專利名稱：監(jiān)控路由單元的循環(huán)持續(xù)時間的方法和硬件數(shù)據(jù)處理單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控路由單元的循環(huán)持續(xù)時間(Rundendauer)的方法和硬件數(shù)據(jù)處理單元。
背景技術：
常見的是，通過外部處理器或者通過外部看門狗(Watchdog)以自身的時基來監(jiān)控硬件數(shù)據(jù)處理單元的內部時序。例如在汽車領域中的控制設備的情況下，采用這種監(jiān)控方法，尤其是當(例如在發(fā)動機控制中的)安全關鍵的控制流程與這些時序聯(lián)系起來時采用這種監(jiān)控方法。為此，也就是，與硬件數(shù)據(jù)處理單元關聯(lián)的處理器必須為這些任務提供計算資源和時間，或者必須提供額外的硬件和軟件用于外部看門狗監(jiān)控
發(fā)明內容
發(fā)明優(yōu)點
根據(jù)獨立權利要求所述的本發(fā)明通過如下方式使得能夠特別有效地、安全地并且可靠地檢驗硬件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的路由單元的循環(huán)時間監(jiān)控通過硬件數(shù)據(jù)處理單元的裝置來執(zhí)行。路由單元相繼地仲裁分配給該路由單元的數(shù)據(jù)節(jié)點的組的所有數(shù)據(jù)節(jié)點。由通過該順序(從該順序的確定的位置直至又到達該位置)來限定要檢驗的循環(huán)時間。通過由硬件數(shù)據(jù)處理單元的邏輯模塊(其本身與該組數(shù)據(jù)節(jié)點相關)重復阻塞式訪問(blockierendeZugriffe)數(shù)據(jù)節(jié)點,可以通過如下方式來根據(jù)基值(Basiswert)而確定循環(huán)持續(xù)時間通過訪問的成功而由基發(fā)送器模塊(Basisgebermodul)觸發(fā)基值的傳送和存儲。其他優(yōu)點和改進方案通過從屬權利要求的特征來得到。特別有利的是，通過路由單元相繼仲裁的數(shù)據(jù)節(jié)點是分配給該路由單元的(所有)數(shù)據(jù)宿(Datensenke)或是分配給路由單元的(所有)數(shù)據(jù)源，因為由此可能特別清楚地并且有效力地監(jiān)控循環(huán)時間，而且通過邏輯單元的訪問可以被構建為僅讀過程和/或僅寫過程。特別合乎目的的是將時間設置為基準并且將時間戳設置為基值。例如在汽車領域中，基準“角度”(基值“角度戳記(Winkelstempel)”)可替換地或附加地也是重要的。根據(jù)應用情況，也可以考慮其他物理量和/或這些物理量的基準。在有利的擴展方案中，所確定的循環(huán)持續(xù)時間和/或基值的差與比較值和/或與至少一個比較值相比較，例如與最小值、最大值、正好要滿足的值、間隔相比較，或者該比較大于零。由此，根據(jù)循環(huán)持續(xù)時間的要求還可以檢驗和/或監(jiān)控不同的邊界條件，并且此外也可檢驗和/或監(jiān)控確定的參與比較的模塊和信號的活動性(Aktivitaet)。為了特別有效地檢驗參與比較的模塊和信號的活動性，此外還可以設置的是，在比較時，優(yōu)選地在每次比較時，無論該比較是成功還是失敗都生成活動性信號，例如作為CPU中斷或者也作為向外的或至其他模塊的信號。當至少一個比較失敗時，該信息可以被用于如生成故障信號或CPU中斷之類的后續(xù)措施，使得所識別的故障例如可快速地導致激活故障處理例程。


其中
圖I示出了定時器模塊(Timer-Modul)的示意性架構，
圖2示出了定時器模塊的邏輯模塊的示意性架構，
圖3示出了用于檢驗路由單元的循環(huán)持續(xù)時間的方法。
具體實施例方式控制設備的定時器模塊優(yōu)選地可以被實施為控制設備(例如車輛控制設備)的微控制器中的IP塊。該IP塊集時間功能以及必要時角度功能(Winkelfunktion)于一體，接收車輛的傳感裝置(例如ESP的偏航率傳感器(Drehratensensor))的信號和/或分析所述信號并且作用于汽車的執(zhí)行器(例如在“打滑”的情況下作用于行駛動力學)。會將這種如在下文所描述的定時器可替換地也集成到輸出級中，或者單獨地設置這種定時器，但是該定時器始終需要進行配置的單元(例如外部計算單元)，在將該定時器集成在控制設備微控制器中的情況下，這例如是所述進行配置的單元或控制設備CPU (或計算單元)。在圖I中示出了示例性定時器模塊100的整體架構。定時器模塊的整體結構簡化地具有(多個)信號輸入單元116，所述(多個)信號輸入單元116將值輸出給路由單元101，這些值在其他模塊中被處理并且處理過的值通過路由單元101被轉交給輸出單元114。通過在下文所描述的模塊的并行工作方式，可以在短時間內操作大數(shù)目的請求。如果不需要確定的模塊，則這些模塊也可以為了節(jié)省電流(功率消耗、降低溫度)的目的而被斷開。定時器模塊100的核心是中央路由單元101，輸入單元(例如(多個)模塊116)、輸出單元(例如(多個)模塊114)、處理單元(例如模塊109)和存儲單元(例如模塊120)被連接到該中央路由單元101上。路由單元101將這些模塊靈活地并且可配置地相互連接，并且通過阻塞式請求和發(fā)送數(shù)據(jù)來表示用于定時器模塊的新中斷方案。該路由單元101在沒有實施中斷控制器的情況下也應付得了，這節(jié)省了面積并且由此節(jié)省了芯片費用。定時器單元100的中心方案是路由單元101的用于數(shù)據(jù)流的路由機制。定時器模塊100的每個與路由單元101連接的模塊(和/或子模塊)可以具有任意數(shù)目的路由單元寫通道(數(shù)據(jù)源)和任意數(shù)目的路由單元讀通道(數(shù)據(jù)宿)。