 stattfindet,
wenn ein Ausfall in diesem Signalprozessor auftritt.
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2 ist
ein Blockschaltbild eines typischen Signalprozessors M der vorliegenden
Erfindung. Der Signalprozessor M weist ein diskretes Schaltungsmodul 11,
das einen Zielblock 14 ansteuert, und eine Steuerschaltung 13 auf,
welche ein Steuern bezüglich
des diskreten Schaltungsblocks 11 durchführt und
diesen mit der Unterstützungs-ECU 3 und
dem Gateway 5 koppelt. Das diskrete Schaltungsmodul 11 besteht
aus aufeinanderfolgend angeordneten funktionalen Blöcken F1,
F2 und Auswahleinrichtungen S1, S2. Jede Auswahleinrichtung ist
zwischen angrenzenden funktionalen Blö cken F1, F2 oder zwischen einem
funktionalen Block F2 und der Zielvorrichtung 14 angeschlossen
und reagiert auf ein Steuersignal aus der Steuereinheit 13 zum
selektiven Koppeln von Signalen zwischen den zugehörigen Blöcken. Das
diskrete Schaltungsmodul N führt
der Steuereinheit 13 I/O-Daten als ein Überwachungssignal zu, das den
Zustand der funktionalen Blöcke
F1, F2 und des Zielblocks 14 anzeigt. Durch Steuern der Auswahleinrichtung
S1 und S2 können
ausgefallene funktionale Blöcke
aus dem System isoliert werden, wie es in den 3A, 3B und 3B in
dicken Linien gezeigt ist. 3A zeigt
den Durchgang von Signalen von allen Blöcken, wenn die funktionalen Blöcke normal
arbeiten. 3B und 3C zeigen die
Signaldurchgänge,
wenn die funktionalen Blöcke F1
bzw. F2 von dem System isoliert sind.
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An
Stelle des seriellen Aufbaus eines funktionalen Blocks können funktionale
Blöcke
parallel aufgebaut sein, wie es in den 4A und 4B gezeigt
ist. In 4A sind die funktionalen Blöcke F1, F2
durch Auswahleinrichtungen S1, S2 mit dem Zielblock 14 verbunden,
um unabhängig
voneinander zu arbeiten. In 4B sind
die funktionalen Blöcke
F1 und F2 durch Auswahleinrichtungen S1, S2 mit dem Zielblock 14 verbunden,
um einzeln zu arbeiten, und weiterhin über Auswahleinrichtungen S3
und S4 mit einem funktionalen Block F3 verbunden, um miteinander
zusammenwirkend zu arbeiten. Die Anzahl von funktionalen Blöcken in
einem diskreten Schaltungsmodul und ihr Aufbau ändert sich abhängig von der
Funktion von jedem Modul von Modul zu Modul. Zum Beispiel werden,
wenn der Signalprozessor eine Motorsteuer-ECU ist, drei funktionale
Blöcke
parallel aufgebaut, um die Funktionen eines Treibstoffeinspritzsteuerns,
eines Zündzeitpunktsteuerns
und eines Motordrehzahlsteuerns durchzuführen.
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In
jedem der Signalprozessoren M ist die Schnittstellenschaltung 13 eine
auf einem Mikrocomputer basierende Steuereinrichtung, die aus einer CPU,
einem ROM, einem RAM und Eingabe/Ausgabevorrichtungen aufge baut
ist, ein LAN-Steuermodul zur Kommunikation mit dem Server 7 und
ein A/D-Wandler zum Kommunizieren mit der Unterstützungs-ECU 3 zum
Wandeln eines überwachten
analogen Signals aus dem diskreten Schaltungsmodul 11.
Die CPU der Steuereinheit 13 führt ein Sammeln von Daten durch
Abtasten von Zustandssignalen aus dem diskreten Schaltungsblock 11 in
Intervallen und ein Speichern der abgetasteten Daten in dem ROM als
Protokolldaten durch und führt
eine Protokolldaten-Lieferfunktion durch Lesen des RAM und Senden der
Protokolldaten durch die einzelne Leitung oder das LAN zu der Unterstützungs-ECU 3 durch.
