分析用于机动车内的安全关键计算机系统的嵌入式系统的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种用于嵌入式系统（９）的分析装置，所述嵌入式系统（９）包括至少一个ＣＰＵ（１），至少一根ＣＰＵ总线（２），以及至少一个存储器（３）。所述装置包括通信模块（４），其用于使用测试接口（５）输入或输出分析数据，所述测试接口（５）除了控制线路以外，还包括至少一组数据线路。数据字和地址字被利用所述测试接口交替地或以其他顺序传送。这获得了实现检错而几乎不使用ＣＰＵ的基本周期的优点。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分的分析装置，根据权利要求8或9的该装置的用途，以及根据权利要求12前序部分的方法。
技术介绍
为成功开发用于嵌入式系统的软件，一般的惯例是提供允许在运行时进行检错(调试)的装置。根据对嵌入式系统中在运行时进行检错(调试)的公知概念，与外部分析系统的连接经由称为JTAG接口(Joint TestAction Group，IEEE Standard 1149.1-1990，‘IEEE Standard Test AccessPort and Boundary Scan Architecture’，Institute of Electrical andElectronics Engineers Inc.，New York，USA，1990)而被建立。在该分析接口的帮助下，可能通过诸如处理器的单步处理(单步运行)、断点的设置(断点)和所谓的“监测点”的设置的“边界扫描”的测试方法来进行不同的测试操作。诚然，这些本身已知的用于检错的辅助装置，使得大体上能够跟踪包括选择的变量值的状态在内的程序执行，然而，为做到这些，通常必须停止运行中的系统。在电子控制的机动车制动系统中，虽然实际上不可能在控制任务中停止将被分析的微型计算机，但根据本专利技术却是优选的。对于嵌入式系统中的检错，进一步所知的在机动车制动系统中的应用是采用所谓的跟踪接口，其为了允许所有相关的CPU总线信号(地址信号、数据信号和校验比特)例如经由外壳引脚(housing pin)的中继到外部逻辑分析装置，而使用所谓的“外合”芯片用于实时分析。“外合”芯片涉及微控制器(MCU)，其中的处理器总线(数据信号、地址信号和校验比特)被从外壳内部接到外部。由于对远超过100兆赫兹的高系统频率的高速需求在现今具有快速的、处理器端的中间存储器(高速缓存)的嵌入式系统中是常见的，这种用于错误分析的方法不再能被使用。由于系统频率是根据所采用的技术以及从其得到的带宽被预先确定的，相对大的数据存储器(例如超过100千字节的数量级)的实时输出通常是不可能的。产生实时数据传输所必需的带宽的一种可能性是并行输出被传送的数据。然而，在技术实现上可用于此目的的电连接引脚通常被限于，特别是由于成本的原因，某个预先规定的数量。鉴于以上原因，仍然存在为嵌入式系统提供这样的分析装置的目标，该装置甚至能被用于现今常规的快速嵌入式系统中。为解决这一目标，还未公布的较早的国际专利技术申请PCT/EP 03/12630公开了一种用于嵌入式系统的分析装置，其包括CPU、CPU总线和存储器。该被申请专利技术的分析装置包括至少一个通信模块，其用于经由测试接口输入或输出分析数据。所述分析装置被这样配置，使得在不使用CPU基本周期的情况下，能够利用所述通信模块监控和/或记录所述集成系统的内部存储器和I/O访问操作。这种做法基于以下考虑一方面，集成系统的内部系统状态能被其当前的数据存储内容(RAM)描述或分析。随之而来，在该实时的存储内容能被复制到外部数据存储器的情况下，存在通过所述外部数据存储器的后续评估单元进一步处理和评估系统状态的可能。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术描述了一种根据专利权利要求1的新的分析装置。所述公开的分析装置，举例来说，允许在外部存储器中实时地写入内部系统状态的复制(copy)。这样，能够从外部以一种特别简单的方式测试嵌入式系统的本征函数(proper function)。权利要求1中公开的分析装置以及权利要求12中公开的方法实现了较少地使用用于分析的基本周期的优点。在该配置中，所述分析装置优选地是嵌入式系统的组成部分，该嵌入式系统特别地用于机动车制动系统的电控设备。因此，所述通信模块优选地被集成在所述嵌入式系统中。