DE4003507A1 - Digitales steuergeraet, insbesondere zuend- und/oder einspritzsteuergeraet fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Digitales steuergeraet, insbesondere zuend- und/oder einspritzsteuergeraet fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein digitales Steuergerät, insbe
sondere Zünd- und/oder Einspritzsteuergerät für Kraft
fahrzeuge, mit einem Mikrorechner und einem fest verbunde
nen, die Steuerdaten und das Programm enthaltenden Haupt
speicher.
Derartige Steuergeräte sind in modernen Kraftfahrzeugen
in vielfältiger Weise im Einsatz und steuern nicht nur
die Zünd- und/oder Kraftstoffeinspritzvorgänge, sondern
auch eine Vielzahl weiterer Funktionen, wie die Getriebe
steuerung, die Abgasregelung, die Bremsregelung, die
Anfahrschlupfregelung u. dgl. Es können auch kombinierte
Steuervorgänge in einem Steuergerät integriert sein.
Der die Steuerdaten und das Programm enthaltende Haupt
speicher ist dabei üblicherweise als Festwertspeicher,
insbesondere als ROM oder EPROM, ausgebildet. Ein der
artiges Steuergerät ist z. B. aus der DE-PS 41 28 900 bekannt.
Der Nachteil dieser Festwertspeicher besteht darin, daß
nachträgliche Daten- oder Programmänderungen praktisch
nicht mehr möglich sind, so daß in einem solchen Falle
der entsprechende Festwertspeicher ausgelötet und durch
einen anderen ersetzt werden muß. Im allgemeinen muß
jedoch die gesamte Platine oder das gesamte Steuergerät
ausgewechselt werden. Software-Verbesserungen oder zusätz
liche Software-Funktionen finden daher nahezu ausschließ
lich in Neufahrzeugen Anwendung, während eine Berücksich
tigung von bereits ausgelieferten Fahrzeugen aus Kosten
gründen entfallen muß.
Diese Festwertspeicher bringen es auch mit sich, daß
ein Fahrzeugtyp durchgehend dasselbe Programm und die
selben Steuerdaten enthält und daß eine Anpassung an
individuelle Wünsche und an den individuellen Fahrstil
nicht realisierbar ist.
Bei Emulationsvorrichtungen für die Testphase eines Kraft
fahrzeugs ist es zwar bekannt, Schreib-/Lesespeicher
für das Hauptprogramm zu verwenden, um dieses oder Kenn
daten modifizieren zu können, jedoch sind dort für die
Anwendung ein spezielles Steuergerät mit umsteckbaren
Speichersystemen und ein externes Progammiergerät erforder
lich, über das die verschiedenen Speicher gesteuert und
Daten geändert werden. Für Serienanwendungen sind der
artige Geräte daher nicht verwendbar.
Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß bei
einfachem und serientauglichem Aufbau nachträgliche Programm
und Datenänderungen leicht durchgeführt werden können,
ohne daß hierfür ein externes Programmiergerät erforder
lich ist. Es muß lediglich ein externer Datenträger ange
schlossen werden, während die Übertragung der Daten durch
den eingebauten Hilfsspeicher gesteuert wird. Dieser
bewirkt auch eine automatische Umschaltung des Programm
zugriffs des Mikrorechners auf den als Schreib-/Lese
speicher ausgebildeten Hauptspeicher.
Nachträgliche Software-Verbesserungen, die sowohl die
Funktionen als auch die Daten betreffen, können leicht
in der Werkstatt oder auch durch Datenfernübertragung,
z. B. über ein Telefon-Modem, erfolgen. Es ist auch leicht
möglich, einem Fahrzeugtyp verschiedene Software-Versionen
zuzuordnen, die auch nachträglich wieder rückgängig gemacht
werden, z. B. sportliche Fahrweise, sparsame Fahrweise,
komfortable Fahrweise od. dgl. Derartige Software-Versionen
können auf einfache Weise auch dem Fahrer mitgegeben
werden, z. B. in Form von Disketten oder Kassetten, so
daß er selbst die Umladung des Hauptspeichers durchführen
kann. Ein weiterer Vorteil besteht noch darin, daß Test
programme seitens der Werkstatt geladen werden können,
um bestimmte Fahrbedingungen genauer testen zu können.
Auch bei nachträglicher Montage von Zusatzaggregaten
am Motor ist es möglich, durch ein neu geladenes Programm
deren Funktionen miteinzubeziehen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
des im Hauptanspruch angegebenen Steuergeräts möglich.