In der Unterstützungs-ECU
ist die neu konfigurierbare Schaltung 31 mit einem Gate-Array,
wie zum Beispiel einem FPGA (feldprogrammierbaren Gate-Array) oder
einem FPAA (feldprogrammierbaren analogen Array) realisiert und
die Steuereinheit 33 führt
eine Neukonfiguration der neu konfigurierbaren Schaltung 31 und
ein Steuern bezüglich
Eingabe- und Ausgabesignalen zwischen der neu konfigurierten Schaltung und
den externen Schaltungen durch das LAN 8 und einzelne Leitungen
durch. Es ist anzumerken, dass das FPGA ein integrierter Schaltungschip
ist, auf welchem eine Gruppe von Logikzellen erzeugt ist, und ihre
Verbindungen werden bestimmt, um eine digitale Pseudoschaltung durch
ein Computerprogramm aufzubauen, um eine Schaltungsfunktion zu realisieren. Das
FPAA ist ein integrierter Schaltungschip, auf welchem analoge Operationsverstärker, Widerstands- und
Kapazitätselemente
erzeugt sind und gemäß Programmierdaten
in eine analoge Pseudoschaltung aufgebaut sind. Ähnlich der Steuereinheit 13 von
jedem Signalprozessor M ist die Steuereinheit 33 der Unterstützungs-ECU
eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinrichtung, die
durch eine CPU, einen Rom, einen RAM und Eingabe/Ausgabevorrichtungen
aufgebaut ist, ein LAN-Steuermodul zur Kommunikation mit dem Server 7 und
ein A/D-Wandler zur Kommunikation mit jedem Signalprozessor zum
Verarbeiten eines analogen Signals aus der neu konfigurierbaren
Schaltung 37. Die CPU der Steuereinheit 33 führt eine
Kommunikation mit den Signalprozessoren M durch die einzelnen Leitungen 9 und das
LAN 8 durch. Der ROM der Steuereinheit 33 hält Hardwareauf baudaten,
die die Steuereinheit 31 verwendet, um die neu konfigurierbare
Schaltung 31 anzuweisen, eine Pseudoschaltung zu erzeugen,
die gleich einem ausgefallenen funktionalen Block von irgendeinem
der diskreten Schaltungsmodule 11 ist. Weiterhin verwendet
die CPU der Steuereinheit 33 die neu konfigurierbare Schaltung 31,
um eine Uberprüfungs-
und Sicherungs-(Ausfallwiederherstellungs)-Routine auf einem ausgewählten Signalprozessor
M durchzuführen.
Diese Uberprüfungs-
und Sicherungsroutine wird in Übereinstimmung
mit dem Flussdiagramm in 5 durchgeführt. Dieses Verfahren wird
wiederholt durchgeführt,
unmittelbar nachdem die Unterstützungs-ECU 3 hochgefahren worden
ist. Die Routine beginnt mit einem Schritt 101 zum Auswählen von
einem der Signalprozessoren M1 bis M4 als einen Zielsignalprozessor
M, welcher einer Überprüfung unterzogen
wird. Die Auswahl des Zielsignalprozessors kann entweder in Übereinstimmung
mit einer Gerechtigkeitsregel, bei welcher alle Prozessoren mit
einer gleichen Häufigkeit
ausgewählt
werden, oder einer Wertigkeitsregel vorgesehen sein, bei welcher
Signalprozessoren in abfallender Reihenfolge eines Wertigkeitspegels
ausgewählt werden.
In einem Schritt 102 wird eine Überprüfungsschaltung K des Zielprozessors
auf der neu konfigurierbaren Schaltung 31 aufgebaut und
fragt die Unterstützungs-ECU 3 einen
Teil oder alle Protokolldaten aus dem Zielsignalprozessor M ab (Schritt 103).
Die Menge von Protokolldaten, die abzufragen sind, kann abhängig davon
geändert
werden, ob eine Anomalie erfasst wird oder nicht.