此外，所述系统还包含了诸如一个或多个CPU和存储器的系统基本组成部分，特别地它们被部分地或全部地冗余设计。这样增强了所述嵌入式系统的运行安全性。有利地，数据不是以传送整个存储内容或是全部存储范围的内容的方式被记录。作为替代，只有存储器的变化，尤其是CPU和/或外围装置的所有写访问操作被传送。这可以减少数据输出所必须的带宽。所述分析装置的更多优选实施例可以在从属权利要求2至7中看到。除此之外，所述系统优选地包括用于所述CPU的直接数据输出的装置。除了这种用于直接数据输出的装置之外，还特别提供了用于利用所述分析模块在后台的数据自动复制的装置。这样实现了增强数据输出的灵活性的优点。特别地，针对这些应用情况，本专利技术公开了所描述的通用数据输入和数据输出模块，该模块以这样的方式设计，使得嵌入式系统允许实时地进行数据交换而不需要停止该系统，甚至没有短暂的间隔(非侵入的)。与本
已知的软件检错装置相比，本专利技术的硬件分析装置是有优势的，这是因为动态系统行为，尤其是控制变量的行为，能在控制算法的执行中被跟踪，例如针对机动车制动系统。进一步，被输入到嵌入式系统中的数据能被运用于在硬件入回路(hard-in-the-loop)仿真器中或在快速成型系统中的嵌入式系统应用，也是有利的。本专利技术进一步涉及一种嵌入式系统，其包括至少一个中央处理单元和存储器，该系统的特征在于以上所描述的分析装置。因此，本专利技术还涉及这类型的分析装置在所述嵌入式系统中的使用。除了所述嵌入式系统之外，本专利技术的解决方案还包括具有至少两个处理器内核(CPU)的用于机动车的集成微处理器系统，其特征在于，如上文已经描述的完全的分析装置，被分配给所述系统包含的处理器内核中的至少一个。另外，本专利技术涉及上述分析装置在这类集成微处理器系统中的使用。更特别地，不完全的分析装置与在该微处理器系统中的另一个处理器内核相关联，并且具有与上文所描述的完全的分析装置相比减小的功能范围。在以上所述的微处理器系统中，优选地提供第一信号连接以停止所述第一内核，以及另一冗余信号连接以停止附加的冗余处理器内核。在该配置中，特别地，所述第一信号连接链接到第一分析装置，而所述第二冗余信号连接连接到所述不完全的分析装置。在以上所描述的微处理器系统中，功能范围的减小优选地包括在所述分析装置中设置的缓冲存储器有更小的字宽。所述测试接口没有延伸到外部或不存在，可有利地获得功能范围的进一步减小。而且，本专利技术涉及一种利用前面已经描述的分析装置对上文所述嵌入式系统进行分析的方法，其中，数据传输协议被用于数据经由所述测试接口的传输，并且数据被以几组地址和数据进行传输。根据优选的方法步骤，最初-利用在此操作之前被特别缓冲的数据，所述嵌入式系统的存储内容或相对可估计的信息被实时地全部或部分地复制到外部存储器中，和/或-利用在此操作之前被特别缓冲的数据，外部存储器的存储内容或关于所述外部存储器的存储内容的任何相对可估计的信息，被实时地全部或部分地复制到所述嵌入式系统的存储器中。所述外部存储器优选地被用于在典型调试应用中使用的数据的传输。所述方法是有优势的，因为所述嵌入式系统的处理速度不会由于测量由硬件元件进行的检错而降低。这使得数据的实时处理成为可能，即使在调试运行期间。优选地，本专利技术的分析装置不仅能被用于检错，而且还能用于与机动车相关的软件算法或控制算法的开发，这是因为对变量(控制变量)的监控允许对控制质量的特别简单的检查和优化。本专利技术的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于嵌入式系统（９）的分析装置，其中所述嵌入式系统（９）包括：至少一个ＣＰＵ（１），可选地至少一根ＣＰＵ总线（２），以及至少一个存储器（３），所述分析装置包括至少一个通信模块（４），其用于使用测试接口（５）输入或输出分析数据，其特征在于：所述测试接口（５）除了控制线路以外，还包括至少一组交替地或以其他顺序传送数据字和地址字的数据线路，并且利用至少一条所述控制线路传送是传送数据字还是地址字的信息，从而使得，能够实际地监控和／或记录在运行时间对可描述的内部存储器的内容和访问操作以及所述嵌入式系统的Ｉ／Ｏ访问操作，而不使用所述ＣＰＵ（１）的基本周期。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B沃斯，A特雷斯科夫，H麦克尔，
申请(专利权)人：大陆特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]