Das Basisprogramm enthält zweckmäßigerweise ein die Um
schaltung auf den Hauptspeicher nur bei ordnungsgemäß
dort vorliegenden Daten vornehmendes Prüfprogramm. Dieses
erkennt nicht nur durch Plausibilitätsprüfungen, ob ein
fehlerhaftes Programm vorliegt, sondern auch, ob überhaupt
ein Programm geladen ist. In diesem Falle erfolgt keine
Umschaltung auf den Hauptspeicher, und es wird entweder
ein Fehlersignal erzeugt, oder aber das Basisprogramm
enthält in einer komfortableren Ausführung ein Hilfs
programm zur Aufrechterhaltung von Steuerfunktionen bei
nicht einsatzbereitem oder fehlerhaftem Hauptspeicher.
Zur Durchführung der Umschaltung ist eine Umschaltlogik
vorgesehen, die zweckmäßigerweise zur Umschaltung von
Steuerleitungen zwischen dem Mikrorechner, dem Hauptspeicher
und dem Hilfsspeicher ausgebildet ist oder auch im Mikro
rechner integriert sein kann, insbesondere bei integriertem
Haupt- und Hilfsspeicher. Hierdurch kann die Umschaltung
bei sehr geringem Software-Aufwand durchgeführt werden.
Als Schnittstelle eignet sich insbesondere eine serielle
Schnittstelle, die eine größere Flexibilität bezüglich
der Bereitstellung der möglichen Datenträger zum Einlesen
eines neuen Programms ermöglicht. Vor allem werden hierdurch
auch Datenübertragungen über Telefon und Funk in einfacher
Weise möglich.
Als Ladebefehl kann in einfacher Weise ein vorbestimmtes
Signal oder eine vorbestimmte Signalfolge an der seriellen
Schnittstelle oder ein Signal eines Schalters dienen.
Hierdurch braucht lediglich der Datenträger angeschlossen
und eingeschaltet werden, während das Einlesen der Daten
in den Hauptspeicher automatisch vom Programm des Hilfs
speichers gesteuert wird. Hierzu weist das Basisprogramm
zweckmäßigerweise ein Prüfprogramm für das Vorliegen
eines derartigen Ladebefehls auf.
Der Hilfsspeicher kann als externer Festwertspeicher
ausgebildet sein, jedoch sind auch Mikrorechner verwend
bar, die einen internen Festwertspeicher aufweisen, der
als Hilfsspeicher einsetzbar ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich
nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts mit
externem Haupt- und Hilfsspeicher als erstes
Ausführungsbeispiel und
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts mit
externem Hauptspeicher und internem Hilfsspeicher
als zweites Ausführungsbeispiel.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
ein Mikrocomputer 10 über einen Daten-/Adreßbus 11 (im
folgenden Bus 11 genannt) mit einem als Schreib-/Lese
speicher (RAM) ausgebildeten Hauptspeicher 12 und einem
als Festwertspeicher (EPROM) ausgebildeten Hilfsspeicher
13 verbunden. Für den Hilfsspeicher 13 kann prinzipiell
auch ein anderer Festwertspeicher eingesetzt werden,
z. B. ein ROM, ein PROM od. dgl. Der Mikrocomputer 10 dient
zur Steuerung von Kraftfahrzeugfunktionen, wie Zünd-
und/oder Kraftstoffeinspritzfunktionen, was durch ent
sprechende Symbole angedeutet ist. Prinzipiell können
auch noch weitere Funktionen gesteuert oder geregelt
werden, wie sie in der Beschreibungseinleitung beispiels
weise angegeben sind.
Der Hauptspeicher 12 ist batteriegepuffert bzw. akkuver
sorgt, also z. B. mit einem kleinen Akku verbunden, der
während des Betriebs ständig geladen wird. Diese bekannte
Art der Batteriepufferung ist zur Vereinfachung nicht
näher dargestellt. Bei einer Abschaltung des Steuergeräts
bleibt der Dateninhalt im Hauptspeicher 12 somit auch
für längere Zeit erhalten. Alternativ hierzu kann der
Hauptspeicher 12 auch z. B. als EEPROM ausgebildet sein.
Zur Umschaltung des Programm- bzw. Datenzugriffs des
Mikrorechners 10 entweder auf den Hauptspeicher oder
den Hilfsspeicher ist eine Umschaltlogik 14 vorgesehen,
die beispielsweise als 8-bit-Vergleicher ausgebildet
ist, der auf eine bestimmte eingegebene Adresse hin akti
viert wird und den Umschaltvorgang direkt oder über ein
Flipflop bewerkstelligt. Die Umschaltlogik 14 kann
hierzu auch mit dem Bus 11 verbunden sein.
