DE10203435A1

DE10203435A1 - Schaltungsanordnung sowie Verfahren zum Zuordnen eines Mikrocontrollers zu einer Leiterstruktur

Info

Publication number: DE10203435A1
Application number: DE10203435A
Authority: DE
Inventors: Volker Pretzlaff
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Eine Schaltungsanordnung, umfassend eine elektrische und/oder elektronische Komponenten aufweisende Leiterstruktur und einen der Leiterstruktur zugeordneten und mit dieser elektrisch verbundenen Mikrocontroller ist dadurch bestimmt, daß die Leiterstruktur elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Schaltungsanordnung eine von dem Mikrocontroller erfaßbare Kennung bereitgestellt ist, die nach einem erstmaligen Erfassen durch den Mikrocontroller in einem dem Mikrocontroller zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher abgelegt ist. DOLLAR A Ein Verfahren zum Zuordnen eines Mikrocontrollers zu einer Leiterstruktur umfaßt folgende Schritte: DOLLAR A - Anschließen des Mikrocontrollers an die Leiterstruktur, die elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Schaltungsanordnung eine von dem Mikrocontroller erfaßbare Kennung bereitgestellt ist, DOLLAR A - erstmaliges Bestromen der Schaltungsanordnung, DOLLAR A - Erfassen der bei der Bestromung durch die Leiterstruktur bereitgestellten Kennung durch den Mikrocontroller, DOLLAR A - Ablegen der von dem Mikrocontroller erfaßten Kennung in einem dem Mikrocontroller zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher, DOLLAR A - Vergleichen der bei jeder weiteren Bestromung der Schaltungsanordnung von der Leiterstruktur bereitgestellten und von dem Mikrocontroller erfaßten Kennung mit der bei der ersten Bestromung in dem Datenspeicher hinterlegten und DOLLAR A - bei fehlender Übereinstimmung ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, umfassend eine elektrische und/oder elektronische Komponenten aufweisende Leiterstruktur und einen der Leiterstruktur zugeordneten und mit dieser elektrisch verbundenen Mikrocontroller. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zuordnen eines Mikrocontrollers zu einer Leiterstruktur.
Bei intelligenten elektronischen Lösungen werden Mikrocontroller eingesetzt. Die Mikrocontroller sind Teil einer umfangreicheren Schaltungsanordnung, die eine Leiterstruktur aufweisen. Teil der Leiterstrukturen sind elektrische/elektronische Komponenten. Der Mikrocontroller ist an die Leiterstruktur angeschlossen. Derartige Schaltungsanordnungen werden auch bei sicherheitsrelevanten Einrichtungen eingesetzt, insbesondere auch in Kraftfahrzeugen. Beispielsweise ist eine solche Schaltungsanordnung seinerseits wiederum Teil eines elektronischen Zentralsteuergerätes. Es hat sich gezeigt, daß Manipulationen an solchen Schaltungsanordnungen nicht ausgeschlossen werden können und die Schaltungsanordnung in Betrieb gesetzt werden kann, wenn andere Sicherungen dadurch überwunden worden sind, daß funktionstüchtige Module von parallelen Modellen eingesetzt werden, um beispielsweise das elektronische Zentralsteuergerät eines Kraftfahrzeuges zu überbrücken. Teil derartiger Manipulationsmaßnahmen kann auch der Austausch von Mikrocontrollern, die auf bestimmten Leiterstrukturen angeordnet sind, sein. Durch Austausch des Mikrocontrollers einer Schaltungsanordnung gegen einen, dessen Codierung bekannt ist und der somit in Betrieb gesetzt werden kann, kann eine Schaltungsanordnung grundsätzlich auch von Unbefugten betrieben werden. Dies ist jedoch unerwünscht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, zum einen eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dergestalt weiterzubilden, daß die aufgezeigte Manipulation durch Austausch des Mikrocontrollers wirksam verhindert ist, und zum anderen ein Verfahren zum Zuordnen eines Mikrocontrollers zu einer Leiterstruktur zur Ausbildung einer Schaltungsanordnung vorzuschlagen, bei der der von der Leiterstruktur entfernte Mikrocontroller anderen Anwendungen nicht zuführbar ist.
Die schaltungsanordnungsbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leiterstruktur elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Schaltungsanordnung eine von dem Mikrocontroller erfaßbare Kennung bereitgestellt ist, die nach einem erstmaligen Erfassen durch den Mikrocontroller in einem dem Mikrocontroller zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher abgelegt ist.
Die verfahrensbezogene Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Verfahren zum Zuordnen eines Mikrocontrollers zu einer Leiterstruktur folgende Schritte umfaßt:

