DE3336977A1 - Ausfallsicheres verfahren fuer einen fahrzeugcomputer - Google Patents
Ausfallsicheres verfahren fuer einen fahrzeugcomputerInfo
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Description
IQ Die Erfindung bezieht sich auf ein ausfallsicheres Verfahren
für Fahrzeugcomputer und insbesondere auf ein ausfallsicheres Verfahren für einen Fahrzeugeomputer,
der den Betrieb einer Brennkraftmaschine steuert, die
in einem Fahrzeug, wie z.B. einem Auto oder dergl., eingebaut ist.
Der Begriff "ausfallsicher" bedeutet ganz allgemein, daß
das ganze System auf einer sicheren Seite arbeitet, wenn eine Fehlfunktion eines Geräts auftritt. Die Ausfallsicherheit
ist bei Fahrzeugen, wie z.B. bei elektrischen Zügen und Autos, bei denen eine Funktionsstörung direkt
zu einem ernsten Unfall führen kann, unerläßlich.
Zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine,
die in einem Fahrzeug, wie z.B. in einem Auto oder dergl. eingebaut ist und die die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
sowie des Zündzeitpunkts umfaßt, was bei der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist, ist das sogenannte
elektronische Steuersystem, welches einen speicherprogrammierten Rechner bzw. Computer verwendet, in
der Praxis eingeführt worden. Das Umfeld der Geräte, die in ein Auto eingebaut sind, ist jedoch ganz allgemein
sehr schlecht, und die Geräte werden durch Vibrationen, Temperaturen, Störungen von außen, etc. beeinflußt.
Insbesondere dann, wenn die Störung, die zum Zeitpunkt
der Zündung- einer Zündkerze hervorgerufen wird, auf
einer Busleitung, etc. als elektrische Störung auftritt, kann dies dazu führen, daß, wenn siaae Zentraleinheit
(auch CPU genannt) aus einem Speicher liest, der Lese-Befehl (READ) durch die Störung in einen HALT-Befehl
geändert wird, so daß der normale Ablauf des Programms durch den Rechner gestoppt wird, obwohl er fortgesetzt
werden sollte. Dabei wird insbesondere dann, wenn der HALT-Befehl während eines Ünterbrechungssperrzustands
ausgeführt wird, der auf Software beruhende Wiederanlauf undurchführbar, und die Funktion des Rechners ist
vollkommen verloren, was eine ernste Behinderung für den Betrieb des kontrollierten Systems mit sich bringt.
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Um das oben genannte Problem, das durch eine Störung verursacht wurde, zu beseitigen, wurde bisher eine
Methode angewandt, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Im einzelnen bezeichnet in Fig. 2, die eine Systemkonfiguration
eines Fahrzeugcomputers veranschaulicht, das Bezugszeichen 1 eine Fahrzeugcomputereinheit,
die in der Hauptsache durch eine Zentraleinheit 2, einen Speicher 3 und eine Ein-ZAusgabeeinrichtung 4 gebildet
ist. Diese Einrichtungen 2, 3 und 4 sind über Busleitungeh 5, 6 und 7 miteinander verbunden. Der Speicher
3 speichert ein Steuerprogramm zur Steuerung des Betriebs beispielsweise einer Brennkraftmaschine sowie
verschiedene Daten, etc. Die Ein-/Ausgabeeinrichtung 4 hat die Aufgabe, Daten von außen einzugeben und Verarbeitungsergebnisse
nach außen abzugeben. Die Zentraleinheit 2, aie aus einem Rechenverarbeitungsbereich,
einem Registerbereich und einem Steuerbereich besteht, führt verschiedene Rechnungen aus und nimmt die Durchführung
des Programms Vor.