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In
einem Beispiel besteht die Überprüfungsschaltung
K, die aus der neu konfigurierbaren Schaltung 31 aufgebaut
ist, aus zwei Überprüfungsblöcken KB1
und KB2, wie es in 7A gezeigt ist. Jeder dieser Überprüfungsblöcke KB1,
KB2 weist eine Pseudoschaltung auf, die gleich zu einem entsprechenden diskreten
Schaltungsmodul 11 des Zielsignalprozessors M ist. Wenn
das diskrete Schaltungsmodul den gleichen Aufbau aufweist wie den,
der in 2 gezeigt ist, besteht jeder der Überprüfungsblöcke KB1 und
KB2 aus funktionalen Blöcken
KF1 bzw. KF2, die den funktionalen Blöcken F1 und F2 des diskreten Schaltungsblocks 11 entsprechen
und Auswahleinrichtungen KS1, KS2 entsprechen den Auswahleinrichtungen
S1 bzw. S2 eines diskreten Schaltungsblocks 11. Eine Überprüfungsschaltung
K liefert Testergebnissignale auf die gleiche Weise, auf die das diskrete
Schaltungsmodul 11 Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Daten zu der Steuereinheit 13 liefert,
zu der Steuereinheit 33. Es ist anzumerken, dass, wie es
in 8 gezeigt ist, die Protokolldaten, die aus dem Zielsignalprozessor
M abgefragt werden, alle Protokolldaten beinhalten, die während einer
Dauer zwischen der unmittelbar vorhergehenden Überprüfungsroutine und der derzeitigen
Routine abgefragt werden.
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In
einem Schritt 104 werden Überprüfungsdaten (die I/O-Daten beinhalten)
aus den Protokolldaten ausgewählt.
In einem Beispiel werden die Überprüfungsdaten
in der Reihenfolge ausgewählt, in
welcher sie aufgetreten sind. Unter Verwendung der ausgewählten Testdaten
wird die Überprüfungsschaltung
K auf der neu konfigurierbaren Schaltung 31 in einem Schritt 105 aktiviert,
um Testergebnisse von den Überprüfungsblöcken KB1
und KB2 zu erzielen, die den I/O-Daten des diskreten Schaltungsmoduls 11 entsprechen.
In einem Schritt 106 wird ein Entscheidungsverfahren bezüglich den
Ergebnisdaten, die in dem Schritt 105 erzielt werden, und
den I/O-Daten, die in dem Schritt 104 ausgewählt werden, auf
die nachstehend beschriebene Weise durchgeführt. Die Schritte 104 bis 106 werden
wiederholt ausgeführt,
bis alle Testdaten verarbeitet sind (Schritt 107).
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Es
ist anzumerken, dass der Entscheidungsschritt 106 in Intervallen
durchgeführt
wird, die kleiner als das Intervall "T" sind,
in welchem die Protokolldaten abgetastet werden, wie es in 8 gezeigt
ist, so dass die Überprüfungs/Sicherungsroutinen
für alle Signalprozessoren
auf einer Zeitteilbasis durchgeführt
werden.
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Das
Folgende ist eine Beschreibung des Entscheidungsverfahrens in dem
Schritt 106 unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 6.
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In
einem Schritt 201 werden die Ergebnisdaten der konfigurierten
funktionalen Blöcke
KF1, KF2 von Überprüfungsblöcken KB1,
KB2 mit den I/O-Daten
von jedem funktionalen Zielblock (F1/F2) verglichen, um zu bestimmen,
ob sie übereinstimmen
oder nicht übereinstimmen
(Schritt 202). Wenn es lediglich einen Block gibt, der
nicht mit den anderen beiden Blöcken übereinstimmt,
ist die Entscheidung in dem Schritt 202 bejahend und ein
Fluss schreitet zu einem Schritt 203 fort, um zu bestimmen,
ob der nicht übereinstimmende
Block der Zielblock 11 ist. Wenn dies der Fall ist, schreitet
der Fluss zu einem Schritt 204 fort, um zu bestimmen, ob
gleiche Nichtübereinstimmungen
wiederholt werden. Dies wird durch Untersuchen von vorhergehenden
Datensätzen
von Nichtübereinstimmungen,
die während
eines vorbestimmten Zeitintervalls aufgetreten sind, und Bestimmen der
Rate eines Auftretens von ähnlichen
Nichtübereinstimmungen
durchgeführt.
Wenn die Rate eines Auftretens von einer Nichtübereinstimmung einen vorbestimmten
Schwellwert überschreitet,
wird es bestimmt, dass die gleichen Nichtübereinstimmungen wiederholt
worden sind.