Der Umschalt-Steuerbefehl zur Umschaltung zwischen dem
Hauptspeicher 12 und dem Hilfsspeicher 13 als Programm-
und Datenspeicher erfolgt vom Mikrocomputer 10 aus über
eine Steuerleitung 15. Zum Auslesen von Daten aus dem
Hauptspeicher 12 wird dem Mikrorechner 10 über eine Steuer
leitung 16 ein Auslesebefehl RD (Read) gegeben,und ein
entsprechender Lesebefehl RD wird über eine Steuerleitung
17 dem Hauptspeicher 12 zugeführt. Gleichzeitig erhält
der Hilfsspeicher 13 über eine Steuerleitung 18 einen
Sperrbefehl OE (Output Enable), der die Leseausgänge
sperrt. Zum Auslesen von Daten aus dem Hilfsspeicher
13 entfallen die Signale an den Steuerleitungen 17, 18
bzw. werden invertiert.
Am Mikrocomputer 10 ist eine serielle Schnittstelle 21
angeschlossen, die mit einem externen Datenträger bzw.
Massenspeicher verbindbar ist. Hierbei kann es sich um
Disketten, CD′s, Tonbänder, Musikkassetten od. dgl. handeln,
wobei auch eine Verbindung über Telefon, Telefon-Modem
oder auch über Funk od. dgl. möglich ist. Zum Einlesen
von externen Daten aus dem externen Datenträger über
die serielle Schnittstelle 21 dient ein Steuersignal
PSEN auf der Steuerleitung 19, und das nachfolgende Ein
schreiben bzw. Einspeichern der eingelesenen Daten in
den Hauptspeicher 12 erfolgt durch ein Steuersignal WR
(Write) auf der Steuerleitung 20.
Im Hilfsspeicher 13 ist ein Basisprogramm fest gespeichert,
das unmittelbar nach Einschalten bzw. Initialisieren
des Mikrocomputers 10 wirksam wird. Der Datenzugriff
wird durch die Initialisierung auf den Hilfsspeicher
13 gespeichert. Ein im Basisprogramm enthaltenes Prüf
programm prüft, ob im Hauptspeicher 12 Programm- und/oder
Steuerdaten ordnungsgemäß vorliegen und überhaupt vorhanden
sind. Trifft dies zu, so erfolgt eine Umschaltung in
der beschriebenen Weise auf einen Datenzugriff des Mikro
computers 10 auf den Hauptspeicher 12, der nunmehr die
Steuerfunktionen bestimmt. Liegt kein Programm oder ein
fehlerhaftes Programm im Hauptspeicher 12 vor, so erfolgt
keine Umschaltung auf denselben, und die Steuerfunktionen
werden über ein im Hilfsspeicher 13 enthaltenes Hilfs
programm aufrechterhalten. Gleichzeitig wird eine Warn
leuchte 22 eingeschaltet, die einen fehlenden oder fehler
haften Speicherinhalt des Hauptspeichers 12 kennzeichnet.
In einer einfacheren Version kann ein derartiges Hilfs
programm im Hilfsspeicher 13 auch nicht vorhanden sein,
so daß der Mikrocomputer 10 lediglich die Warnleuchte
22 einschaltet und im übrigen seinen Betrieb nicht auf
nimmt.
Zum erstmaligen Einlesen von Programm- und Steuerdaten
in den Hauptspeicher 12 oder zum späteren Einlesen bzw.
Überschreiben derartiger Daten dient ein Ladebefehl,
der beispielsweise vom externen Speicher an die serielle
Schnittstelle 21 angelegt wird. Nach der Initialisierungs
phase wird durch das Basisprogramm im Hilfsspeicher 13
das Vorliegen eines derartigen Ladebefehls geprüft und
bei Erkennung eines solchen der bereits beschriebene
Einlesevorgang von Daten in den Hauptspeicher 12 durchge
führt. Erst nach dem Einlesen dieser Daten erfolgt dann
die beschriebene Umschaltung des Programmzugriffs auf
den Hauptspeicher 12.