路由單元101的該方案設置的是，靈活地并且有效地將任意的數(shù)據(jù)源與任意的數(shù)據(jù)宿相連接。這可以通過數(shù)據(jù)路由機制來實現(xiàn)，如其從未公開的DE 10200900189中所知道的那樣。參數(shù)存儲器模塊120包括三個子單元121、122和123。子單元121是在FIFO (先進先出(First In, First Out))存儲器122與路由單元101之間的接口。子單元123是在模塊的通用總線接口(和/或復用設備112 (參見下部))與FIFO 122之間的數(shù)據(jù)接口。參數(shù)存儲器模塊120可以用作用于進入的數(shù)據(jù)特性的數(shù)據(jù)存儲器或者用作用于發(fā)出的數(shù)據(jù)的參數(shù)存儲器。這些數(shù)據(jù)被存儲在按邏輯方式處于FIFO子單元122之內的存儲器、例如RAM 中。(優(yōu)選地包括多個輸入的)定時器輸入模塊116負責對定時器模塊100的輸入信號進行濾波和接收。輸入信號的各種特性可以在定時器輸入模塊116的通道之內被測量。在此，在定時器輸入模塊116中，這些信號與時間信息和其他物理信息相鏈接(verknu印fen)，并且在處理之后以及必要時在暫存在輸出單元114中之后被用于生成輸出信號。物理信息例如是發(fā)動機的角度或者也是其他任何物理量，如質量、溫度、液體的水位高度、振蕩的相位、信號的多個事件(邊沿)或者周期持續(xù)時間。輸入特性例如可以連同新信號電平包括所檢測到的上升輸入邊沿或下降輸入邊沿的時間戳值，或連同當前時間戳包括從通道使能(Kanal-Freigabe)起的邊沿數(shù)目，或包括針對整個PWM周期的PWM信號長度。與輸入信號關聯(lián)的值(如時基的值和在輸入事件的時刻的角度基準(Winkelbasis)的值)因此表征輸入信號，并且許可在連接到路由單元101上的其他模塊(例如模塊109)中進行計算，而且接著可以提到(ansprechen)輸出單元(輸出單元114)，在該輸出單元(輸出單元114)中根據(jù)所傳送的值結合當前時基值和/或角度基準值來產(chǎn)生輸出信號。對于已進展的數(shù)據(jù)處理而言，定時器輸入模塊116的所檢測到的輸入特性可以通過路由單元101被路由到定時器模塊100的其他處理單元。用于時鐘準備(Taktaufbereitung)的單元102負責計數(shù)器和定時器模塊100的 時鐘產(chǎn)生。該用于時鐘準備的單元102提供了可配置的時鐘，并且不僅帶有時間相關的計數(shù)器而且?guī)в形恢孟嚓P的計數(shù)器的時基單元103為定時器模塊100提供共同時基和/或提供當前的時間信息和位置信息(例如角度)。各個模塊都被供給時鐘和時基，并且通過路由單元101彼此交換數(shù)據(jù)。通過本地地存在于各個模塊中的比較器，數(shù)據(jù)相對于當前的時間和/或位置被比較，并且在此用信號通知所作出的判定，譬如接通輸出信號。在借助路由單元101對數(shù)據(jù)進行路由時，分支單元111將源的數(shù)據(jù)也提供給在一個模塊或不同的模塊中的多個數(shù)據(jù)宿，因為通常設置有對數(shù)據(jù)的阻塞式讀取，該阻塞式讀取僅僅允許從源一次讀取數(shù)據(jù)。由于用于定時器模塊100的可寫入到路由單元101的子模塊通道的每個寫地址僅能夠被唯一的模塊讀取，所以不可能并行地將數(shù)據(jù)流提供給不同的模塊。這并不適用于如下源在數(shù)據(jù)已被接收器讀取之后，這些源并未使其數(shù)據(jù)無效，如例如針對DPLL模塊104可以被設置的那樣。為了解決常規(guī)模塊的這個問題，分支單元111能夠實現(xiàn)多次復制數(shù)據(jù)流。子模塊111提供了輸入通道和輸出通道。為了克隆進入的數(shù)據(jù)流，相對應的輸入通道可以被映射到一個或多個輸出通道上。DPLL (數(shù)字鎖相環(huán)(digital phase locked loop))模塊104被用于倍頻。該模塊104的目的是在輸入頻率快速改變的應用的情況下也實現(xiàn)位置信息或值信息的更高精度。DPLL模塊104根據(jù)位置相關的輸入信號產(chǎn)生如下脈沖這些脈沖能夠在時基單元103中實現(xiàn)更精細地被劃分的位置信息。由此，例如角度鐘(Winkeluhr)可以顯示比輸入信號預給定的更精細的分辨率的旋轉角。此外，在DPLL模塊104中有關于速度或轉速的信息可用，并且可以作出如下預測也在將時間上的前進(Vorlauf)包括在內(例如考慮激勵模塊(Ansteuermodul)的慣性)的情況下何時到達預給定的位置。DPLL模塊104的輸入信號通過定時器輸入模塊106來引導,在輸入映射模塊105中被濾波或者也在(例如尤其是用于分析電動機的)傳感器模式分析模塊115中被組合。定時器輸入模塊106相對于其他定時器輸入模塊116因此具有如下特點該定時器輸入模塊106將當前的濾波值轉遞給輸入映射模塊105和DPLL模塊104，其中該定時器輸入模塊106利用所述當前的濾波值對輸入信號進行濾波，并且所述濾波值在那也算進了經(jīng)過濾波的邊沿的時間戳，以便獲得實際的邊沿時間。傳感器模式分析模塊115可以被使用，以便分析多個霍爾傳感器的輸入并且以便與(優(yōu)選地包括多個輸出的)定時器輸出模塊113共同地輔助直流電機(BLDC，無刷直流(brushless direct current))的運行。附加地,傳感器模式分析模塊115例如也可以被使用，以便計算一個或兩個電機的旋轉速度。借助輸出比較單元108可以將輸出信號按位地進行相互比較。該輸出比較單元108針對在安全相關的應用中的使用而被設計。主要思想在這種情況下是具有使輸出倍增的可能性，以便在該單元中能夠進行比較。如果為此例如使用簡單的EXOR(異或(exclusiveOR))函數(shù)，則可需要保證要比較的輸出模塊的整個循環(huán)的輸出特性。