DE4425388A1 - Steuergerät - Google Patents

Steuergerät

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Zur Erreichung einer höheren Flexibilität bei der Programmierung von Steuergeräten, insbesondere Kraftfahrzeug-Steuergeräte, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, elektrisch lösch- und programmierbare Speicherbausteine (Flash-EPROMS) einzusetzen. Diese Speicherbausteine haben den Vorteil, daß sie ähnlich hohe Speicherdichten erlauben wie normale elektrisch programmierbare Speicher (EPROMS) und daß sie gleichzeitig in einer Anwendungsschaltung elektrisch programmiert und elektrisch gelöscht werden können. Dabei können bei einem Flash-EPROM ganze Speicherblöcke auf einmal gelöscht werden. Die Zeit für die Löschung des Speicherbausteins ist daher gegenüber herkömmlichen EEPROM-Bausteinen erheblich reduziert. Aus den genannten Gründen werden Flash-EPROMS in zunehmendem Maße in Großserien-Steuergeräten, insbesondere in Kraftfahrzeug-Steuergeräten, eingesetzt. Dabei dienen die Flash-EPROMS als Programmspeicher, in denen das eigentliche Steuerprogramm für das Steuergerät abgespeichert ist. Die Steuergeräte weisen im Regelfall zusätzlich einen Nur-Lese-Speicher (ROM) auf, in dem die nötigen Programmteile für den Rücksetz-Vorgang (RESET), d. h. die Programmteile, die nach dem Einschaltvorgang aufgerufen werden, eventuell einen Test des Steuergerätes ausführen und anschließend die Kontrolle an das in dem elektrisch lösch- und programmierbaren Speicher abgelegte Steuerprogramm abgeben, enthalten sind. In dem nur Nur-Lese-Speicher sind auch die Programmteile abgespeichert, die die Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers ermöglichen. Hierzu gehört insbesondere ein Programmteil, der eine Kommunikation mit einem extern vorgesehenen, über eine serielle Schnittstelle und eine serielle Datenübertragungsleitung verbindbaren Kommunikationsgerät ermöglicht. Außerdem gehören auch die Programmteile dazu, die die Lösch- und Programmierroutinen für den elektrisch lösch- und programmierbaren Speicher enthalten.
Diese Programmteile werden jedoch nur dann aufgerufen, wenn das Steuergerät während der Abarbeitung seines eigentlichen Steuerprogramms erkennt, daß ein externes Kommunikationsgerät an die serielle Schnittstelle angeschlossen ist und daß dieses mit dem Steuergerät kommunizieren will. Bei dieser Lösung ergibt sich das Problem, daß in dem Fall, daß der Speicherinhalt in dem elektrisch lösch- und programmierbaren Speicher ein fehlerhafter Speicherinhalt vorliegt, das Steuerprogramm nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert und ein Aufruf der Programmteile zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers gar nicht mehr möglich ist, weil das Steuerprogramm selber nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert.
Der Fall, daß der Speicherinhalt des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers fehlerhaft wird, ist zwar extrem selten, er kann jedoch dann auftreten, wenn durch willkürliche Programmverzerrungen der Einstieg in die Lösch-Routine zur Löschung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers erfolgt und dann auch eine Teillöschung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers durchgeführt wird. Es ist zwar möglich, diesen Fall durch schaltungstechnische Maßnahmen auszuschließen, jedoch bedeutet dies einen zusätzlichen hohen Schaltungsaufwand, der aufgrund des extrem seltenen Auftretens derartiger Programmverzerrungen jedoch nicht in jedem Fall gerechtfertigt ist. Der Fehlerfall wird auch durch softwaretechnische Maßnahmen in hohem Maße abgefangen. Ohne Hardwareschutz bleibt aber immer ein Restrisiko auf "Selbstzerstörung" des Programmspeichers.
