用于运行控制器的方法和控制器与流程

本发明涉及一种用于运行控制器的方法和一种这样的控制器。

背景技术：

1、控制器是电子模块，所述电子模块在技术装置、例如机动车中安装在不同部位上，以便控制和/或调节技术流程和技术部件。在当前的机动车中，安装大量控制器，对所述控制器至少部分地提出安全性(sicherheit或safety)方面的高要求。在此，可能的使用与驾驶员辅助系统或adas(advanced driver assistance system，高级驾驶员辅助系统)相关。

2、在如今的adas和集中化车辆计算机架构的情况下对计算能力的增长的要求需要在控制器中或在ecu(electronic control unit，电子控制单元)中使用高度集成的单芯片系统或soc(system on chip，片上系统)或者甚至使用具有多个soc的系统。单芯片系统应理解为可编程的电子系统的功能中的所有功能或者大部分功能在一个芯片上的集成，即在半导体衬底上的集成电路中的集成。

3、所述soc实现不同类型的尤其异类的处理核或处理器核、硬件加速器、安全元件、输入端和输出端(i/o：input/output)、通信装置等。在这里提出的方法的上下文中相关的硬件元件(hw元件)是通用的处理器核，在所述处理器核中接收应用逻辑的最大部分。典型地，所述通用的核具有两种类型：

4、1.实时核或运行时间核(rt：real time，实时)，

5、典型的参量或特性是：

6、-直至asil-d、硬件锁步为止的最高安全性，

7、-用于i/o的经优化的或高的精度：模拟数字转换器(adc)、gpio(general purposeinput output，通用目的输入端输出端)，

8、-用于特别的汽车通信网络的支持，例如can、flexray、以太网、spi，

9、-适度的工作能力，

10、-运行裸机运行系统和经典的autosar堆栈，

11、-确定性的实施行为，

12、-确定性的i/o处理，例如均匀的采样，

13、-具有时间分量的、循环的、速率单调的任务(aufgaben或task)方案。

14、硬件(hw)锁步是一种安全措施，以便实现更高的asil(->d)。为此，冗余地实现关键的hw元件，例如计算核等。

15、裸机典型地意味着，软件直接在硬件上运行，而不具有更大的抽象层。在这里，这尤其应理解为，运行“简单的”、小的运行系统或者调度程序，这与例如完整的posix运行系统相比具有减小的功能范围。这样一种减小的运行系统也在经典的autosar的上下文中使用。

16、2.应用处理核(ap：application processing，应用处理)，

17、典型的特性是：

18、-仅有限的安全性等级(asil)是可能的，最高为asil-a/b，

19、-运行功能丰富或特征丰富的、功率大的posix运行系统(posix：portabeloperating system interface，便携式操作系统接口)，例如qnx、ghs、windriver、linux，

20、-可能可以运行适配性autosar堆叠或堆栈，

21、-非常高的处理能力或计算能力，

22、-典型地在基于posix事件的编程范例和最佳工作量分配的基础上，

23、-灵活的、以服务为导向的架构(soa)，

24、-用于性能卓越的并且复杂的软件应用框架结构的支持，所述软件应用框架结构要么是专有的、要么是开源的，例如gpu、框架结构(rahmenwerke或frameworks)、hw加速器等。

25、在迄今为止的系统中，应用相对独立地要么在rt域上、要么在ap域上运行，相对较频繁地在自己的芯片上运行。在两者之间存在交互的情况下，该交互到目前为止是非常松散地耦合的，例如通过两者之间的i/o连接或者任务(aufgaben或tasks)的明确分离，例如在rt上的安全看门狗、在ap上的应用或者在rt上的主逻辑以及仅在ap上的对图像算法的处理。

26、对未来的adas和中央车辆计算机架构的工作能力的要求需要将应用逻辑划分并且分布到可用的域上，更准确地说在单个的soc上或者甚至在多个soc上。该开发过程需要考虑不同的、在上文中阐述的域特性，这在大多数情况下导致紧密耦合的系统并且要求在这些域之间的特殊类型的同步确定性和通信确定性，这在较早的系统中不是必要的。

27、另外，与迄今为止的系统相比，对ap域上的基于posix的运行系统和应用框架结构(anwendungsrahmenwerken或frameworks)的需求要求一些附加的机制。典型地，基于posix的系统遵循基于事件的编程范例/设计范例，该编程范例/设计范例具有用于最佳工作量的时间分配策略。应用通过多个过程或线程设立事件的链条或序列，所述过程或线程同步地执行不同的子算法。这与在rt域上的高度安全关键的或者数据驱动的嵌入式系统不同，所述系统具有循环的任务方案，该任务方案伴随着固定的优先级并且因此伴随着在考虑实施方案和i/o的情况下的高度确定性。因此，该挑战在于，将在rt域上的确定性的行为与ap环境的灵活性相结合。