如在圖I中示出的那樣，輸出比較單元108通過用附圖標記9所表示的連接而與在定時器輸出模塊113與引腳12之間的連接相連接。監(jiān)控器單元(Monitor-Einheit) 107同樣針對在安全相關的應用中的使用而被設 計。主要思想在此是提供監(jiān)控共同被使用的電路和資源的可能性。這樣，鐘(Uhren)的活動性以及路由單元101的基本活動性被監(jiān)控。監(jiān)控器單元107使得外部CPU (中央處理單元(central processing unit))和/或一般地使得外部計算單元能夠簡單地監(jiān)控用于安全關鍵的應用的中央信號。所述模塊的中斷線(中斷請求線(Interrupt request line))在圖I中通過具有結尾“2”和根據(jù)模塊的前三個數(shù)字的四位附圖標記來表征。中斷聚集模塊(Unterbrechungskonzentrierungsmodul)110被采用，以便將各個單獨的子模塊的中斷線XXX2適當?shù)鼐凼芍袛嘟M并且接著轉交給外部計算單元。所有模塊都可以由計算單元通過總線接口(通用握手接口(universelleHandshaking-Schnittstelle))來配置。通過該總線接口也可以交換數(shù)據(jù)。針對未被連接到路由單元上的輸出模塊(即定時器輸出模塊113)，輸出以此例如針對周期性流程而被配置。定時器輸出模塊113提供獨立的通道，例如以便在每個輸出引腳上生成PWM(脈寬調制(pulse width modulated))信號。附加地,在定時器輸出模塊113的輸出上可以產(chǎn)生脈沖計數(shù)器調制過的信號。與路由器單元101連接的定時器輸出模塊114基于其與路由器單元101的連接而能夠在沒有CPU交互的情況下產(chǎn)生復雜的輸出信號。通常，輸出信號特性由與路由器單元101連接的子模塊(譬如DPLL子模塊104、多通道定序器模塊(Mehrkanal-Sequenzer-Modul) 109或參數(shù)存儲器模塊120)而通過到路由器單元101的連接來提供。多通道定序器模塊109是與路由單元101相連接的通用的數(shù)據(jù)處理模塊。該多通道定序器模塊109的主要應用之一是計算如下復雜輸出序列所述復雜輸出序列可以與時基單元103的時基值有關，并且所述復雜輸出序列結合模塊114被處理。與路由器單元101連接的定時器輸出模塊114的每個子模塊都包括如下輸出通道所述輸出通道可以彼此獨立地在不同的可配置的運行模式下工作。微控制器總線在圖I中用附圖標記11來標明，不同的引腳(或引腳組)用附圖標記12-15來標明。
定時器模塊配備有通用總線接口，該通用總線接口可以多方面地與各種SoC總線(Soc=片上系統(tǒng)(System on a chip))相適配。該通用總線接口的適配通常通過橋接模塊來實現(xiàn)，該橋接模塊將該通用總線接口的信號轉換成相應的SoC總線的信號。所述模塊的通用總線接口在圖I中通過具有結尾“I”和根據(jù)模塊的前三個數(shù)字的四位附圖標記來表征。復用設備112使所述通用總線接復用口。在圖I中，在所述通用總線接口 XXXl與復用設備112之間的連接用附圖標記1-8來表示。在圖2中以有利的實施形式200示出了圖I中的多通道定序器模塊109。在此，多通道定序器模塊(MCS)200具有如下級RAM訪問解碼201、RAM訪問202、指令預解碼203和指令執(zhí)行204。級“RAM訪問解碼” 201包括RAM訪問編碼器220，級“RAM訪問” 202包括RAM存儲器221，級“指令預編碼” 203包括指令預解碼器222以及級“指令執(zhí)行” 204包括指令解碼器223、算術邏輯單元(ALU) 224以及路由單元接口 225。

RAM訪問解碼器220包括用于從外部計算機單元方面的地址信息和/或數(shù)據(jù)的輸入210，以及包括從級“指令執(zhí)行”204來的其他輸入及到級“RAM訪問”202的輸出。在級201與202之間布置有寄存器234和235。寄存器234通過RAM數(shù)據(jù)輸入連接214與RAM 221的輸入相連接，寄存器235通過RAM地址連接215與RAM 221的另一輸入相連接。RAM 221通過RAM數(shù)據(jù)輸出連接216與布置在級202與203之間的寄存器236相連接。寄存器236與指令預解碼器222的輸入相連接。此外，指令預解碼器222還具有朝著(Richtung)外部計算單元的數(shù)據(jù)輸出連接213和具有到被布置在級203和204之間的寄存器230的連接。寄存器230與指令解碼器223的輸入相連接，以及與RAM訪問解碼器220的輸入相連接。指令解碼器223的輸入與圖I中的時基單元103的那些側的連接212相連接。同樣，指令解碼器223與寄存器塊232 (或該寄存器塊232的各個寄存器2320、2321、2322和2323)相連接。指令解碼器223的兩個輸出與ALU 224的兩個輸入相連接。同樣，指令解碼器223通過連接240和241分別與RAM訪問解碼器220、路由器單元接口 225和寄存器塊233相連接。寄存器塊233包括寄存器2330、2331、...、2337。ALU 224通過連接不僅與寄存器231而且與寄存器塊233相連接。寄存器231被布置在級204與級201之間，并且又與RAM訪問解碼器220相連接。路由器單元接口 225通過連接242和243與寄存器塊233相連接。此外，路由器單元接口 225還具有到圖I中的路由器單元101的連接211。針對在HW數(shù)據(jù)處理單元(HW-DV單元)(例如根據(jù)圖I的定時器模塊100)中借助路由單元(優(yōu)選地根據(jù)圖I的路由單元101)被操作的模塊而言，必要時需要監(jiān)控路由單元的時序(或在下文還更詳細限定的循環(huán)持續(xù)時間)。