Beschreibung

Verfahren zur Erzeugung eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuer- oder Regelgerät

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuer- oder Regelgerät, insbesondere für ein Steuergerät eines Kraftfahrzeuges.

Ein Steuer- oder Regelgerät ist ein elektronisches Gerät, das zur Steuerung und Regelung verwendet wird. Steuer- und Regelgeräte arbeiten i. d. R. nach dem Prinzip von Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe. Sensoren liefern dem Steuer- oder Regelgerät Eingabewerte. Aus diesen ermittelt das Steuer- oder Re- gelgerät eine physikalische Kenngröße. Der ermittelter Wert der physikalischen Kenngröße wird von dem Steuer- oder Regelgerät mit einer im Steuer- oder Regelgerät abgelegten oder von dem Steuer- oder Regelgerät berechneten Sollgröße verglichen. Abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs regelt das Steuer- oder Regelgerät den physikalischen Prozess mittels

Aktoren nach. Dazu gibt das Steuer- oder Regelgerät abhängig vom Ergebnis des Vergleichs des ermittelten Werts der physikalischen Kenngröße und dem Sollwert bestimmte Werte an die Aktoren aus .

Moderne Kraftfahrzeuge weisen eine Vielzahl elektronischer Steuer- oder Regelgeräte auf. Die Zahl der verbauten Steueroder Regelgeräte kann zwischen 10 und über 70 liegen. Beispiele für in modernen Kraftfahrzeugen verbaute Steuer- oder Regelgeräte sind eine Motorsteuerung und eine Getriebesteuerung.

Die Motorsteuerung eines modernen Kraftfahrzeuges regelt beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzung und -zündung, sowie eine Lambdaregelung. Als Eingabedaten stehen dazu beispielsweise eine von Sensoren ermittelte Temperatur einer Motorkühlflüssigkeit, ein Kraftstoffdruck, sowie eine Stellung eines Gaspedals zur Verfügung. Von der Motorsteuerung vorgegebene Stellgrößen sind beispielsweise ein Zündzeitpunkt, eine

Menge des eingespritzten Kraftstoffs, sowie eine Stellung eines Tankentlüftungsventils.

Ein Steuer- oder Regelgerät eines Kraftfahrzeuges kann als vollständiger Computer ausgeführt sein, der unter anderem einen Mikroprozessor, einen flüchtigen Datenspeicher (RAM) und einen nichtflüchtigen Datenspeicher (ROM) aufweist. Der das Steuer- oder Regelgerät bildenden Computer führt ein Echtzeitbetriebssystem, beispielsweise ein OSEK-OS-System, sowie ein oder mehrere Steuerprogramme aus. Durch die Realisierung als programmierbarer Computer ist das Steuer- oder Regelgerät flexibel für die Ansteuerung unterschiedlicher Sensoren und Aktoren einsetzbar. Das Steuerprogramm des Steuer- oder Regelgeräts kann dabei modular aufgebaut sein. Für jeden mit dem Steuer- oder Regelgerät verbundenen Sensor oder Aktor weist das Steuerprogramm eine eigene Programmkomponente auf, die für die Ansteuerung des speziellen Sensors oder Aktors zuständig ist. Zusätzlich weist das Steuerprogramm eine Basiskomponente auf, die elementare Funktionen zur Initialisie- rung und zur Durchführung der Steuer- und Regelprozesse enthält. Gemeinsam bilden diese Komponenten ein lauffähiges Steuerprogramm, das in einem Datenspeicher des Steuer- oder Regelgeräts abgelegt ist und vom Mikroprozessor des Steueroder Regelgeräts ausgeführt wird. Bisher existierende Steuer- programme enthalten Programmmodule für alle denkbarerweise mit dem Steuer- oder Regelgerät zu verbindenden Sensoren und Aktoren. In der Praxis ist ein Steuer- oder Regelgerät allerdings lediglich mit einer Teilmenge dieser Sensoren und Aktoren verbunden. Programmkomponenten, die für die Ansteuerung nicht vorhandener Sensoren oder Aktoren notwendig wären, werden daher während der Initialisierung des Steuer- oder Regelgeräts von der Basiskomponente des Steuerprogramms deaktiviert. Durch das Vorhandensein nichtbenötigter Programmkomponenten zur Ansteuerung nicht vorhandener Sensoren und Aktoren sind die Steuerprogramme unnötig umfangreich und beanspruchen unnötig viel Speicherplatz innerhalb des Datenspeichers des Steuer- oder Regelgeräts. Die unnötige Größe des Steuerprogramms beeinträchtigt auch die Laufzeit des Steuerprogramms negativ. Dadurch müssen die die Steuer- oder Regelgeräte bil-

denden Computer leistungsstärker ausgelegt werden als dies bei Verwendung eines minimalen Steuerprogramms notwendig wäre .