In dem beschriebenen Fall ist also eine nachträgliche Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers nicht mehr möglich und das Steuergerät muß im schlimmsten Fall verschrottet werden. Das beschriebene Problem wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen gelöst.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Programmierbarkeit des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers in allen Fällen gewährleistet ist. Auch wenn in dem elektrisch lösch- und programmierbaren Speicher ein fehlerhafter Eintrag vorliegt, kann der elektrisch lösch- und programmierbare Speicher umprogrammiert werden. Weiterhin vorteilhaft ist, daß das Steuergerät zur Programmierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers nicht aus dem Einbauort ausgebaut werden muß. Ebenfalls vorteilhaft ist, daß zur Verbesserung der Programmierbarkeit des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers kein zusätzlicher Schaltungsaufwand notwendig ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Steuergerätes möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Lösung, bei der in einem Rücksetz-Programm für das Steuergerät, das im Nur-Lese-Speicher abgespeichert ist, eine Abfrage vorgesehen ist, die mindestens einen Eingang des Steuergerätes daraufhin überprüft, ob ein oder mehrere bestimmte Eingangssignale vorliegen, und das es, wenn das der Fall ist, das Programm zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers startet. Hierdurch kann auf einfache Weise durch ein sowieso für den normalen Betrieb vorgesehenes Eingangssignal gleichzeitig mit Anlegen der Spannungsversorgung an das Steuergerät die Umprogrammierung eingeleitet werden. Das Werkstattpersonal muß nur dafür Sorge tragen, daß das bestimmte Eingangssignal an dem Steuergerät anliegt.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 3 kann der Speicherbedarf für den Nur-Lese-Speicher verringert werden. Dadurch daß die Lösch- und Programmierroutinen von dem externen Kommunikationsgerät in einen flüchtigen Speicher nachgeladen werden, braucht in dem Nur-Lese-Speicher lediglich der Programmteil abgespeichert zu sein, der einen Datenaustausch mit dem externen Kommunikationsgerät ermöglicht. Dies verringert die Kosten für den ROM-Speicher, und bringt zusätzliche Sicherheit gegenüber EMV-Störungen.
Bei einem Motor-Steuergerät eines Kraftfahrzeuges, das zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ausgelegt ist, ist es vorteilhaft, daß in dem Rücksetz-Programm der Eingang, an dem das Drosselklappenpotentiometer angeschlossen ist, daraufhin überprüft wird, ob das Eingangssignal für Vollastbetrieb anliegt und daß in diesem Fall das Programm zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers freigegeben wird. Diese Maßnahmen gestatten eine für das Werkstattpersonal sehr bequeme Eingabemöglichkeit zur Einleitung des Programmiervorgangs. Das Werkstattpersonal braucht nämlich nur das Gaspedal des Kraftfahrzeuges voll durchzudrücken und dann die Zündung einzuschalten, um den Programmiervorgang einzuleiten.
Weiterhin vorteilhaft ist, daß zusätzlich zur Abfrage des Drosselklappenpotentiometers in dem Rücksetz-Programm ein Drehzahleingang daraufhin überprüft wird, ob ein Drehzahlsignal anliegt oder nicht. Die Einleitung des Programmiervorgangs erfolgt dann nur, wenn kein Drehzahlsignal anliegt. Dadurch ist sichergestellt, daß das Programm zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers auch in dem Fall, wenn während der Fahrt des Kraftfahrzeuges das Rücksetz-Programm aufgerufen wird und zufällig gleichzeitig das Gaspedal voll durchgedrückt ist, nicht aufgerufen wird.