在根據(jù)圖I的定時器模塊100中，對路由單元101的循環(huán)持續(xù)時間的監(jiān)控特別重要，因為在路由單元101失效時所連接的模塊不再被供給有數(shù)據(jù)。鑒于安全要求，這是特別重要的，因為對至要由優(yōu)選地集成有定時器模塊100的控制設備控制的執(zhí)行裝置(Aktuatorik)的輸出信號的信號變化過程的監(jiān)控必要時延遲地進行，或者因為模塊可以甚至不變成活動的。這樣，尤其是可要求恒定的循環(huán)持續(xù)時間，以便能夠簡單地確定最緩慢的路由持續(xù)時間(最壞情況)。為了檢驗循環(huán)時間，可采用HW-DV單元(或定時器100)的自身的可編程的邏輯模塊，譬如可采用多通道定序器模塊109(圖I)或200 (圖2)。由此不需要通過外部CPU來持續(xù)檢驗，這減輕了外部CPU的負荷，并且也可以省去為此目的的外部看門狗。對于不是安全關鍵的應用而言，恒定的ARU循環(huán)時間也可是重要的，因為數(shù)據(jù)的路由意味著流程的延遲。當循環(huán)時間不是恒定的時候，這意味著更早地或更晚地操作隨后的過程一次。當在控制流程中要考慮延遲值時，執(zhí)行中的抖動尤其是不期望的。在循環(huán)時間恒定的情況下，延遲必要時可以被考慮作為恒定的偏移(Offset)。用于路由單元101的特別有利的路由方法在未公開的DE 10200900189中予以描述。在此，在優(yōu)選的擴展方案中，基本原理是，路由單元順序地或相繼地以規(guī)定的順序仲裁所有與該路由單元關聯(lián)的數(shù)據(jù)源，并且將在數(shù)據(jù)源中存在的數(shù)據(jù)轉交給相對應的數(shù)據(jù)宿。其中所描述的方法在下文依據(jù)兩個實施例來更詳細地被闡述，對于實現(xiàn)的其他細節(jié)參閱DE10200900189。在此，此處使用了具有如下意義的術語“數(shù)據(jù)源”、“數(shù)據(jù)宿”和“數(shù)據(jù)節(jié)點”:數(shù)據(jù)源 是提供數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)節(jié)點，而數(shù)據(jù)宿是接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)節(jié)點。應指出的是，例如被安置在殼體或者芯片中的功能單元不僅可以用作數(shù)據(jù)源而且可以用作數(shù)據(jù)宿，并且這也可以多次起作用。該單元接著針對根據(jù)本發(fā)明的在數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)宿之間的數(shù)據(jù)交換而要以被劃分成相對應數(shù)目的數(shù)據(jù)宿和數(shù)據(jù)源的方式被觀察。根據(jù)本發(fā)明的電路裝置一般包括n+m個數(shù)據(jù)節(jié)點(數(shù)據(jù)源的數(shù)目n>0，數(shù)據(jù)宿的數(shù)目m>0)。此外，在該實施例中，與該電路裝置相關的是仲裁單元、例如模n (modulo-n)計數(shù)器作為用于進行仲裁的選擇單元。通過解碼器、例如η取I (l-aus-η)解碼器在計數(shù)器的任何狀態(tài)下都從數(shù)據(jù)源η中選擇恰好一個數(shù)據(jù)源。以規(guī)定的順序相繼地仲裁/選擇所有數(shù)據(jù)源，而與相應的源是否具有數(shù)據(jù)并且與此相聯(lián)系地是否有寫請求(或請求信號)無關，這由上面所闡述的有效性信息引起。分別選擇的數(shù)據(jù)源將所提供的數(shù)據(jù)例如與關于通信線路的有效性信號一起傳輸給所有數(shù)據(jù)宿，并且附加地將地址通過通信線路傳輸?shù)絤取I解碼器。由此選擇的數(shù)據(jù)宿獲得由地址形成的選擇信號。在數(shù)據(jù)宿上存在的準備信號(讀請求(read request))說明數(shù)據(jù)宿是否已經(jīng)用于接收新數(shù)據(jù)。根據(jù)一同傳輸?shù)挠行孕盘柕挠行孕畔⒑驮撍迣邮諗?shù)據(jù)的準備來生成寫信號。利用寫信號將數(shù)據(jù)接收到存儲器中并且同時使所選擇的數(shù)據(jù)宿的讀請求信號復位。同時，寫信號是成功的傳輸?shù)膽鹦盘枺⑶覐乃x擇的數(shù)據(jù)宿被回送給所選擇的數(shù)據(jù)源，以便在那里影響有效性信息，具體而言以便將該數(shù)據(jù)標記為已讀的并且由此使寫請求復位。在源的仲裁的特別的擴展方案中，可能通過管道級或其他延遲機構來延遲信號。數(shù)據(jù)也可以被傳輸給數(shù)據(jù)宿中的多個數(shù)據(jù)宿。除了以固定的順序相繼地查詢所有源之外，必要時也可以通過配置仲裁來多次查詢在路由單元的通路(Durchgang)中的確定的源。類似地，根據(jù)DE 10200900189的第二實施例的路由方法也可以通過如下方式來執(zhí)行相繼地仲裁和/或選擇所有數(shù)據(jù)宿，如在下文示例性描述的那樣。在此，接著采用模m計數(shù)器作為選擇單元來進行仲裁。在具有可預給定的時鐘的實施例中，計數(shù)器使該計數(shù)器的值遞增直至m-1，并且接著又在O開始。通過m取I解碼器，在計數(shù)器的任何狀態(tài)的情況下都從數(shù)據(jù)宿中選擇恰好一個數(shù)據(jù)宿。所選擇的數(shù)據(jù)宿將地址和讀請求信號(Read-Request-Signal)給予如下復用器所述復用器將所選擇的塊的數(shù)據(jù)與地址和讀請求信號一起通過通信連接而轉交給所選擇的數(shù)據(jù)宿。