[发明专利]适于实时任务切换的灵活逻辑单元

说明书

本发明适用于其中数字控制由FPCU组件处理的电机系统的环境。这适用于以下应用领域，例如但不限于汽车领域。本发明使得能够针对在FLU eFPGA矩阵中映射的应用程序任务进行快速和安全的时间切片上下文切换，这类似于微处理器中的任务上下文切换，其目的是使FLU的所有计算资源随着时间的使用最大化。

技术领域

本发明适用于其中数字控制由FPCU组件处理的电机系统的环境。这适用于例如汽车领域之类的应用领域，但不限于汽车领域。

背景技术

如今，车辆中的电子控制单元(ECU)的数量越来越多。由于这种数量众多的独立ECU的成本和可靠性，这种情况对于汽车制造商而言成为问题。

因此，该领域的趋势是尝试尽可能减少电子模块的数量。

但是，由于致动器的全局电气化和ADAS功能的集成，要控制的动力传动系元件的数量一直在增加。

因此，唯一可能的方式是能够在单个ECU中收集多种不同的功能。

如果我们考虑纯软件控制器，则解决方案来自增加CPU核的数量、增加CPU操作频率以及应用最新水平的多处理和多任务机制。

但是，如果我们考虑基于FPGA的控制器，尤其是FPCU器件，则问题会更加复杂。该领域的最新水平是：

●要么使FPGA尺寸变大，并且将多个任务简单地并排映射到FPGA中。该解决方案太昂贵而无法成为现实的生产解决方案。

●要么每次需要任务切换时都重新加载FPGA内容。但是他的方法对于像汽车ECU中我们具有的那样的快速实时操作系统而言太慢了。它太慢了，因为在应用程序加载期间必须停止FPGA的活动。而且，该方法不满足对应用程序数据保存和恢复的需求。因此，必须将该机制实现为应用程序本身的一部分，这会占用大量FPGA资源并增加上下文切换延迟。

图16解释了不同的解决方案：

●第一行示出了旧技术FPGA中发生了什么。这个相对慢。因此，典型的实时迭代任务将消耗所有处理能力。在这种情况下，上下文切换不适用。

●第二行解释了当在现代技术FPGA上执行时该相同任务的行为方式。显然，大多数计算能力都已损失，并且可以用于其它目的。

●第三行是我们可以通过常规的“上下文切换”实现的功能。在这种情况下，收益非常有限。切换延迟是不可接受的。

●第四行是本发明的目的：几乎是即时上下文切换。

通过引用与灵活逻辑单元相关的US 2015/0091613进一步完整地结合描述。

值得注意的是，现有技术没有

(a)提供针对技术上复杂的上下文的解决方案，其中必须执行许多不同的任务，因此除了需要外部的矩阵存储器外，更特别地，在上下文切换的上下文中，在所述矩阵与存储器之间需要来回合适的数据传输。

(b)考虑到目标领域中要求的对高容错要求的需求。

(c)提供其它有利的用途，诸如增强安全执行和/或提供低功耗的用途。

发明目的

本发明克服了上述问题和现有技术的缺点。

发明内容

一般而言，本发明针对这样的布置，其中可以处理的任务的数量几乎是无限的，实际上由矩阵外部提供的存储器的尺寸确定，并且提供数据存储和恢复电路(以及它们之间的连接)用于(i)将与一个任务相关的数据从所述存储器预加载到所述数据和恢复电路中和/或(ii)将所述数据存储和恢复电路中的与一个任务相关的数据后存储到所述数据存储器，从而可以在执行另一任务的同时进行所述预加载和/或后存储而不会干扰所述任务执行。