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Mit der Zentraleinheit 2 ist ein t)"kerraschungS-zeitgeber
8, der auch als
Zeitüberwachungseinheit bezeichnet wird, verbunden, welcher den Betrieb der Zentraleinheit 2 zu jeder Zeit
überwacht. Der Zeitgeber 8 weist die oben erwähnte Ausfallsicherheitsfunktion auf, die die Zentraleinheit 2
in den normalen Zustand zurückführt, wenn eine Störung auftritt. Im einzelnen wird ein Rücksetzsignal a, das
synchron mit dem Taktimpuls der Zentraleinheit 2 ist und das z.B. von einem Rücksetzausgangsanschluß RO der
Zentraleinheit abgegeben wird, dem Zeitgeber 8 zugeführt. Für den Zeitgeber 8 wird ein Zählzustand für
eine Zeitspanne, die langer ist als die des Rücksetzsignals a, festgesetzt, so daß dann, wenn sich die
Zentraleinheit 2 im Normalzustand befindet, das Zählen des Zeitgebers 8 fortgesetzt wird, um mit dem Rücksetzsignal
a zurückgesetzt zu werden. Beim Auftreten einer Störung aber wird die Ausgabe des Rücksetzsignals a
gestoppt, so daß der Zeitgeber 8 den vorher eingestell-
ten Zeitpunkt erreicht und ein Initialisiersignal b abgibt,
und zwar z„B. an einen Rücksetzeingangsanschluß RI
der Zentraleinheit 2, um die Zentraleinheit· in den Anfangszustand
zurückzuführen.
Ein solches konventionelles Verfahren erfordert jedoch eine zusätzliche Einrichtung einer Schaltungseinheit
des Zeitgebers 8, was infolgedessen zu einem Anstieg der Kosten und der Größe der Rechnereinheit sowie zur
Verschlechterung der Betriebssicherheit,die durch eine
kompliziertere Schaltungsanordnung verusacht wird, und zu einer stärkeren Softwarebelastung führt, die
den Zeitgeber 8 zurücksetzen muß, was ein weiteres Anwachsen der Kosten verursacht.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein ausfallsicheres Verfahren für einen Fahrzeugcomputer
zu schaffen, der den Betrieb beispielsweise einer Brennkraftmaschine
steuert, wobei die oben genannten Nach-
teile des beim Stand der Technik angewandten Verfahrens
beseitigt sein sollen.
Der Kernpunkt des Verfahrens gemäß der Erfindung beruht
darauf, daß der oben genannte Rechner, insbesondere die Zentraleinheit, die Ausführung eines HALT-Befehls mit
Hilfe einer Verknüpfungsschaltung, wie z.B. mittels einer NOR-Schaltung, ermittelt, die vom Rechner bereitgestellte
Statusinformationen heranzieht, und daß dieser Rechner eine Unterbrechung in der höchsten Prioritätsebene
in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Ermittelung vornimmt, um den betreffenden Rechner in den
Anfangszustand zurückzusetzen.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einem Diagramm die Systemkonfiguration eines Fahrzeugscomputers, bei dem die vorliegende Erfindung
angewandt ist.
Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die Systemkonfiguration
eines konventionellen Fahrzeugcomputers.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 9 eine Fahrzeugcomputereinheit
bezeichnet, die hauptsächlich durch eine Zentraleinheit 10, einen Speicher 11 und eine Ein-/Ausgabeeinrichtung
12 gebildet ist. Did Zentraleinheit 10 und der Speicher 11, die Zentraleinheit 10 und die Ein-/
Ausgabeeinrichtung 12 sowie der Speicher 11 und die Ein-/ Ausgabeeinrichtung 12 sind durch Busleitungen 13» I** und
15 zur Übertragung von Informationen miteinander verbunden.
Der Speicher 11 ist der gliche wie der in Fig. 2 gezeigte
Speicher 3· Bei dem Ausführungsbeispiel wird ein Schreib-/
Lese-Speicher (RAM), wie z.B. ein IC-Speicher, verwendet. Der Speicher 11 speichert ein Steuerprogramm zur Durchführung
beispielsweise der Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine, sowie verschiedene Daten und Ergebnisse
von von der Zentraleinheit 10 durchgeführten arithmetischen Berechnungen. Die Ein-/Ausgabeeinrichtung 12,
die die gleiche wie die in Fig. 2 gezeigte Ein-/Ausgabeeinrichtung 4 ist, hat die Aufgabe, erfaßte Daten von
verschiedenen Sensoren, die an verschiedenen Punkten beispielsweise der Brennkraftmaschine angebracht sind,
in die Zentraleinheit 10 einzugeben und Steuersignale . den verschiedenen Betätigungseinrichtungen im Kraftstoffversorgungssystem,
Zündungssystem, etc. zuzuführen,
und zwar in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der von der Zentraleinheit 10 durchgeführten Berechnungen.