在η取I解碼器中，根據(jù)地址從數(shù)據(jù)源中選擇恰好一個數(shù)據(jù)源，并且該數(shù)據(jù)源提供具有數(shù)據(jù)準備信號(Daten-Bereit-Signal)的讀請求。根據(jù)讀請求和數(shù)據(jù)準備信號形成如下有效性信號當不僅讀請求而且數(shù)據(jù)準備信號都是活動的時候，該有效性信號接著正好表征有效的數(shù)據(jù)。所選擇的數(shù)據(jù)源將所請求的數(shù)據(jù)輸出給復用器，并且該復用器負責正好將所選擇的數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)與有效性信息(應答信號)一起通過通信連接而轉交到所有數(shù)據(jù)宿。所選擇的數(shù)據(jù)宿存儲有效的數(shù)據(jù)。對于這種順序的路由方案，其中因此相繼地以規(guī)定的順序或也以可靈活規(guī)定的順序來查詢所有與該路由單元關聯(lián)的數(shù)據(jù)源(或所有數(shù)據(jù)宿)，可以利用在下文所描述的方法來監(jiān)控路由單元的循環(huán)持續(xù)時間，即直至所有數(shù)據(jù)源(或所有數(shù)據(jù)宿)的持續(xù)時間被查詢至少一次，更精確地直至仲裁回合(Arbitrierungsrunde)的持續(xù)時間(即規(guī)定的順序(在上述例子中為計數(shù)器))又從頭開始。更一般地，路由持續(xù)時間是從仲裁順序中的確定的位置直至仲裁順序的下一次又到達的該位置的持續(xù)時間。在此，循環(huán)持續(xù)時間可以是持續(xù)時間，但是也可以是持續(xù)角(Winkeldauer)或一般而言是相對于物理量(在所述的例子中為時間和角度)的循環(huán)持續(xù)時間。在該情況下，如下值被稱作基值所述值在確定的時刻說明基準的值并且由基本單元(在圖I中例如為模塊103)提供，例如為時間戳或角度戳記。為了監(jiān)控路由單元101的循環(huán)持續(xù)時間例如對該路由單元101提出了如下兩個可 替換的要求
a)路由單元101的循環(huán)持續(xù)時間必須(在最大程度上)是恒定的(例如處在規(guī)定的間隔中)，以便能夠簡單地確定最長被許可的路由持續(xù)時間(最壞情況)。b)循環(huán)持續(xù)時間必須是精確恒定的，以便避免隨后的過程的可變的延遲。c)路由單元101的循環(huán)持續(xù)時間不允許超過預給定的值，以便能夠對事件及時作出反應。在此可以采用邏輯模塊，例如多通道定序器109 (圖I)或200 (圖2)。多通道定序器109在此是通過其寄存器(例如通過外部CPU和/或計算單元)可編程的(帶有如算術邏輯單元(ALU) 224或(預)解碼器220、222、223之類的邏輯子單元的)邏輯單元，該邏輯單元也可以進行計算操作和比較操作。多通道定序器109優(yōu)選地在分配給路由單元101的數(shù)據(jù)節(jié)點的上面的圖像中甚至是至少一個數(shù)據(jù)宿和至少一個數(shù)據(jù)源。以下描述了一實施例，該實施例在順序仲裁數(shù)據(jù)宿的情況下可用于在基準“時間”方面檢驗路由單元101的循環(huán)持續(xù)時間。在硬件數(shù)據(jù)處理單元中的基發(fā)送器模塊由此是時基發(fā)送器。在多通道定序器模塊109或200中為此設置具有如下流程的程序循環(huán)
I.通過作為針對規(guī)定的通道的數(shù)據(jù)宿(如果多通道定序器109或200是多個數(shù)據(jù)宿，則為規(guī)定的數(shù)據(jù)宿)的多通道定序器模塊109或200從路由單元101的規(guī)定的地址(數(shù)據(jù)源)進行阻塞式讀取，該路由單元101的規(guī)定的地址持續(xù)準備好數(shù)據(jù)用于讀取?！白枞阶x取”在此被理解為多通道定序器模塊109或200提出讀請求(在此對路由單元101的固定地址提出讀請求，所述固定地址被配置為始終存在有效的數(shù)據(jù))。固定地址在此例如可以是如輸入模塊116之類的數(shù)據(jù)源。該數(shù)據(jù)的值本身對于該方法不重要。讀請求循環(huán)地被路由單元101考慮。通過按預給定的/可預給定的順序來順序地仲裁與多通道定序器109或200相關的宿，在每個回合中查詢該讀請求，并且由于在所選擇的地址上始終有有效的數(shù)據(jù)可用，所以該讀請求被滿足。此后，在多通道定序器模塊109或200的程序流程中繼續(xù)進行。2.通過多通道定序器模塊109或200從時基單元103獲取第一時基值(第一時間戳)，并且存儲在多通道定序器模塊109或200的第一寄存器中，例如存儲在寄存器塊233的第一寄存器中。該步驟通過在步驟I中的成功的讀取來觸發(fā)。3.通過多通道定序器模塊109或200針對相同的通道(相同的多通道定序器宿)而在路由單元101的規(guī)定的地址(源)上再次進行阻塞式讀取(類似于步驟I)。該讀取只有當路由單元下次操作該通道、即恰好比在步驟I的情況下晚一個循環(huán)時間時才可進行。4.通過多通道定序器模塊109或200從時基單元103獲取第二時基值(第二時間戳)，并且存儲在多通道定序器模塊109或200的第二寄存器中，例如存儲在寄存器塊233的第二寄存器中。該步驟通過在步驟3中的成功的讀取來觸發(fā)。5.例如通過ALU 224來根據(jù)在第一寄存器和第二寄存器中的值求差，并且存儲在第三寄存器中，例如存儲在寄存器塊233的第三寄存器中。6.必要時將差值與比較值進行至少一次比較。例如檢查第三寄存器中的時基值的差是大于零還是大于最小值，或者該差是否小于預給定的極限。 7.必要時結論。例如，在不成功的比較的情況下可以用信號通知故障。用信號通知故障例如通過例如至其他模塊(尤其是監(jiān)控器單元107)的特定的故障信號進行，和/或通過至外部(即至定時器模塊外部)的故障信號和/或通過致使(ausloesen)至外部計算單元的中斷來進行。