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das die Erzeugung eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuer- oder Regelgerät erlaubt, das weniger Speicherplatz und weniger Rechenzeit in Anspruch nimmt. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuer- oder Regelgerät nach Anspruch 1, sowie ein elektronisches Steuer- oder Regelgerät nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Erfindungsgemäß werden die tatsächlich mit einem elektronischen Steuer- oder Regelgerät verbundenen Sensoren und Aktoren ermittelt und die zugehörigen zur Ansteuerung der ermittelten Sensoren und Aktoren benötigten Programmkomponenten ausgewählt. Die ausgewählten Programmkomponenten werden mit einer Basiskomponente eines Steuerprogramms zu einem lauffähigen Steuerprogramm verbunden und im Programmspeicher des Steuer- oder Regelgeräts abgelegt.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es die Erzeugung von Steuerprogrammen mit geringerem Ressourcenbedarf gestattet. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugtes Steuerprogramm kann bis zu 20% weniger Speicherplatz beanspruchen als ein Steuerprogramm gemäß dem bis- herigen Stand der Technik. Dadurch können die Steuer- oder Regelgeräte durch weniger leistungsfähige Computer gebildet werden, was die Kosten reduziert. Außerdem zeichnen sich weniger leistungsfähige Computer durch eine geringere elektrische Leistungsaufnahme aus. Daher kann auch die Energiever- sorgung des Steuer- oder Regelgeräts sparsamer dimensioniert werden .

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein Steuerprogramm mit geringerem Umfang weniger

potentielle Programmfehler enthält. Dadurch sinkt die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls des Steuer- oder Regelgeräts.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die Weglassung nicht benötigter Programmkomponenten die Wahrscheinlichkeit von Inkompatibilitäten zwischen unterschiedlichen Programmkomponenten sinkt. Dadurch nimmt die Wahrscheinlichkeit von Fehlfunktionen des Steuerprogramms und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls des Steu- er- oder Regelgeräts ab.

Insgesamt gestattet das erfindungsgemäße Verfahren die Entwicklung robusterer, einfacher wartbarer und kostengünstigerer Steuer- oder Regelgeräte.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die mit dem elektronischen Steuer- oder Regelgerät verbundenen Sensoren und Aktoren anhand von auf den Sensoren und Aktoren angebrachten Markierungen ermittelt. Vorzugsweise kennzeich- nen diese Markierungen den jeweiligen Sensor oder Aktor in einer maschinenlesbaren Form. Beispielsweise können die Markierungen als Data Matrix Code ausgeführt sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die mit dem Steuer- oder Regelgerät verbundenen Sensoren und Aktoren während der Montage des Steuer- oder Regelgeräts anhand bereits vorhandener logistischer Informationen ermittelt. Dabei wird eine gemeinsame Bauteilliste für die Bestückung des Steuer- oder Regelgeräts mit Sensoren und Aktoren, sowie für die Auswahl der benötigte Programmkomponenten des Steuerprogramms verwendet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen die für die Ansteuerung bestimmter Sensoren und Aktoren zuständigen Programmkomponenten in Form bereits vorkompilierter Objektdaten vor, die mithilfe eines Linkerprogramms zu einem lauffähigen Steuerprogramm verbunden werden.

Zusätzliche Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbei- spielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Motorsteuerungsgeräts mit zwei angeschlossenen Sensoren und einem angeschlos- senem Aktor;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zuordnung von Sensoren und Aktoren und Programmkomponenten, die zur Ansteuerung der Aktoren und Sensoren verwendet werden;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Steuerprogramms eines Steuer- oder Regelgeräts gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuerprogramms eines Steuer- oder Regelgeräts;

Fig. 5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuer- oder Regelgerät.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer Motorsteuerung 11, wie sie zur Regelung eines Motors in einem modernen Kraftfahrzeug Verwendung findet. Die Motorsteuerung weist einen Mikroprozessor 13 und einen Programmspeicher 12 auf. Im Programmspeicher 12 ist ein Steuerprogramm abgelegt, das durch den Mikroprozessor 13 ausgeführt werden kann. Weiter weist die Motorsteuerung 11 mehrere analoge und digitale Schnittstellen 14 auf. Die Schnittstellen 14 der Motorsteuerung 11 sind über Steuerleitung 19 mit Sensoren und Aktoren verbunden. Im dargestellten Beispiel ist die Motorsteuerung 11 mit einem Sensor 15 zur Erfassung einer Temperatur einer Kühlflüssigkeit des Motors verbunden. Weiter ist die Motorsteuerung 11 mit einem Sensor 16 zur Erfassung einer Stellung eines Gaspedals des Kraftfahrzeugs verbunden. Weiter ist