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Wenn
die Entscheidung in dem Schritt 204 negativ ist, schreitet
das Verfahren zu einem Schritt 205 fort, um eine Anomalie
zu unterrichten, beendet das Entscheidungsverfahren und kehrt zu 5 zurück. Wenn
die Entscheidung in dem Schritt 204 bejahend ist, schreitet
das Verfahren zu einem Schritt 206 fort, um zu unterrichten,
dass mindestens einer der funktionalen Zielblöcke F1, F2 ausgefallen ist.
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In
einem Schritt 207 wird ein Überprüfungsblock KF aus dem Überprüfungsblock
KB1 oder KB2 extrahiert, um eine Ersatzschaltung D für einen
ausgefallenen Block zu konfigurieren, wie es in 7B gezeigt
ist. Wenn der funktionale Block F der ausgefallene Block ist, wird
der Überprüfungsblock
KF1 extrahiert. Die Extrahierung wird durch Einstellen der Auswahleinrich tung
S1 und der Steuereinheiten 13 und 33 derart erzielt,
dass der ausgefallene Block F1 von dem Block F2 isoliert wird, das
Eingangssignal des ausgefallenen Blocks F1 zu dem Eingang der Ersatzschaltung
D über
eine Steuerleitung 9 umgeleitet wird und der Ausgang der
Ersatzschaltung D mit dem Eingang eines funktionalen Blocks F2 über eine Steuerleitung 9 an
Stelle eines Verbindens des Ausgangs des ausgefallenen Blocks F
verbunden ist, erzielt. Das Vorsehen des Schritts 204 vermeidet
eine sinnlose Ersetzung des ausgefallenen funktionalen Blocks, welche
als ein Ergebnis auftreten würde, dass
das System durch externes Rauschen gestört wird.
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Wenn
das Ergebnis des Datenvergleichsschritts 201 anzeigt, dass
der nicht übereinstimmende
Block einer der Überprüfungsblöcke KB1
und KB2 an Stelle des Zielblocks ist, ist die Entscheidung in dem
Schritt 203 negativ und schreitet der Schritt zu einem
Schritt 208 fort, um durch Untersuchen von vorhergehenden
Datensätzen
von Nichtübereinstimmungen,
die während
eines vorbestimmten Zeitrahmens aufgetreten sind, und Bestimmen
der Rate eines Auftretens von ähnlichen
Nichtübereinstimmungen,
wie es zuvor beschrieben worden ist, zu bestimmen, ob die gleichen
Nichtübereinstimmungen
wiederholt werden. Wenn die Entscheidung in dem Schritt 208 negativ
ist, wird das Entscheidungsverfahren beendet und kehrt der Fluss
zu 5 zurück. Wenn
die Entscheidung bejahend ist, wird der nicht übereinstimmende Überprüfungsblock
als ein fehlerhafter Block behandelt und schreitet der Fluss von dem
Schritt 208 zu dem Schritt 209 fort, um den fehlerhaften Überprüfungsblock
zu entfernen und einen neuen Überprüfungsblock
innerhalb des leeren Raums der neu konfigurierbaren Schaltung 31 aufzubauen,
und die Routine kehrt zu 5 zurück. Wenn die Entscheidung in
einem Schritt 202 negativ ist, wird eine Überprüfung bezüglich dessen
durchgeführt,
ob jeder Block mit anderen Blöcken
nicht übereinstimmt
(Schritt 210). Wenn dies der Fall ist, wird eine Unterrichtung
gegeben, dass eine Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls in einem der
verglichenen Blöcke
ist (Schritt 211) und der Fluss kehrt zu 5 zurück. Wenn
alle der vergliche nen Daten miteinander übereinstimmen, ist die Entscheidung
in dem Schritt 210 negativ. In diesem Fall sind alle verglichenen Blöcke normal
und das Entscheidungsverfahren ist beendet, wobei ein Fluss zu 4 zurückkehrt.
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Es
ist aus dem Vorhergehenden ersichtlich, dass ein fehlerhafter funktionaler
Block augenblicklich durch eine Ersatzschaltung ersetzt werden kann, welche
einen Teil der Pseudoschaltungs-Überprüfungsschaltung
ausbildet, die in der neu konfigurierbaren Schaltung 31 aufgebaut
ist.