28、文件de 10 2020 213 378 a1描述一种用于控制技术系统的方法。在该方法中使用如下机制：该机制在至少一个硬件模块或外围部件中实现，借助该硬件模块或外围部件可以放置多个分区或应用的任务。所述任务不能够被别的分区或应用覆盖或者影响。在该方法中，考虑至少一个应用的确定性的运行时间行为。

技术实现思路

1、在这个背景下提出一种用于运行控制器的方法以及一种相应的控制器。由扩展技术方案和由说明书得出实施方式。

2、所提出的方法用于运行控制器，该控制器具有至少一个计算单元，在计算单元中设置有至少一个实时域和至少一个应用域。在该方法中，应用分布在至少一个实时域和至少一个应用域上，其中，在至少一个实时域中产生基础同步事件，该基础同步事件也被称为基础同步循环，该基础同步事件传输到至少一个应用域上，使得在至少一个实时域与至少一个应用域之间实现同步。

3、应用分布在至少一个实时域和至少一个应用域上，意味着，应用的一部分在实时域上，另一部分位于应用域上，并且因此在两个域上实施程序。

4、因此，描述如下机制：借助该机制使两种类型的域、即ap和rt不仅在一个soc中、还在多个soc中确定性地同步，而不限制每个域的自然特性。这意味着，循环确定性的系统保留在rt域上，并且基于事件的信号序列保留在ap侧上。这使得能够设立应用信号序列，所述应用信号序列桥接不同的域边界并且利用每个侧的最佳特性。作为基础的通信确定性和时间确定性使该应用能够基于该方案达到整体所需的确定性程度和/或更高确定性的系统。

5、所提出的方法原则上可以在多个计算单元上实施。在这种情况下，所述计算单元中的一个计算单元可以作为初级计算单元工作，另外的计算单元可以作为次级计算单元工作，其中，初级计算单元将基础同步事件印入到一个或者多个次级计算单元中。

6、另外，单芯片系统(soc)可以用作计算单元。

7、另外，应用的至少一部分可以同步到基础同步事件上。在构型中，整个申请(anmeldung)同步到该基础同步事件上。

8、应注意的是，通常两个域、即rt和ap彼此独立地以具有仅非常低的耦合的方式运行。典型地，实时应用在rt核上实施，非实时应用在ap核上实施。同步仅非常松散地通过网络层面或网络层来实施。每个域针对的是如下应用：所述应用受益于尤其被支持的特征。这例如涉及：安全性、相对于高工作能力的确定性的实施和确定性的信号序列(rt)、特征灵活性和事件序列(ap)。

9、所提出的方法实现两个域之间的事件同步和数据同步，这能够实现信号序列在所述域上的分布。主要优点在于，不迫使两个域表现得相同，这限制每个环境的内在特征，例如在posix上仅一个循环方案。而每个域保留其优势并且有助于通信确定性，该通信确定性对于这样的分布式应用是必要的。

10、因此，能够实现如下应用的设立：所述应用例如受益于实时、最高的安全性和在rt域上的最高确定性的子系统和ap域的灵活且事件控制的特征。这是用于所有即将到来的、与安全性和/或确定性相关的应用的关键，例如adas或者别的中央控制器，所述中央控制器要求极高的工作能力并且在最现代的高度集成的soc上运行。在这些应用中应考虑，所述应用不再能够在唯一的域上实施。

11、应用情况和系统使用情况例如是与安全相关的分布式应用或者安全的用于数据交换的基础服务、对域和单元的监控和控制，以便确定性地实现总ftti(fault toleranttime interval，容错时间间隔)。这同样有利于不具有安全要求的系统，然而所述系统具有费事的数据处理并且因此具有确定性的信号序列要求，因为现在能够通过确定性的方式将特定于rt和ap的加速器和i/o元件相互连接。

12、在具有多个在功能上相关的soc的控制器中，也能够应用相同的机制。在这种情况下，初级soc将基础同步事件镜像至不同的soc和soc内的域。

13、已知的解决方案提供如下可能性：将时间表同步到不同的控制器上，这尤其是在基于posix的系统中限制灵活性。而在这里提出的解决方案以不同的方式工作，因为该解决方案在两边支持上下相叠的不同的时间计划类型，但是典型地不必是循环的，速率单调的，在rt侧上具有时间分配并且在ap侧上具有事件控制的链条或序列。所有时间规划可以在确定的点上灵活地被同步，这能够实现另外的确定性的框架结构(rahmenwerken或frameworks)的设立，所述另外的确定性的框架结构从完整的非常静态的任务和数据同步延伸直至仅数据序列驱动的同步。

14、由说明书和所附附图得出本发明的其他优点和构型方案。

15、显而易见的是，上文提到的和下文还待阐述的特征不仅能够按相应给出的组合使用，还能够按其他的组合来使用或者单独使用，而不偏离本发明的框架。