TCET扩展器制造技术

一种覆盖多个技术应用的嵌入式处理系统中的电子电路，所述技术应用的操作功能用相应的多个应用专用电子控制单元（ＥＣＵ）执行，其特征是所述电子电路具有：　　　　ａ）多个所提取的接口扩展器控制器（３０Ａ，…，３０Ｅ），各包括所述应用专用Ｉ／Ｏ子系统中相应的一个；以及　　　　ｂ）一个或多个标准处理器单元（４０），具有接到相应的所提取接口芯片（３０ａ，…，３０Ｅ）的标准Ｉ／Ｏ接口。（*该技术在2023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】
本专利技术涉及嵌入式处理系统和电子控制单元(ECU)的领域，并且涉及特别用于在道路上的交通工具内实现的远程通信及信息处理技术(telematic)应用的自治(autonomic)嵌入式计算解决方案。
技术介绍
本专利技术可以用于各种技术环境，包括例如机械工具控制的工业控制单元、生产线控制单元、自动ECU、多媒体单元、远程通信及信息处理技术单元、家用电器电子控制单元、商业和工业诊断设备工具，以及用于针对在公路、铁路上、在空中、在水上/下与安全性(security)有关的系统和与安全(safety)有关的系统的自治嵌入式计算解决方案。在嵌入式处理系统和ECU的领域内，通常以计算机辅助方式执行各种功能。通常，这意味着用一个专用的单或多处理器单元来实现一个特定的功能。这经常是伴随有应用一些相当专门化的昂贵组件，这些组件是专门和小批量生产的，只是为了执行单个应用功能。由于对于多个不同的应用功能都是这样，因此导致庞大的高成本ECU的堆积，它们一起工作，有时通过一个公用总线系统连接在一起。对于前面提到的例如公路上的交通工具的嵌入式解决方案来说也是这样。由于这是本专利技术的所特别关心的，因此将讨论一下有关的在汽车应用中，对安全性的要求基本上是相当高的，以避免一些组件的故障，因为这可能导致出现危急的情况。因此，通常冗余地使用一些相当昂贵的、高度可靠的组件和子系统，它们共享一个公用总线系统，例如CAN总线。通常，现有技术的嵌入式系统可以概括为一个嵌入式处理系统覆盖多个技术应用，其操作功能用相应多个专用电子控制单元(ECU)执行，而一个ECU包括一个微控制器和/或一个或多个处理器和一些专用输入/输出(I/O)子系统。这个环境示意性地示于图1。图中示出了A、B、C三个ECU，每个ECU执行各自的应用功能。ECU A可以认为专用来对汽车进行加热和冷却，ECU B专用来控制一个内建的移动电话机，而ECU C专用来控制打开和关闭车窗。可以看到，每个ECU包括一个应用专用的输入/输出子系统3和一个或多个处理器或微控制器4。它们与A、B、C显著不同，因为这些I/O子系统是专用于控制温度、控制移动电话机和控制打开和关闭车窗的。在汽车部门，越来越多地使用这样的嵌入式系统。在许多车中，它们的价格占车的总价格的20到30％。在为汽车的购买者提供更为安全、可靠或豪华的改善的一般限制下，汽车厂商必须基本上加入更多的冗余部件，以免一个ECU的一部分的偶然故障引起一些问题。然而，增大电子电路的冗余性导致增大成本，因为所用的是一些昂贵的系统，而这些系统必须在系统和子系统级别上重复提供。此外，一般使成本增大的问题是一个汽车厂商从一个第一供应商购买一个ECU而从另一个供应商购买下一个ECU，因此非常依赖于特定的供应商以及他们的专有解决方案、系统、子系统和组件。对这个问题的一种解决方案是要求一个ECU供应商也为不在他能力范围内的应用制造ECU，但这是不现实的。当然，这种方案不可行。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进的嵌入式处理系统，其具有提高的安全性和性能，但成本没有提高，甚至有或多或少的降低。本专利技术的这个目的是由在所附权利要求书的一些独立权项中所述的特征实现的。本专利技术的进一步的优选配置和实施例在相应的从属权项内提出。下面将对所附权利要求书作一下说明。根据本专利技术的最大保护范围，其对现有技术的嵌入式系统进行了显著修改。