Weiterhin vorteilhaft ist, daß als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme vor dem Aufruf des Programms zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers zusätzlich von dem externen Kommunikationsgerät ein Programmierfreigabe-Code abgefragt wird, so daß das Programm zur Umprogrammierung nur dann gestartet wird, wenn der empfangene Programmierfreigabe-Code als korrekt erkannt wurde. Dadurch ist die unbefugte Einleitung des Programmiervorgangs weitgehend verhindert.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergerätes und ein damit verbundenes externes Kommunikationsgerät 20; Fig. 2 eine grobe Programmstruktur zur Einleitung der Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speicherbausteins so, wie es der Anmelderin als interner Stand der Technik bekannt ist; Fig. 3 eine grobe Übersicht über die Speichereinteilung des erfindungsgemäßen Steuergerätes und Fig. 4 eine grobe Programmstruktur zur Einleitung des Programms zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers bei einem erfindungsgemäßen Motor-Steuergerat.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird am Beispiel eines Motor-Steuergerätes zur Steuerung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges erläutert. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 das Motor-Steuergerät. In dem Motor-Steuergerät 10 ist ein Mikrorechner 11 enthalten. Weiterhin sind Ein-/Ausgabeschaltkreise 12 in dem Motor-Steuergerät 10 vorgesehen. In dem Mikrorechner 11 ist eine Zentraleinheit 13, ein elektrisch lösch- und programmierbarer Speicher (Flash-EPROM) 14, ein Schreib-/Lesespeicher 15, ein Nur-Lese-Speicher 16 und eine serielle Schnittstelle 21 enthalten. An das Motor-Steuergerät 10 ist ein Drosselklappenpotentiometer 17 angeschlossen. Weiterhin ist an den Eingang 25 des Motor-Steuergerätes 10 ein Drehzahlfühler 23 angeschlossen. Weitere Sensoren 18 sind an das Motor-Steuergerät angeschlossen, die jedoch im einzelnen nicht näher erläutert werden. Die Sensoren 18 betreffen je nach Motor-Steuergerät einen Motor-Temperaturfühler, einen Ansaugluft-Temperaturfühler, einen Luftmassenmesser, einen Leerlaufschalter usw. Weiterhin sind an das Motor-Steuergerät 10 Aktuatoren 19 angeschlossen. Hierunter sind z. B. Einspritzventile und Zündspulen zu verstehen. Der genaue Aufbau des Motor-Steuergerätes 10 kann der Druckschrift Bosch-Technische Unterrichtung, kombiniertes Zünd- und Benzineinspritzsystem Motronic, Robert Bosch GmbH, 1983 entnommen werden und wird deshalb hier nicht noch genauer erläutert.
An das Motor-Steuergerät 10 ist ein externes Kommunikationsgerät 20 über eine serielle Datenübertragungsleitung 22 angeschlossen. Die Verbindung mit dem externen Kommunikationsgerät wird z. B. für die Programmierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 in der Werkstatt und für Diagnosezwecke hergestellt. Es ist hier der Fall betrachtet, daß der Fahrer des Fahrzeuges einen Defekt seines Motor-Steuergerätes festgestellt hat und sich daraufhin zur nächsten Fachwerkstatt begeben hat. Falls das Fahrzeug nicht mehr fahrbereit war, mußte zu diesem Zweck ein Abschleppdienst in Anspruch genommen werden. In der Fachwerkstatt wird ermittelt, ob das Motor-Steuergerät 10 noch mit dem externen Kommunikationsgerät kommunizieren kann. Wenn dies der Fall ist, wird ein Test des Steuergerätes 10 durchgeführt, bei dem auch der Inhalt des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 überprüft wird. Dies geschieht durch Checksummen-Bildung und -Überprüfung. Es wird dann festgestellt, daß der Speicherinhalt des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers einen Defekt aufweist. Das Werkstattpersonal versucht dann, den Fehler des Steuergerätes durch Nachprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 zu beheben. Im schlimmsten Fall war zu Beginn der Überprüfung gar keine Kommunikation mit dem Steuergerät 10 möglich. In diesem Fall versucht das Werkstattpersonal, direkt den Fehler durch Nachprogrammierung zu beheben.
In der Fig. 2 ist ein grober Programmablauf dargestellt, der für ein herkömmliches Motor-Steuergerät gilt. Nach dem Programmstart 30 wird das Rücksetz-Programm (Reset) in dem Programmschritt 31 abgearbeitet. Darin findet die Initialisierung des Motor-Steuergerätes 10 statt. Im nachfolgenden Programmschritt 32 wird das eigentliche Steuerprogramm (CONTROL) des Motor-Steuergerätes 10 aufgerufen. Dieses Programm wird normalerweise bis zum Abschalten der Zündung weiter abgearbeitet. Zu Zwecken der Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 kann dieses Programm jedoch auch unterbrochen werden. Hierzu findet von dem externen Kommunikationsgerät 20 her ein Reizvorgang statt, der das Motor-Steuergerät 10 zur Unterbrechung seines eigentlichen Steuerprogramms veranlaßt. Es wird dann anschließend das Programm zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 aufgerufen. Die Verzweigung von dem eigentlichen Steuerprogramm zum Programm zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und mit der Bezugszahl 33 bezeichnet. Das Programmende ist mit der Bezugszahl 34 bezeichnet.