- Anschließen des Mikrocontrollers an die Leiterstruktur, die elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Schaltungsanordnung eine von dem Mikrocontroller erfaßbare Kennung bereitgestellt ist,
- erstmaliges Bestromen der Schaltungsanordnung,
- Erfassen der bei der Bestromung durch die Leiterstruktur bereitgestellten Kennung durch den Mikrocontroller,
- Ablegen der von dem Mikrocontroller erfaßten Kennung in einem dem Mikrocontroller zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher,
- Vergleichen der bei jeder weiteren Bestromung der Schaltungsanordnung von der Leiterstruktur bereitgestellten und von dem Mikrocontroller erfaßten Kennung mit der bei der ersten Bestromung in dem Datenspeicher hinterlegten und
- bei fehlender Übereinstimmung zwischen der aktuell erfaßten Kennung und der in dem Datenspeicher hinterlegten Kennung Ausgabe eines Fehlerbefehls, durch den ein weiterer Betrieb des Mikrocontrollers verhindert wird.

Bei der beanspruchten Schaltungsanordnung umfaßt die Leiterstruktur elektrische und/oder elektronische Komponenten, durch die bei einer Bestromung der Schaltungsanordnung eine Kennung bereitgestellt ist. Die Kennung ist dergestalt konzipiert, daß diese von dem Mikrocontroller erfaßbar ist. Nach einer körperlichen Ausbildung der Schaltungsanordnung durch elektrisches Verbinden des Mikrocontrollers mit der Leiterstruktur wird diese Kennung von dem Mikrocontroller bei einem ersten Bestromungsvorgang erfaßt und in einem dem Mikrocontroller zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher abgelegt. Durch diese Maßnahme ist der Mikrocontroller mit der Leiterstruktur der Schaltungsanordnung verheiratet. Bei jedem erneuten Bestromungsvorgang wird naturgemäß die Kennung der Leiterstruktur generiert, von dem Mikrocontroller im Rahmen seines Steueralgorithmus erfaßt und, bevor dieser seinen eigentlichen Betrieb aufnimmt, mit der in dem Datenspeicher abgelegten Kennung verglichen. Nur wenn die aktuell erfaßte Kennung (IST-Kennung) mit der zuvor hinterlegten Kennung (SOLL-Kennung) übereinstimmt, wird von dem Controller die gewünschte, gegebenenfalls benutzerseitig gewünschte Aktion ausgeführt. Unterscheidet sich die IST-Kennung von der SOLL-Kennung, wird ein Fehlerbefehl ausgegeben, durch den ein weiterer Betrieb des Mikrocontrollers zum Durchführen der gewünschten Aktion verhindert ist. Folglich wird die gewünschte Aktion nicht durchgeführt.
Die von der Leiterstruktur jeweils bereitgestellte Kennung ist zweckmäßigerweise einzigartig, so daß die Kennung von Leiterstrukturen bei parallelen Modellen jeweils unterschiedlich ist. Durch eine solche Schaltungsanordnung bzw. durch ein solches Verfahren ist somit ausgeschlossen, daß die Leiterstruktur einer ersten Schaltungsanordnung mit dem Mikrocontroller einer zweiten Schaltungsanordnung betrieben werden kann.
In einfacher Weise läßt sich eine solche Kennung beispielsweise durch eine Spannungscodierung ausbilden, indem die Leiterstruktur ein oder mehrere Spannungsteiler aufweist und die Kennung durch die unterschiedlichen Spannungswerte oder auch durch den Teilungskoeffizienten definiert ist. Unterschiedliche Modelle, etwa Kraftfahrzeuge, die mit einer solchen Schaltungsanordnung ausgerüstet werden sollen, weisen zur Bereitstellung unterschiedlicher Kennungen unterschiedliche Spannungsteiler bzw. solche mit unterschiedlichen Teilungsverhältnissen auf. Eine Codierung ist ebenfalls auf einfache Weise durch Ausbilden eines oder mehrerer Schwingkreise, beispielsweise von RC-Schwingkreisen oder durch Einsatz von Kondensatoren oder Kondensatoranordnungen möglich, wobei diese beispielhafte Aufzählung von Möglichkeiten, eine Kennung bereitzustellen, nicht abschließend ist. Auch eine Kombination unterschiedlicher elektronischer Bauelemente zur Bereitstellung einer Identitätskennung ist möglich.
Bei Vorsehen einer Spannungscodierung durch Ausbilden eines oder mehrerer Spannungsteiler kann die Leiterstruktur als integrierte Schaltung, beispielsweise als Hybrid aufgebaut sein. Bei derartig aufgebauten Leiterstrukturen werden die darin integrierten Widerstände zum Ausbilden der Spannungsteiler durch einen Laservorgang codiert, wobei im Herstellungsprozeß bei einer solchen Codierung vorgesehen ist, jede Leiterbahnstruktur bezüglich der zur Bereitstellung der Kennung vorgesehenen Widerstände unterschiedlich zu kodieren.
Um eine manipulative Erkennung der Leiterstrukturen, insbesondere der zum Bereitstellen der Kennung vorgesehenen zu erschweren, ist es zweckmäßig, eine solche Leiterstruktur als Multilayermodul mit in mehreren übereinander liegenden Ebenen angeordneten Leiterbahnstrukturen auszubilden.
Ein Manipulationsschutz kann wirksam zusätzlich dadurch herbeigeführt werden, daß der Mikrocontroller und/oder die gesamte Schaltungsstruktur einschließlich Mikrocontroller durch mechanisch wirksame Mittel ausbaugeschützt ist. Dies kann beispielsweise durch eine Kapselung des Mikrocontrollers erfolgen. Insbesondere bei Ausbilden eines Hybrides, auf dem der Mikrocontroller angeordnet ist, ist eine Kapselung etwa durch ein Wirbelsinterverfahren zweckmäßig, da bei einer versuchten Zerstörung des gesinterten Mantels der Mikrocontroller unweigerlich zerstört werden würde.
Die beanspruchte Schaltungsanordnung ist ebenso wie das beanspruchte Verfahren in vorteilhafter Art und Weise zum Schutze sicherheitsrelevanter Einrichtungen in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise zum Schutz des elektronischen Zentralsteuergerätes oder auch anderer sicherheitsrelevanter elektronischer Einrichtungen, die einen Mikrocontroller umfassen, einsetzbar.
Bei einem Einsatz dieser Schaltungsanordnung bei Kraftfahrzeugen zur Erhöhung der Diebstahlsicherheit kann auf diese Weise wirksam verhindert werden, daß einzelne Mikroprozessoren durch solche aus Fremdfahrzeugen überbrückt werden, um auf diese Weise einen elektronischen Aktor, beispielsweise ein elektronisches Zentralsteuergerät oder auch einen elektronischen Zündanlaßschalter bedienen zu können. Ein von seiner Leiterstruktur entfernter Mikrocontroller ist somit unbrauchbar. Im umgekehrten Falle kann die Leiterstruktur auch nicht mit einem Mikrocontroller aus einer anderen Schaltungsanordnung betrieben werden, dessen nicht flüchtiger Speicher mit einer anderen Kennung bereits gesetzt ist.