die Motorsteuerung 11 mit einem Einspritzventil 17 verbunden, über das die Motorsteuerung 11 Einfluss auf eine Menge eines in einen Verbrennungsraum des Motors des Kraftfahrzeugs eingespritzten Kraftstoffs, sowie auf den Zeitpunkt des Ein- spritzvorgangs nehmen kann.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Hardwarekomponenten 21 und Softwarekomponenten 22 der Motorsteuerung 11. Die Hardwarekomponenten 21 umfassen den Sensor 15 zur Ermittlung der Temperatur der Kühlflüssigkeit des Motors, den Sensor 16 zur Ermittlung der Stellung des Gaspedals des Kraftfahrzeugs und das Einspritzventil 17. Der übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind weitere mit der Motorsteuerung 11 verbundene Sensoren und Aktoren. Jeder Sensor und Aktor der Gruppe der Hardwarekomponenten 21 weist eine logische Zuordnung 23 zu einer zu den Softwarekomponenten 22 gehörigen Steuerprogrammkomponente auf. Eine Steuerprogrammkomponente 25 ist dem Sensor 15 zur Ermittlung der Temperatur der Kühlflüssigkeit zugeordnet. Eine Steuer- programmkomponente 26 ist dem Sensor 16 zur Ermittlung der

Gaspedalstellung zugeordnet. Eine Steuerprogrammkomponente 27 ist dem Einspritzventil 17 zugeordnet. Jede der Steuerprogrammkomponenten 25, 26, 27 stellt Programmfunktionen bereit, mittels derer das Steuerprogramm der Motorsteuerung 11 die zugeordnete Hardwarekomponente 21 ansteuern kann.

Jeder der Aktoren und Sensoren 15, 16, 17 kann eine Markierung 24 aufweisen, anhand derer der Typ des jeweiligen Sensors oder Aktkors ermittelt werden kann. Die Markierungen 24 können in maschinenlesbarer Form ausgeführt sein. Beispielsweise können die Markierungen 24 ein auf die Sensoren und Aktoren 15, 16, 17 aufgedruckter oder aufgeklebter Data Matrix Code sein.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines lauffähigen Steuerprogramms 31 einer Motorsteuerung 11 gemäß dem Stand der Technik. Das Steuerprogramm 31 umfasst eine Basiskomponente 32. Mit der Basiskomponente 32 des Steuerprogramms 31 sind Programmkomponenten 25, 26, 27 und 28 verbunden. Die

Steuerprogrammkomponente 25 enthält Funktionen zur Ansteuerung eines Sensors 15 zur Bestimmung der Temperatur der Kühlflüssigkeit. Die Steuerprogrammkomponente 26 enthält Funktionen zur Ansteuerung eines Sensors 16 zur Ermittlung der Stel- lung eines Gaspedals. Die Steuerprogrammkomponente 27 enthält Funktonen zur Ansteuerung eines Einspritzventils 17. Die Steuerprogrammkomponente 28 enthält Funktionen zur Ansteuerung eines Tankentlüftungsventils 18. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die Motorsteuerung 11 nicht mit einem Tankentlüftungsventil 18 verbunden. Daher ist die Steuerprogrammkomponente 28 zur Ansteuerung eines Tankentlüftungsventils 18 im Steuerprogramm 31 unnötig. Aus diesem Grund deaktiviert eine Funktion der Basiskomponente 32 des Steuerprogramms die nichtbenötigte Steuerprogrammkomponente 28 während der Initialisierung der Motorsteuerung 11. Die Steuerprogrammkomponente 28 trägt somit unnötig zu Größe und Komplexität des Steuerprogramms 31 bei.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungs- gemäßen Steuerprogramms 31 einer Motorsteuerung 11. Das Steuerprogramm 31 umfasst eine Basiskomponente 32, die elementare Funktionen zur Initialisierung der Motorsteuerung 11 und zur Durchführung von Regel- und Steuervorgängen enthält. Weiter umfasst das Steuerprogramm 31 eine Steuerprogrammkomponente 25 zur Ansteuerung eines Sensors 15 zur Ermittlung der Temperatur einer Kühlflüssigkeit. Weiter umfasst das Steuerprogramm 31 eine Steuerprogrammkomponente 26 zur Ansteuerung eines Sensors 16 zur Ermittlung einer Gaspedalstellung. Weiter umfasst das Steuerprogramm 31 eine Steuerprogrammkomponente 27 zur Ansteuerung eines Einspritzventils 17. Das in Fig. 4 gezeigte Steuerprogramm 31 enthält somit nur Steuerprogrammkomponenten 25, 26, 27, die zur Ansteuerung tatsächlich mit der Motorsteuerung 11 verbundener Sensoren 15, 16 und Aktoren 17 benötigt werden. Das in Abbildung 4 gezeigte Steuerpro- gramm 31 ist weniger lang als das in Fig. 3 gezeigte Steuerprogramm 31. Das Steuerprogramm 31 aus Fig. 4 benötigt weniger Speicherplatz im Programmspeicher 12 der Motorsteuerung 11 als das in Fig. 3 dargestellte Steuerprogramm 31.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung eines Steuerprogramms 31 für eine Motorsteuerung 11. In einem ersten Schritt 51 des Verfahrens wird eine Liste von durch die Motorsteuerung 11 angesteuerten Hardwarekomponenten 21 ermittelt. Zur Ermittlung der mit der Motorsteuerung 11 verbundenen Hardwarekomponenten 21 kann ein auf jedem der Sensoren und Aktoren angebrachter Data Matrix Code 24 herangezogen werden. Der auf jeder der Hardwarekomponenten 21 angebrachte Data Matrix Code 24 erlaubt eine ein- deutige Bestimmung des Typs des jeweiligen Aktors oder Sensors. Zur Ermittlung aller durch die Motorsteuerung 11 angesteuerten Hardwarekomponenten 21 wird der Data Matrix Code 24 jedes mit der Motorsteuerung 11 über eine Steuerleitung 19 verbundenen Sensors oder Aktors ausgewertet.