多通道定序器模塊200的可能的故障信號線路和/或中斷線路在圖2中未示出，但是會例如從執(zhí)行比較的ALU 224出發(fā)。故障信號和/或中斷在下文可以觸發(fā)故障處理例程或故障校正例程，或者例如引起與定時器模塊相關的控制設備切換到安全模式中。各種可能的故障信號機制這樣也適用于其余的實施例。由于，只有當路由單元101已操作所有鄰近的附加請求(或以規(guī)定的順序已仲裁和/或選擇其余的宿)時，在步驟I中的讀取之后在步驟3中從相同地址進行讀取才能夠被操作，所以路由單元101的循環(huán)持續(xù)時間在步驟2和4中的時基值的調用過程之間消逝。在第三寄存器中的差由此是路由單元101的循環(huán)持續(xù)時間(在該情況下為循環(huán)時間)。在步驟6中檢查>0的情況下，除了純檢驗循環(huán)持續(xù)時間之外例如還確定時基究竟是否是活動的。在不活動的時基的情況下，時間戳會一致，并且時間戳的差會為零。因此此處也可以簡單地一同檢驗時基的活動性。該檢查可以在對最小閾值進行檢查時取消(或與該對最小閾值的檢查同時發(fā)生)。在步驟6，優(yōu)選地檢查該回合是否已持續(xù)過長。自然，根據(jù)應用也可以檢驗該回合是否已持續(xù)過短，或該回合是否處在所期望的間隔中和/或恰好對應于所期望的值。如果比較之一失敗，則可以報告故障，并且例如致使至外部處理器(外部計算單元)的中斷。該故障信號同樣可以被發(fā)送到監(jiān)控單元或監(jiān)控器單元107，可以被存儲在那里，并且接著可以在那里由計算單元(有規(guī)律地或無規(guī)律地)進行檢查?？赡艿氖?，將循環(huán)持續(xù)時間的附加的(被許可的或容許的)公差加到差值或減去，或者在規(guī)定比較值時考慮所述公差。在此通常對于對信號變化過程的可靠監(jiān)控而言重要的是，共同使用的信號(例如模塊102和103的時鐘信息或時間信息)被監(jiān)控，所述共同使用的信號例如是否還是活動的并且沒有失效(例如時基停止)，因為所述共同使用的信號的不活動性會歪曲所描述的信號檢驗的結果。針對該目的可以采用上面所描述的活動性比較(>0)。在另一優(yōu)選的擴展方案中，此外還可能在步驟6中與比較的成功無關地(即尤其是即使在成功的比較的情況下也)致使至外部計算單元的中斷和/或將信號發(fā)送給監(jiān)控器單元107，用于進行存儲。計算單元接收到該中斷(當被使能時/當計算單元期望時，例如不在中斷負荷過高的情況下)或者查詢監(jiān)控器單元107，并且由此了解到已進行比較。由此，計算單元可以隱含地確定路由單元101的功能作用和所使用的時鐘的活動性。通過本發(fā)明的擴展方案，計算單元被一同包含到對路由單元101的循環(huán)持續(xù)時間的檢驗中。計算單元擁有通常通過附加的看門狗來監(jiān)控的自己的時基，因此在定時器模塊的時基有故障的情況下也保持有行動能力。在本發(fā)明的另外的擴展方案中，也可以檢驗其他物理量(譬如角度值)的附加基準。如針對圖I所描述的那樣，通過模塊103除了提供時間基值之外例如也提供角度基值。為此在多通道定序器中可以設置附加的寄存器，在這些附加的寄存器中保存這些值并且接著也(或僅)針對這些值進行求差。接著，尤其是也可以再度檢查附加的差的最小值(例如>0)，以便檢驗該基發(fā)送器的活動性。自然再度可以如上地進行各種比較(最小值、最大值、間隔、...參見上面)。如果要期望的信號變化過程不是單調上升或下降的(在該基準的情況下，時間適用單調上升的變化過程)，則可以檢查至少一個所期望的信號活動性(例如在回程的情況下的角度變化過程)。
在圖3中示出了用于通過硬件數(shù)據(jù)處理單元的邏輯模塊來檢驗硬件數(shù)據(jù)處理單元的路由單元的循環(huán)持續(xù)時間的示例性方法。在第一步301，邏輯模塊作為數(shù)據(jù)宿通過阻塞式讀取來讀取路由單元的規(guī)定的地址(數(shù)據(jù)源)。在此，所述規(guī)定的地址和/或路由單元事先被配置來使得在所述規(guī)定的地址上持續(xù)地準備好數(shù)據(jù)用于讀取。在第二步302，邏輯模塊從基發(fā)送器模塊獲取與所述規(guī)定的地址的數(shù)據(jù)的讀取時刻相關的基值，例如從時基單元獲取時間戳，并且將所述基值存儲在存儲器中，優(yōu)選地存儲在邏輯模塊的第一寄存器中。接著跟隨的步驟303和/或304在最大程度上對應于步驟301和/或302。再度通過阻塞式讀取，在路由單元的所規(guī)定的地址上從邏輯模塊讀取持續(xù)提供的數(shù)據(jù)(步驟303)，并且與其相關的基值(例如時基模塊的時間戳)被存儲在另一存儲器中，優(yōu)選地被存儲在邏輯模塊的第二寄存器中。在步驟305，在該實施例中求這兩個所存儲的基值的差，并且該差值再度被存儲在存儲器中，優(yōu)選地存儲在邏輯模塊的第三寄存器中。在接下來的步驟中進行所存儲的時基值與之前所規(guī)定的比較值的比較。在此，例如可以例如也在將被許可的值公差包括在內的情況下進行與最大值和或最小值的比較。尤其是，也可以通過訪問邏輯模塊的寄存器(在該邏輯模塊中存儲有比較值)，由邏輯模塊和/或外部CPU (計算單元)根據(jù)應用情況或根據(jù)確定參數(shù)的值來對比較值進行改變和/或配置。步驟306在此對應于檢查在第三寄存器中的時基值的差是大于零還是大于最小值，并且步驟307對應于檢查該差是否小于預給定的極限。在步驟308，現(xiàn)在記錄，所有比較曾經(jīng)是否成功或至少一個比較曾經(jīng)是否不成功。在一個或多個失敗的比較的情況下，在步驟309中根據(jù)該失敗的比較/所述失敗的比較得出結論譬如故障報告、計算單元中斷(CPU中斷(CPU-Interrupt))或者給其他模塊(例如監(jiān)控器模塊107)的通知。