这种有创造性的系统的特征是它具有多个所提取的接口，以下称为接口扩展器控制器(数字I/O产生和截获，模拟I/O，总线系统控制器)，各包括所述应用专用(application-specific)I/O子系统中相应的一个；以及仅有一个标准I/O接口与所提取的接口芯片连接的一个或多个标准处理器单元。因此，本专利技术建议从系统的主处理器或控制器中除去或提取应用专用支持功能和相应的I/O子系统、将所述所提取的电路纳入单个ASIC芯片或相应数量的ASIC芯片之类内，并优选地通过一个监控通用控制器单元(12)将它们接到多个标准且低价格的处理器(40)上，这些处理器(40)具有为这些ASIC及其功能提供足够的计算能力的任务。这样，由于计算能力是由多个廉价的标准处理器提供的，因此能够得到价格显著降低的嵌入式系统。此外，这种系统可以还具有一个映射装置和一个操作上与之耦接的通用控制器单元，用来在考虑处理器定时要求的情况下，将一个或多个(低价格的标准)处理器40动态地切换(switch)到所选的所提取接口芯片上。由于动态切换，可以使处理器更为灵活和效率更高，这对于其中有处理器在一段时间中发生故障的情况有利。此外，按照本专利技术的另一个特征，前面所提到的途径是以一个3层体系结构来实现的，这个3层体系结构具有主层，它包括基本配置布局数据和标准接口装置，用来连接到所述多个标准处理器，为所述多个标准处理器单元规定静态的接口设置；以及辅层，它包括“自治状态”切换板矩阵装置、紧急切换板矩阵装置和端口接口装置，用来连接到所述多个应用专用I/O子系统。除了以上提到的基本概念之外，这还使整个嵌入式系统的体系结构结构清晰，而且在所述处理器中有故障的情况下进行可靠的紧急处理。在有附加的自治控制器实现监视所述多个标准处理器单元的工作状态的监视功能，例如独立可编程的监视器，并且所述监视功能在操作上与所述通用控制器单元(12)和映射装置耦接时，可以进一步提高系统的可靠性和安全，因为这个监视功能不依赖于其他(标准)处理器。此外，设置了一个数据库，用于存储怎样处理特定故障情况的指令，也就是收集多个子系统及映射到所述子系统的处理器的多个不同错误状态情况，因此可以建立一个预定的自由可配置紧急任务分配，指出例如哪个处理器提供哪个应用。因此，可以对这些应用专用芯片ASIC划分优先级，还可以使优先规则依赖于汽车的当前工作状态并且动态改变。因此，可以与速度＝0km/h或车内没有人的停放关闭汽车的工作状态相对地，设置例如以150km/h速度行驶的工作状态。所提取的应用专用逻辑装置可以有益地以ASIC形式实现。此外，有益的是可以设置另一个独立的紧急控制器，例如一个独立的ASIC芯片或者添加到单个或多个I/O ASIC芯片解决方案上，用来连续将从一个与内建的导航系统的接口读取的当前GPS坐标存储起来。所述紧急控制器专用来在一个或多个外部传感器设备以事故形式检测到紧急状况的情况下，以SMS(短消息业务)消息的形式发送紧急信号，这个紧急信号包括所述坐标，可能还有独立可编程的文本信息，例如表示驾驶员和伴随人员的血型(包括Rhesus因子的A、B、AB型)。在这个变型中，紧急控制器的电源优选的是包括一个代替电池或与电池结合使用的电容器(condenser)设备，以便保证即使在汽车主电源不再能工作的情况下也可以将这个消息发送出去。最后，这种创造性的构思是对特定的IBM“TCET”体系结构(一种使用松耦合多处理的分布式系统的计算机系统体系结构)的重要改善。附图说明本专利技术以下将结合附图举例对本专利技术进行非限制性的说明，在这些附图中图1为例示现有技术的一个嵌入式系统的基本结构部件的原理方框图；图2、3为例示按照本专利技术的一个基本情况(图2)和优选情况(图3)设计的嵌入式系统的基本结构部件的原理方框图；图4为例示按照本专利技术的优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：迪特尔·E·斯塔格尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：