Alternativ kann die Ermittlung der Liste der von der Motorsteuerung 11 angesteuerten Sensoren und Aktoren bereits während der Montage von Motorsteuerung 11 und Hardwarekomponenten 21 mit Hilfe bereits vorhandener logistischer Struktu- ren der Montagelinie erfolgen. Dazu wird während der Montage der Motorsteuerung 11 und der Hardwarekomponenten 21 jeder mit der Motorsteuerung 11 verbundene Sensor oder Aktor der Liste der durch die Motorsteuerung 11 angesteuerten Hardwarekomponenten 21 zugefügt.

In einem zweiten Schritt 52 werden die den im ersten Schritt 51 ermittelten Hardwarekomponenten 21 zugeordneten Softwarekomponenten 22 ausgewählt. Die einzelnen Softwarekomponenten 22 werden dabei einer Sammlung von Softwarekomponenten 22 entnommen, die für jede der Hardwarekomponenten 21 eine Steuerprogrammkomponente zur Ansteuerung des jeweiligen Sensors oder Aktors enthält. Vorteilhafterweise liegen die Steuerprogrammkomponenten dabei als Objektdateien vor, die bereits mittels eines übersetzerprogrammes für den Mikroprozessor 13 der Motorsteuerung 11 vorkompiliert sind. Die Steuerprogrammkomponenten können aber auch in Form des Programmquelltextes oder in einer anderen Form vorliegen.

In einem dritten Schritt 53 werden die im vorgehenden Schritt 52 ausgewählten Softwarekomponenten 22 mit einer Basiskomponente 32 eines Steuerprogramms zu einem lauffähigen Steuerprogramm 31 verbunden. Falls die ausgewählten Softwarekompo- nenten 22 und die Basiskomponente 32 in Form vorkompilierter Objektdateien vorliegen, so kann das lauffähige Steuerprogramm 31 durch verbinden der Programmkomponenten 22, 32 mit einem Linkerprogramm erfolgen. Falls die ausgewählten Softwarekomponenten 22 und die Basiskomponente 32 in Form von Programmquelltexten vorliegen, so kann das lauffähige Steuerprogramm 31 durch Kompilierung der Programmquelltexte erzeugt werden. Das Verbinden der ausgewählten Softwarekomponenten 22 und der Basiskomponente 32 zu einem lauffähigen Steuerprogramm 31 kann auch auf andere Weise erfolgen. In jedem Fall ist das Ergebnis des dritten Schritts 53 ein lauffähiges

Steuerprogramm 31 für eine Motorsteuerung 11, das neben der Basiskomponente 32 nur solche Softwarekomponenten 22 umfasst, die zur Ansteuerung tatsächlich mit der Motorsteuerung 11 verbundener Hardwarekomponenten 21 benötigt werden.

In einem vierten Schritt 54 wird das im vorhergehenden Schritt 53 erzeugte lauffähige Steuerprogramm 31 im Programmspeicher 12 der Motorsteuerung 11 hinterlegt. Das im Programmspeicher 12 der Motorsteuerung 11 hinterlegte Programm kann anschließend vom Mikroprozessor 13 der Motorsteuerung 11 ausgeführt werden.