這些結論例如也可以與哪些比較曾失敗以及該比較如何失敗有關。該方法從步驟310進一步跳轉至步驟311。如果所有比較都成功地進行，則該方法跳轉至步驟310。從該步驟310可以簡單地進一步跳轉到步驟311上，但是也可以將關于成功的比較或者也簡單地關于曾執(zhí)行完全一個/多個比較的事實的通知進行發(fā)送，例如發(fā)送給其他模塊、如監(jiān)控器模塊107，或者也可以通過中斷將所述通知例如發(fā)送給外部CPU。在該情況下，該方法也進一步跳轉到步驟311上。該步驟311對應于方法的結束。必要時再度跳轉到該方法的開頭，即步驟301。可替換的實施方案也可以針對如下路由原理而被采用根據(jù)該路由原理相繼地仲裁所有數(shù)據(jù)源。在針對圖3所描述的方法中或相對應地在另外的實施例中，為此必須通過阻塞式寫入到地址(數(shù)據(jù)宿)上進行阻塞式讀取，該地址被配置為使得該地址始終準備接收數(shù)據(jù)。多通道定序器在此作為數(shù)據(jù)源(當物理單元“多通道定序器109或200”在邏輯上對應于多個與路由單元101關聯(lián)的數(shù)據(jù)源時，始終利用相同的通道、即相同的數(shù)據(jù)源)而將寫請求報告給路由單元101。類似于上述方法，在此接著通過由多通道定序器109將該數(shù)據(jù)成功地寫到路由單元101的確定的數(shù)據(jù)宿上來觸發(fā)通過基發(fā)送器模塊(例如模塊103)接收所分配的基值。通過相對應的第二寫過程可以獲得第二基值，并且自那以后如在用于順序仲 裁源的實施例中那樣可以進一步完成，即例如求基值的差，該差與比較值進行比較并且必要時導入措施。通常，因此通過由邏輯單元對分配給路由單元的數(shù)據(jù)節(jié)點的確定的地址和/或確定的數(shù)據(jù)節(jié)點進行阻塞式訪問而對路由單元的循環(huán)持續(xù)時間進行檢驗和/或監(jiān)控。邏輯單元(即物理單元)在此(在邏輯上)甚至是至少一個數(shù)據(jù)宿和至少一個數(shù)據(jù)源。該邏輯單元與同路由單元關聯(lián)的數(shù)據(jù)節(jié)點的組相關，所述數(shù)據(jù)節(jié)點的組相繼地根據(jù)所規(guī)定的和/或可規(guī)定的順序對路由單元進行仲裁。路由單元的循環(huán)持續(xù)時間由此通過完整地經(jīng)歷過仲裁順序而被確定。數(shù)據(jù)節(jié)點的這種組例如僅可以包括數(shù)據(jù)宿，僅包括數(shù)據(jù)源或者混合。如果所確定的數(shù)據(jù)節(jié)點是數(shù)據(jù)宿、邏輯單元是數(shù)據(jù)源并且數(shù)據(jù)源相繼地以規(guī)定的順序被仲裁，則對確定的地址的訪問在此例如作為寫訪問來進行。如果確定的數(shù)據(jù)節(jié)點是數(shù)據(jù)源、邏輯單元是數(shù)據(jù)宿并且數(shù)據(jù)宿相繼地以所規(guī)定的順序被仲裁，則對確定的地址的訪問例如作為讀訪問來進行。
權利要求
1.一種硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)，其具有至少一個提供物理量的基值的基發(fā)送器模塊(103)、具有至少一個邏輯單元(109，200)和具有至少一個路由單元(101 )，其中路由單元(101)以規(guī)定的順序相繼地仲裁與所述路由單元(101)關聯(lián)的數(shù)據(jù)節(jié)點的組，其中邏輯單元(109，200)與所述數(shù)據(jù)節(jié)點的組相關并且其中通過完整地經(jīng)歷過所規(guī)定的仲裁順序來確定循環(huán)持續(xù)時間，其特征在于，用于檢驗所述路由單元(101)的循環(huán)持續(xù)時間的硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)具有如下裝置 -通過邏輯單元(109，200)執(zhí)行確定的數(shù)據(jù)節(jié)點的第一阻塞式訪問的裝置，其中確定的數(shù)據(jù)節(jié)點持續(xù)地準備訪問， -通過邏輯單元(109，200)經(jīng)由第一訪問觸發(fā)地由基發(fā)送器模塊(103)接收和存儲物理量的第一基值的裝置， -通過邏輯單元(109，200)執(zhí)行確定的數(shù)據(jù)節(jié)點的第二阻塞式訪問的裝置， -通過邏輯單元(109，200)經(jīng)由第二訪問觸發(fā)地由基發(fā)送器模塊(103)接收和存儲物理量的第二基值的裝置， -通過邏輯單元(109)在第一基值與第二基值之間求差的裝置。
2.根據(jù)權利要求I所述的硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)，其特征在于，關聯(lián)的數(shù)據(jù)節(jié)點的組是數(shù)據(jù)宿，而第一阻塞式訪問和第二阻塞式訪問是讀訪問。
3.根據(jù)權利要求I所述的硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)，其特征在于，關聯(lián)的數(shù)據(jù)節(jié)點的組是數(shù)據(jù)源，而第一阻塞式訪問和第二阻塞式訪問是寫訪問。
4.根據(jù)上述權利要求之一所述的硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)，其特征在于，具有將時間戳作為物理量時間的基值來提供的裝置。
5.根據(jù)上述權利要求之一所述的硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)，其特征在于，具有將角度戳記作為物理量角度的基值來提供的裝置。