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Weiterhin
kann, da es nicht notwendig ist, eine Überprüfungsschaltung K für jeden
Signalprozessor M aufzubauen, der Maßstab des Systems auf einem
Minimum gehalten werden. Weiterhin wird die Ersetzung eines ausgefallenen
funktionalen Blocks durch eine Ersatzschaltung D an Stelle einer Pro-Prozessor-(M)-Basis
auf einer Pro-Block-(F)-Basis durchgeführt. Deshalb gibt es keine
Notwendigkeit, dass die neu konfigurierbare Schaltung 31 übermäßig mit
Ersatzschaltungen belegt ist. Dies lässt eine wirkungsvolle Verwendung
der neu konfigurierbaren Schaltung 31 zu. In dem ersten
Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung werden zwei Überprüfungsblöcke KB1,
KB2 verwendet, um die Anomalie dieser Blöcke zu bestimmen. Wenn einer
der Überprüfungsblöcke als
fehlerhaft festgestellt wird, wird eine Ersatzschaltung in einem
verfügbaren
Bereich der neu konfigurierbaren Schaltung 31 aufgebaut.
Als Ergebnis wird eine hoch zuverlässige Überprüfung erzielt.
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Das
Folgende ist eine Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels
zur vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm
in 9, welches mit Ausnahme, dass der Schritt 220 dem
Schritt 205 folgend vorgesehen ist, ähnlich zu 6 ist.
Wenn die I/O-Daten eines Zielblocks F1 eines Prozessors M nicht
mit den Ergebnisdaten von Überprüfungsblöcken KB1,
KB2 übereinstimmen, aber
diese Nichtübereinstimmung
keine wiederholte Nichtübereinstimmung
ist, ist die Entscheidung in einem Schritt 204 negativ
und wird ein Schritt 205 ausgeführt, um eine Ano malie zu unterrichten.
Einem Ausführen
des Schritts 205 folgend, wird ein Schritt 220 ausgeführt, um
innerhalb eines leeren Raums der konfigurierbaren Schaltung 31 eine
Ersatzschaltung D aufzubauen, die einen funktionalen Block DF1 für einen
Ersatz des nicht übereinstimmenden
Zielblocks F1 beinhaltet, wie es in 10 gezeigt
ist. Wenn die Nichtübereinstimmung
des Zielblocks ein wiederholtes Ereignis ist, verzweigt ein Fluss
zu einem Schritt 204 und wird eine Ausfallunterrichtung durchgeführt (Schritt 206).
Dann wird in einem Schritt 207 die in einem Schritt 220 konfigurierte
Ersatzschaltung D verwendet, um den nicht übereinstimmenden Zielblock
zu ersetzen.
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Auf
diese Weise wird die Ersatzschaltung D als eine getrennte Einheit
von der Überprüfungsschaltung
K an Stelle als ein Teil der Überprüfungsschaltung
K des vorhergehenden Ausführungsbeispiels
vorgesehen. Auf Grund des im Voraus konfigurierten Aufbaus lässt dies
eine schnelle Wiederherstellung des fehlerhaften Blocks zu. Weiterhin
können
die Überprüfungsblöcke KB1,
KB2 als eine dedizierte Überprüfungsschaltung
aufgebaut sein, die die Gültigkeit
der Überprüfungsdaten
bestimmt.
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Gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung sind die Signalprozessoren M des zweiten
Ausführungsbeispiels
durch den Einschluss einer neu konfigurierbaren Schaltung 15 abgeändert, wie
es in 11A gezeigt ist. Der Betrieb
der Steuereinheit 13 von jedem Signalprozessor schreitet
gemäß dem Flussdiagramm
in 9 fort. Wenn die Steuereinheit 33 einer
Unterstützungs-ECU 3 einen
Schritt 220 ausführt,
weist dies die Steuereinheit 13 eines Zielsignalprozessors
an, eine Ersatzschaltung D in der neu konfigurierbaren Schaltung 15 ihres
eigenen Prozessors, wie es in 11B gezeigt
ist, an Stelle eines Aufbauens von ihm in der neu konfigurierbaren
Schaltung 31 aufzubauen. Wenn die Steuereinheit 31 zu
einem Ausführen
eines Schritts 207 fortschreitet, ersetzt sie den fehlerhaften
funktionalen Block mit der Ersatzschaltung D, die in dem Zielsignalprozessor
gebildet ist. Da die Ersatzschaltung in der neu konfigurierbaren Schaltung
des gleichen Zielsignalprozessors aufgebaut ist, beseitigt diese
Abänderung
ein mögliches niedriges
Systemleistungsvermögen,
welches auf Grund einer Verzögerung,
die der Ausbreitung von Signalen über die dedizierte Leitung 9 zugehörig ist, in
dem zweiten Ausführungsbeispiel
auftritt.