Es ist selbstverständlich auch möglich, einen Teil der
erforderlichen Daten fest im Hilfsspeicher 13 abzulegen
und nur den anderen Teil variabel im Hauptspeicher 12
zu speichern. In diesem Falle müßte dann während des
Betriebs ein Datenzugriff auf beide Speicher erfolgen.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel
entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel,
und gleiche oder gleich wirkende Bauteile oder Leitungen
sind mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht noch
mals beschrieben. Im Unterschied zum ersten Ausführungs
beispiel entfällt der externe Hilfsspeicher 13. Dafür
ist als Hilfsspeicher ein interner Festwertspeicher (ROM)
im Mikrocomputer 10′ enthalten, wobei eine interne Ver
bindung über einen internen Bus erfolgt. Zur Vorgabe
eines Ladebefehls ist nunmehr ein Schalter 23 am Mikro
computer 10′ angeordnet, der selbstverständlich auch
als Taste ausgebildet sein kann. Beim Schließen dieses
Schalters 23 wird der entsprechende Eingang auf Masse
gelegt, was vom Basisprogramm als Ladebefehl interpretiert
wird.
Die Symbole an den Steuerausgängen 24 des Mikrocomputers
10′ verdeutlichen, daß neben der Zünd- und Einspritz
funktion auch noch eine Getriebesteuerfunktion im Steuer
gerät enthalten sein kann. Weitere Funktionen können
ebenfalls noch enthalten sein, wie eingangs beschrieben
wurde.
In Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungs
beispiels kann auch noch der externe Hauptspeicher 13
durch einen internen bzw. im Mikrocomputer 10′ integrierten
Hauptspeicher ersetzt werden. Dabei ist es auch möglich,
die Umschaltlogik 14 im Mikrorechner soft- und/oder hard
waremäßig zu integrieren, so daß sie als externes Bauteil
entfallen kann. Diese Integration der Umschaltlogik ist
prinzipiell auch bei externem Haupt- und Hilfsspeicher
möglich.
Claims (12)
1. Digitales Steuergerät, insbesondere Zünd- und/oder
Einspritzsteuergerät für Kraftfahrzeuge, mit einem Mikro
rechner und einem fest verbundenen, die Steuerdaten und
das Programm enthaltenden Hauptspeicher, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hauptspeicher (12) als Schreib-/Lese
speicher (RAM, EEPROM od. dgl.) ausgebildet ist und daß
ein ein beim Einschalten des Steuergeräts ablaufendes
Basisprogramm enthaltender, das Laden des Hauptspeichers
(12) aus einem externen Datenträger über eine Schnittstelle
(21) auf einen Ladebefehl hin steuernder und den Programm
zugriff des Mikrorechners (10, 10′) auf den Hauptspeicher
(12) umschaltender Hilfsspeicher (13) vorgesehen ist,
der als Festwertspeicher (ROM, EPROM od. dgl.) ausgebildet
ist.
2. Digitales Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Basisprogramm ein die Umschaltung auf
den Hauptspeicher (12) nur bei ordnungsgemäß dort vor
liegenden Daten vornehmendes Prüfprogramm enthält.
3. Digitales Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Umschaltung
eine Umschaltlogik (14) vorgesehen ist.
4. Digitales Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Umschaltlogik (14) im Mikrorechner
(10, 10′) integriert ist.
5. Digitales Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Umschaltlogik (14) zur Umschaltung
von Steuerleitungen (15-20) zwischen dem Mikrorechner
(10, 10′), dem Hauptspeicher (12) und dem Hilfsspeicher
(13) ausgebildet ist.
6. Digitales Steuergerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle
(21) als serielle Schnittstelle ausgebildet ist.
7. Digitales Steuergerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ladebefehl
ein vorbestimmtes Signal oder eine vorbestimmte Signal
folge an der Schnittstelle (21) oder ein Signal eines
Schalters (23) vorgesehen ist.
8. Digitales Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Basisprogramm ein Prüfprogramm für
das Vorliegen eines Ladebefehls aufweist.
9. Digitales Steuergerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisprogramm
ein Hilfsprogramm zur Aufrechterhaltung von Steuerfunktionen
bei nicht einsatzbereitem oder fehlerhaftem Hauptspeicher
inhalt aufweist.
10. Digitales Steuergerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsspeicher
(13) als externer oder interner Festwertspeicher des
Mikrorechners (10, 10′) ausgebildet ist.
11. Digitales Steuergerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptspeicher
(12) als externer oder interner Schreib-/Lesespeicher
des Mikrorechners (10, 10′) ausgebildet ist.
12. Digitales Steuergerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptspeicher
(12) als akkuversorgter RAM oder als EEPROM ausgebildet
ist.
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