6.根據(jù)上述權利要求之一所述的硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)，其特征在于，具有將基值的差與至少一個比較值進行比較的裝置。
7.根據(jù)權利要求6所述的硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)，其特征在于，具有在失敗的比較時生成故障信號和/或促使計算單元中斷的裝置。
8.根據(jù)權利要求6和7之一所述的硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)，其特征在于，具有在執(zhí)行比較時生成活動性信號的裝置。
9.一種用于關于物理量的基準檢驗硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)的路由單元(101)的循環(huán)持續(xù)時間的方法，其中所述路由單元(101)以規(guī)定的順序相繼地仲裁與所述路由單元(101)關聯(lián)的數(shù)據(jù)源，其中硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)的邏輯單元(109)與相繼被仲裁的數(shù)據(jù)源相關，以及其中循環(huán)持續(xù)時間通過完整地經(jīng)歷過所規(guī)定的仲裁順序而被確定，其中硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)具有至少一個提供物理量的基值的基發(fā)送器模塊(103)，其特征在于， -邏輯單元(109)對所述路由單元(101)的確定的數(shù)據(jù)宿執(zhí)行第一阻塞式寫入，其中所述路由單元(101)的確定的數(shù)據(jù)宿能夠持續(xù)地讀取數(shù)據(jù)， -邏輯單元(109)通過數(shù)據(jù)的第一寫入觸發(fā)地由基發(fā)送器模塊(103)接收和存儲物理量的第一基值， -邏輯單元(109)對路由單元(101)的確定的數(shù)據(jù)宿執(zhí)行第二阻塞式寫入， -邏輯單元(109)經(jīng)由第二寫入觸發(fā)地由基發(fā)送器模塊(103)接收和存儲物理量的第二基值，以及 -邏輯單元(109)在第一基值與第二基值之間求差。
10.一種用于關于物理量的基準檢驗硬件數(shù)據(jù)處理單元的路由單元(101)的循環(huán)持續(xù)時間的方法，其中所述路由單元(101)以規(guī)定的順序相繼地仲裁與所述路由單元(101)關聯(lián)的數(shù)據(jù)宿，其中硬件數(shù)據(jù)處理單元(100)的邏輯單元(109)與相繼地被仲裁的數(shù)據(jù)宿相關，以及其中循環(huán)持續(xù)時間通過完整地經(jīng)歷過所規(guī)定的仲裁順序而被確定，其中硬件數(shù)據(jù)處理單元具有至少一個提供物理量的基值的基發(fā)送器模塊(103)，其特征在于， -邏輯單元(109)執(zhí)行所述路由單元(101)的確定的數(shù)據(jù)源的第一阻塞式讀取，其中所述路由單元(101)的確定的數(shù)據(jù)源持續(xù)地有數(shù)據(jù)可用， -邏輯單元(109)通過數(shù)據(jù)的第一讀取來觸發(fā)地由基發(fā)送器模塊(103)接收和存儲物理量的第一基值， -邏輯單元(109)執(zhí)行路由單元(101)的確定的數(shù)據(jù)源的第二阻塞式讀取， -邏輯單元(109)通過第二讀取來觸發(fā)地由基發(fā)送器模塊(103)接收和存儲物理量的第二基值，以及 -邏輯單元(109)在第一基值與第二基值之間求差。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其特征在于，物理量是時間，而基值被實現(xiàn)為時間戳。
12.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其特征在于，物理量是角度，而基值被實現(xiàn)為角度戳記。
13.根據(jù)權利要求9至12之一所述的方法，其特征在于，進行差與比較值的至少一次比較。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，在失敗的比較的情況下生成故障信號和/或促使計算單元中斷。
15.根據(jù)權利要求13和14之一所述的方法，其特征在于，在執(zhí)行比較時生成活動性信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硬件數(shù)據(jù)處理單元，該硬件數(shù)據(jù)處理單元具有至少一個基發(fā)送器模塊、至少一個邏輯模塊和至少一個路由單元，所述基發(fā)送器模塊提供物理量的基值。在此，路由單元以規(guī)定的順序相繼地仲裁與該路由單元關聯(lián)的數(shù)據(jù)節(jié)點的組，并且通過完整地經(jīng)歷過規(guī)定的仲裁順序來確定循環(huán)持續(xù)時間。此外，用于檢驗路由單元的循環(huán)持續(xù)時間的硬件數(shù)據(jù)處理單元還具有如下裝置執(zhí)行對該組的確定的數(shù)據(jù)節(jié)點的第一阻塞式訪問的裝置，通過基發(fā)送器模塊接收和存儲物理量的第一基值的裝置，執(zhí)行對所述確定的數(shù)據(jù)節(jié)點的第二阻塞式訪問的裝置，通過基發(fā)送器模塊接收和存儲物理量的第二基值的裝置以及在第一基值與第二基值之間求差的裝置。
文檔編號G06F11/00GK102822805SQ201180016883
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者E.貝爾, R.巴托洛梅 申請人:羅伯特·博世有限公司