In Fig. 3 ist die grobe Speichereinteilung für das erfindungsgemäße Steuergerät dargestellt. Mit der Bezugszahl 40 ist der Speicherbereich bezeichnet, in dem das Rücksetz-Programm (RESET) abgespeichert ist. Mit der Bezugszahl 41 ist der Speicherbereich bezeichnet, in dem das Programm zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 abgespeichert ist. Die beiden Speicherbereiche 40 und 41 sind im Nur-Lese-Speicher (ROM) enthalten. Mit der Bezugszahl 42 ist der Speicherbereich bezeichnet, in dem das eigentliche Steuerprogramm (CONTROL) abgespeichert ist. Es ist, wie schon erwähnt, in dem elektrisch lösch- und programmierbaren Speicher (Flash-EPROM) enthalten.
Der erfindungsgemäße Programmablauf zur Einleitung des Programms zur Umprogammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 (PROG) wird jetzt anhand der Fig. 4 erläutert. Mit der Bezugszahl 50 ist erneut ein Programmstart bezeichnet. Das Rücksetz-Programm (RESET) führt direkt nach dem Programmstart 50 eine Initialisierung des Steuergerätes durch. Dies geschieht im Programmschritt 51. Anschließend wird in Abfrage 52 überprüft, ob die Drosselklappe des Motors voll durchgedrückt ist, d. h. es wird der Eingang 124 daraufhin überprüft, ob ein bestimmter Schwellwert, welcher Vollast kennzeichnet, überschritten ist. Wenn der Vollastschwellwert 17 nicht überschritten ist, wird sofort zu dem eigentlichen Steuerprogramm (CONTROL) verzweigt. Das Steuerprogramm (CONTROL) wird dann im Programmschritt 56 aufgerufen und bis zum Ende weiter abgearbeitet. Wurde bei Abfrage 52 erkannt, daß der Vollastschwellwert 17 überschritten ist, so wird nachfolgend die Abfrage 53 aufgerufen. In dieser wird der Eingang 125 daraufhin überprüft, ob ein Drehzahlsignal, generiert von dem Drehzahlsensor 23, anliegt oder nicht. Wenn ein Drehzahlsignal anliegt, verzweigt das Programm erneut zum eigentlichen Steuerprogramm (CONTROL). Wenn kein Drehzahlsignal anliegt, verzweigt das Rücksetz-Programm (RESET) zu einer weiteren Abfrage 54. In Abfrage 54 wartet das Rücksetz-Programm (RESET) darauf, daß von dem externen Kommunikationsgerät 20 ein bestimmter Programmierfreigabecode zu dem Motor-Steuergerät 10 übertragen wird. Wenn der Code nicht übertragen wird oder fälschlich übertragen wird, wird das Programm erneut mit Abfrage 52 fortgeführt. Wenn der empfangene Code mit einem im Motor-Steuergerät 10 abgespeicherten Code oder vom Motor-Steuergerät 10 berechneten Code übereinstimmt, wird schließlich das Programm (PROG) zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 (PROGS) aufgerufen. Dies findet im Programmschritt 55 statt. Die Lösch- und Programmierroutinen sind dem Fachmann hinreichend bekannt, so daß hierauf im folgenden nicht näher eingegangen wird. Nachdem die Programmierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers beendet ist, ist der Programmablauf gemäß Fig. 4 im Programmschritt 57 beendet.
Die Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann immer dann sinnvoll eingesetzt werden, wenn ein Steuergerät einen elektrisch lösch- und programmierbaren Speicherbaustein (Flash-EPROM) enthält und ein bereits vorhandener Sensor, welcher leicht zu betätigen ist, abgefragt werden kann und somit eine Sondersituation erkennbar wird. Eine sinnvolle Abwandlungsmöglichkeit besteht darin, daß nicht das vollständige Programm zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers 14 in dem Nur-Lese-Speicher 16 abgespeichert ist, sondern statt dessen nur die Programmteile, die die Kommunikation mit dem externen Kommunikationsgerät 20 ermöglichen. Die eigentlichen Lösch- und Programmierroutinen können von dem externen Kommunikationsgerät 20 aus in einen Schreib-/Lesespeicher (RAM) nachgeladen werden.
Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit besteht noch darin, daß der Programmteil für die Speicherüberprüfung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers in dem Nur-Lese-Speicher (ROM) vorgesehen wird. Die Checksummenbildung kann dann durch entsprechende Betätigung des Gaspedals auf jeden Fall vor der Nachprogrammierung des elektrisch lösch- und- programmierbaren Speichers durchgeführt werden.

Claims (7)

1. Steuergerät, insbesondere Kraftfahrzeugsteuergerät, mit einem Mikrorechner, mit einem ein Steuerprogramm aufweisenden elektrisch lösch- und programmierbaren Speicher, mit einem Nur-Lese-Speicher, mit einer seriellen Schnittstelle, die an eine serielle Datenübertragungsleitung anschließbar ist, wobei in dem Nur-Lese-Speicher ein Programm zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers abgespeichert ist, wobei das Steuergerät die zu programmierenden Daten über die serielle Datenübertragungsleitung von einem externen Kommunikationsgerät empfängt, mit Mitteln, die die Einleitung des Programms zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers unter Kontrolle des Steuerprogramms gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel vorgesehen sind, die die Einleitung des Programms zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers (14) auch ohne Kontrolle des Steuerprogramms (CONTROL) gestatten.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Mittel ein Rücksetz-Programm (RESET) im Nur-Lese-Speicher (16) abgespeichert ist, daß nach Inbetriebnahme des Steuergerätes (10) zur Abarbeitung gelangt, in dem mindestens eine Abfrage (52, 53) vorgesehen ist, die mindestens einen Eingang (I24, I25) des Steuergerätes (10) daraufhin überprüft, ob ein bestimmtes Eingangssignal vorliegt, daß es in dem Fall, daß das bestimmte Eingangssignal vorliegt das Programm (PROG) zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers (14) startet und daß es in dem Fall, daß das bestimmte Eingangssignal nicht vorliegt, die Kontrolle des Steuergerätes (10) an das Steuerprogramm (CONTROL) abgibt.
3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Basisprogrammteil für das Programm (PROG) zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers (14) nur ein Programmteil, der einen Datenaustausch mit dem externen Kommunikationsgerät (20) ermöglicht, enthält und daß es Mittel enthält, die einen weiteren Programmteil, nämlich den, der die Lösch- und Programmierroutinen zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers (14) enthält, von dem externen Kommunikationsgerät (20) in einen Schreib- /Lesespeicher (15) nachlädt.
4. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Motor-Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ausgelegt ist.
5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es in dem Rücksetz-Programm (RESET) einen Eingang (I24), an dem ein entsprechender Sensor (17), insbesondere Drosselklappenpotentiometer oder Vollastschalter (17) angeschlossen ist, daraufhin überprüft, ob das Eingangssignal für Vollastbetrieb anliegt und daß es, wenn dies der Fall ist, die Kontrolle des Steuergerätes (10) an das Programm (PROG) zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers (14) abgibt und daß es, wenn dies nicht der Fall ist, statt dessen die Kontrolle des Steuergerätes (10) an das Steuerprogramm (CONTROL) abgibt.
6. Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es in dem Rücksetz-Programm (RESET) weiterhin einen Drehzahleingang (I25) daraufhin überprüft, ob ein Drehzahlsignal anliegt und daß es, wenn dies nicht der Fall ist, die Kontrolle des Steuergerätes (10) an das Programm (PROG) zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers (14) abgibt und daß es, wenn dies der Fall ist, die Kontrolle des Steuergerätes (10) an das Steuerprogramm (CONTROL) abgibt.
7. Steuergerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin in dem Rücksetz-Programm (RESET) von dem externen Kommunikationsgerät (20) einen Programmierfreigabe-Code (PFCODE) abfragt, daß es die Kontrolle des Steuergerätes (10) an das Programm (PROG) zur Umprogrammierung des elektrisch lösch- und programmierbaren Speichers (14) nur dann abgibt, wenn der von dem externen Kommunikationsgerät (20) empfangene Programmierfreigabe-Code (PFCODE) mit einem von dem Steuergerät (10) berechneten oder im Steuergerät (10) abgespeicherten Code übereinstimmt.
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