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Gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung werden lediglich die Ergebnisdaten in einem Überprüfungsblock
für einen Vergleich
zwischen I/O-Daten eines Zielblocks verwendet und wird der Überprüfungsblock
neu konfiguriert, wenn eine Nichtübereinstimmung zwischen diesen
erfasst wird. Der Zielblock wird als fehlerhaft bestimmt, wenn die
gleiche Nichtübereinstimmung
wiederholt wird, nachdem der Überprüfungsblock
neu konfiguriert worden ist. Wenn keine Nichtübereinstimmung auftritt, nachdem
der Überprüfungsblock neu
konfiguriert worden ist, wird es bestimmt, dass der Überprüfungsblock
fehlerhaft ist. Um dieses Ausführungsbeispiel
zu realisieren, wird das vorhergehende Entscheidungsverfahren abgeändert, wie
es in 12 gezeigt ist, und eine Überprüfungsschaltung
K mit lediglich einem Überprüfungsblock
KB wird in einem Schritt 102 in 5 in der
neu konfigurierbaren Schaltung 31 der Unterstützungs-ECU 3 konfiguriert
(siehe 14A), die dem diskreten Schaltungsmodul 11 des
Zielprozessors entspricht.
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In 12 beginnt
das Entscheidungsverfahren mit einem Schritt 301, in welchem
die Ergebnisdaten des Überprüfungsblocks
KB mit den I/O-Daten von jedem funktionalen Block (zum Beispiel
F1) des Zielsignalprozessors M für
eine Übereinstimmung oder
eine Nichtübereinstimmung
verglichen werden (Schritt 320). Wenn sie nicht übereinstimmen,
schreitet der Fluss zu einem Schritt 303 fort, um zu prüfen zu sehen,
ob die gleiche Nichtübereinstimmung
auf die gleiche Weise wiederholt wird, wie sie vorhergehen beschrieben
worden ist. Wenn die Entscheidung in einem Schritt 303 negativ
ist, schreitet der Fluss zu einem Schritt 304 fort, um
eine Anomalieunterrichtung des Zielblocks F1 zu geben. In einem
Schritt 305 wird der Überprü fungsblock
K neu konfiguriert und der Fluss kehrt zu 5 zurück.
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Wenn
die Entscheidung in dem Schritt 303 bejahend ist, schreitet
der Fluss zu einem Schritt 306 fort, um eine Ausfallunterrichtung
des Zielblocks F2 zu geben. In einem Schritt 307 wird eine
Ersatzschaltung D aus der Überprüfungsschaltung
K extrahiert und der ausgefallene Block F1 wird durch die Ersatzschaltung
D ersetzt und der Fluss kehrt zu 5 zurück. Wenn
keine Nichtübereinstimmung
in dem Schritt 302 erfasst wird, wird kein Entscheidungsverfahren
durchgeführt.
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Gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung werden ein Überprüfungsblock (KB1) für einen
Datenvergleich und ein Diagnoseblock (KB2) für eine I/O-Datengültigkeitsprüfung in
dem Schritt 102 in 5 in der
konfigurierbaren Schaltung 31 konfiguriert (siehe 14B). 13 ist
das Flussdiagramm für
das Entscheidungsverfahren in 5, um das
fünfte
Ausführungsbeispiel
zu realisieren.
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In
einem Schritt 401 werden die Ergebnisdaten des Überprüfungsblocks
KB1 mit den I/O-Daten jedes Zielblocks F verglichen, um zu bestimmen,
ob sie übereinstimmen
(Schritt 402), und die Eingabe- und Ausgabedaten des Zielblocks
F werden diagnostiziert, um zu bestimmen, ob sie gültig sind
(Schritte 403, 408).
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Wenn
das Vergleichsergebnis eine Nichtübereinstimmung anzeigt und
das Diagnoseergebnis ungültige
Daten anzeigt, ist die Entscheidung in dem Schritt 402 negativ
und ist die Entscheidung in den Schritten 403 bejahend.