Die Zentraleinheit 10, die eine Recheneinrichtung, eine Registereinrichtung und eine Steuereinrichtung umfaßt,
verwendet einen einzigen Großintegrations-Schaltkreis (8O85A, ein Produkt der Firma Intel Co.). Die Zentraleinheit
10 führt verschiedene arithmetische Berechnungen und das Programm aus. Grundsätzlich kann sie die gleiche
Zentraleinheit wie die in Fig. 2 gezeigte Zentraleinheit 2 sein.
Wie oben erwähnt, besteht die Zentraleinheit 10 gewöhnlich
aus einer einzigen Großintegrations-(LSl)-Anordnung. Diese Anordnungsart besitzt in der Regel eine
Vielzahl von Statussignalausgangsanschlüssen, um den Status der Zentraleinheit nach außen anzuzeigen. Bei
dieser Ausführungsform sind ^wei Statussignalausgangsanschlüsse
S_ und S1 verwendet,
Die Statussignalsugangsanschlüsse S^ und S1 sind mit
einer NOR-Schaltung 16 verbunden, deren Ausgangsanschluß
ι mit einem TRAP-Anschluß, der die höchste Priorität hat,
verbunden ist. Die Statussignalausgangsanschlüsse S^
und S1 können so eingestellt sein, daß irgendwelche Ausgangssignale bereitgestellt werden. Bei dieser Ausführungsform
werden Statussignale gemäß der folgenden Wahrheitstabelle erzeugt.
Wahrheitstabeile
Status | so | 0 | NOR-Aus- gangssignal |
|
(a) | Speicher oder Ein-/ Ausgabe-Speichern |
1 | 1 | O |
(b) | Speicher oder Ein-/ Ausgabe-Lesen |
0 | 1 | O |
(c) | Operationscode ab rufen oder Trap |
1 | 0 | O |
(d) | HALT | 0 | 1 | |
Durch Decodieren des Zustands SQ, S1 = "0", "0" ist es
möglich festzustellen, daß der HALT-Befehl ausgeführt
wird. Gewöhnlich wird diese Status- bzw. Zustandsinformation
verwendet, um den Zustand der Anordnung nach außen anzuzeigen; in der vorliegenden Erfindung wird
diese Zustandsinformation aber dazu verwendet, die Ausfallsicherheit
zu gewährleisten.
Darüber hinaus ist gewöhnlich eine Vielzahl von Unterbrechungsabfrageanschlüssen
vorgesehen; nachdem aber der Ausgangsanschluß der NOR-Schaltung 16 mit dem
TRAP-Anschluß, der ein Unterbrechungsabfrageanschluß
höchster Prioritatsebene ist, verbunden ist, ist es
möglich , eine Unterbrechung unabhängig davon zu bewirken, in welchem Zustand bzw. Status der Zentraleinheit
10 eine Fehlfunktion auftreten kann, z.B. sogar dann, wenn diese sich in einem Unterbrechungssperrzustand
befindet.
Die Funktionsweise der Fahrzeugcomputereinheit 9>
deren Aufbau oben beschrieben wurde, wird nunmehr beschrieben werden.
Im Normalzustand wird die Computereinheit 9 in einen der Zustände (a), (b) und (c) gehalten, so daß das
Ausgangssignal der NOR-Schaltung 16 "0" ist bzw. einen
niedrigen Pegel führt.
In dem Fall, daß der HALT-Befehl aufgrund einer Störung
ausgeführt wird, die durch eine Störung von außen oder dergl. verursacht wurde, obwohl die Computereinheit
selbst im Normalzustand ist, wird das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 16 "1" bzw. führt einen hohen Pegel.
Da der TRAP-Anschluß ein Unterbrechungsabfrageanschluß
in der Ebene höchster Priorität ist, wird die Unterbrechung sanf orderung folglich ohne Rücksicht auf den Zu-
!stand der Computereinheit 9 angenommen, und zwar sogar,
wenn z.B. der HALT-Befehl ausgeführt wird.
Eine derartige Unterbrechung ist dazu bestimmt, einen Sprung zu einer bestimmten Adresse zu bewirken; wenn
unter bzw. nach dieser Adresse zunächst ein Programm
gespeichert ist, das den Rechner in den Anfangszustand
zurücksetzt, oder ein Sprung- bzw. JUMP-Befehl zur Adresse "0000", die die Anfangsadresse ist, wenn der
Strom eingeschaltet wird, dann ist es möglich, das Steuerprogramm wieder anzufangen bzw. wieder zu star-,
ten.
Demgemäß kehrt bei dieser Ausführungsform der Rechner
bei der Ausführung des HALT-Befehls zum Anfangszustand
zurück, womit es unmöglich wird, den HALT-Befehl im normalen Steuerprogramm unterzubringen; bei der Steuerung
einer Brennkraftmaschine ist es aber gewöhnlich
nicht notwendig, einen HALT-Befehl auszuführen. Wenn
-ιοί eine solche Ausführung aber nötig ist, kann ein JUMP-Befehl
zum Springen zu einer vorbestimmten Adresse ausgenutzt
verden.
Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform das
Ausgangssignal der NOR-Schaltung i6 dem Unterbrechungsabfrageanschluß
der höchsten Prioritätsebene zugeführt wird, kann es auch dem Rücksetζeingangsanschluß RI, wie
in Fig. 2 gezeigt, zugeführt werden, um den Rechner in den Anfangszustand zurückzuführen; sogar in diesem
Fall erzielt man die gleiche Wirkung. Obwohl darüber hinaus die oben beschriebene Ausführungsform sich auf
vier Zustandsarten des Rechners und die Ausnutzung von
zwei Zustandssignalanschlüssen, d.h. auf Zwei-Bit-Informationen
bezieht, ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Rechner anwendbar, der
eine Mehrzahl von Statussignalanschlüssen aufweist, und zwar unter Verwendung einer Verknüpfungsschaltung
zur Ermittelung der Ausführung des HALT-Befehls.
Bei dem ausfallsieheren Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung für einen Fahrzeugcomputer werden Statusinformationen verwendet, die gewöhnlich zum Anzeigen des Zustands
eines Rechners gebraucht werden, wie dies aus der obigen Beschreibung ersichtlich wird. Von diesem Rechner
wird die lai fende Durchführung eines HALT-Befehls erfaßt;
der Rechner wird aufgrund des erfaßten Ergebnisses in den Anfangszustand zurückgesetzt. Die Detektoreinrichtung
zum Ermitteln solcher Zustandsinformationen kann aus einer sehr einfachen Schaltungsanordnung, wie z.B.
einer NOR-Schaltung, bestehen, ohne daß eine Ermittelungs-Software,
die bisher üblich war, gebraucht wird. Folglich ist es wegen einer vereinfachten Schaltungsanordnung
möglich, eine Verminderung der Kosten zu erreichen und einen exakten Betrieb zu garantieren, d.h.,
daß ein zuverlässigeres ausfallsicheres Verfahren bereitgestellt werden kann.
P$.tentanvfalt -
. '41* .
Leerseite
Claims (3)
- Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha 27-8, Jingumae ö-chome,
;Shibuya-ku, Tokyo, JapanPatentansprücheAusfallsicheres Verfahren für einen Fahrzeugcomputer, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführung eines HALT-Befehls auf der Grundlage von Statusinformationen ermittelt wird, die der Computer (9) liefert, und daß in Übereinstimmung mit dem ermittelten Ergebnis eine solche Unterbrechung in der höchsten" Prioritätsebene durchgeführt wird, daß der Computer (9) in seinen Anfangszustand zurückgesetzt wird. - 2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß die Ausführung eines HALT-Befehls mit Hilfe einer mit den Statusausgangs--Z-anschlüssen (S , S ) des Computers (9) verbundenen Verknüpfungsschaltung (16) bewirkt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch g e kennzeichnet, daß als Verknüpfungsschaltung (16) eine NOR-Schaltung verwendet wird.k. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Unterbrechung in der höchsten Prioritätsebene mit einem Sprung-Befehl (JUMP) zu einer bestimmten Adresse, unter der ein Programm gespeichert ist, das den Computer (9) in seinen Anfangszustand zurücksetzt, vorgenommen wird.5· Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Unterbrechung in der höchsten Prioritätsebene mit einem Sprung-Befehl (JUMP) zur Startadresse auf eine Stromzuführung hin vorgenommen wird,
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