In diesem Fall gibt es keinen Widerspruch zwischen den zwei Testergebnissen. Daher
wird es bestimmt, dass der Zielblock anomal ist. In diesem Fall
schreitet der Fluss von dem Schritt 403 zu einem Schritt 404 fort,
um zu bestimmen, ob die gleiche Anomalie wiederholt wird. Wenn die
Entscheidung in dem Schritt 404 negativ ist, wird eine Anomalie
des Zielblocks unter richtet (Schritt 405). Wenn die Entscheidung
in dem Schritt 404 bejahend ist, wird ein Ausfall des Zielblocks
unterrichtet (Schritt 406) und der ausgefallene Block wird
durch die Ersatzschaltung ersetzt (Schritt 407).
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Andererseits,
wenn das Vergleichsergebnis eine Nichtübereinstimmung anzeigt, während das
Diagnoseergebnis künftige
Daten anzeigt (die Entscheidungen in den Schritten 406 und 403 sind
beide negativ) oder wenn das Vergleichsergebnis eine Übereinstimmung
anzeigt, während
das Diagnoseergebnis ungültige
Daten anzeigt (die Schritte in den Schritten 402 und 408
sind beide bejahend). In diesen Fällen gibt es einen Widerspruch
zwischen den zwei Testergebnissen. Ein Fluss schreitet zu einem Schritt 409 fort,
um zu bestimmen, ob die gleiche Widerspruchsanomalie wiederholt
wird. Wenn dem so ist. ist es höchst
wahrscheinlich, dass die Überprüfungsschaltung
K anomal ist, und der Fluss schreitet zu einem Schritt 410 fort,
um die Überprüfungsblöcke KB1
und KB2 in einem leeren Raum der neu konfigurierbaren Schaltung 30 zu
konfigurieren, und kehrt zu 5 zurück. Wenn
die Entscheidung in dem Schritt 409 negativ ist, ist es
nicht wahrscheinlich, dass die Überprüfungsschaltung
K anomal ist, und der Fluss kehrt zu 5 zurück. Wenn
beide der zwei Testergebnisse eine Normalität anzeigen, werden bejahende
und negative Entscheidungen aufeinanderfolgend in den Schritten 402 und 408 genommen
und kehrt ein Fluss zu 5 zurück. Auf diese Weise ist es möglich, zu
bestimmen, ob die Ursache einer Datennichtübereinstimmung auf Grund einer
Anomalie des Zielprozessors M oder einer Anomalie der Überprüfungsschaltung
K, d.h. der neu konfigurierbaren Schaltung 31 ist. Es ist
anzumerken, dass, obgleich ein Teil des Überprüfungsblocks KB 1 verwendet wird,
um eine Ersatzschaltung D zu konfigurieren, die letztere unabhängig von
dem Überprüfungsblock
aufgebaut sein kann, wie es in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, oder in der neu
konfigurierbaren Schaltung 15 des Zielprozessors M aufgebaut sein
kann, wie es in Verbindung mit dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung be schrieben worden ist. In dem letzteren Fall wird die Ersatzschaltung
D unmittelbar konfiguriert, nachdem der Schritt 405 ausgeführt worden
ist.
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Während eine
Erwähnung
von Ausführungsbeispielen
durchgeführt
worden ist, in welchen lediglich eine Unterstützungs-ECU vorgesehen ist,
könnte die
vorliegende Erfindung gleichermaßen ebenso an Ausführungsbeispielen
angewendet werden, in welchen eine Mehrzahl von Unterstützungs-ECUs
für jeweilige
der LAN-Segmente N1 bis N4 vorgesehen ist, so dass die Unterstützungs-ECUs
für den Überprüfungs/Sicherungsbetrieb
der einzelnen Funktionen der Signalprozessoren verantwortlich sind.
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Weiterhin
könnte,
während
das Entscheidungsverfahren auf einer Basis pro funktionalem Block
durchgeführt
worden ist, die vorliegende Erfindung ebenso in einem Ausführungsbeispiel
verwendet werden, in welchem das Entscheidungsverfahren anfänglich auf
allen diskreten Schaltungsmodulen 11 durchgeführt wird,
und lediglich, wenn eine Anomalie in diesem anfänglichen Test erfasst wird,
wird das Pro-Block-Betriebsart-Entscheidungsverfahren durchgeführt.