Claims

1. Schaltungsanordnung, umfassend eine elektrische und/oder elektronische Komponenten aufweisende Leiterstruktur und einen der Leiterstruktur zugeordneten und mit dieser elektrisch verbundenen Mikrocontroller, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Schaltungsanordnung eine von dem Mikrocontroller erfaßbare Kennung bereitgestellt ist, die nach einem erstmaligen Erfassen durch den Mikrocontroller in einem dem Mikrocontroller zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher abgelegt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung der Kennung der Leiterstruktur eine Spannungscodierung durch Ausbilden eines oder mehrerer Spannungsteiler vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung der Kennung der Leiterstruktur eine Codierung durch einen Schwingkreis, etwa einen RC-Schwingkreis oder eine Schwingkreisanordnung, etwa eine RC-Schwingkreisanordnung vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung der Kennung der Leiterstruktur eine Codierung durch einen Kondensator oder eine Kondensatoranordnung vorgesehen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Mikrocontroller zugeordnete Leiterstruktur als integrierte Schaltung ausgelegt ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Mikrocontroller zugeordnete Leiterstruktur als Hybrid aufgebaut ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur als Multilayermodul mit in mehreren übereinander liegenden Ebenen angeordneten Leiterbahnstrukturen ausgebildet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller mit der Leiterstruktur eine gegenständliche Einheit bildet.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller durch zusätzliche mechanisch wirksame Mittel ausbaugeschützt ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung Teil einer sicherheitsrelevanten Einrichtung in einem Kraftfahrzeug ist.

11. Verfahren zum Zuordnen eines Mikrocontrollers zu einer Leiterstruktur, umfassend folgende Schritte:

- Anschließen des Mikrocontrollers an die Leiterstruktur, die elektrische und/oder elektronische Komponenten umfaßt, durch die bei einer Bestromung der Schaltungsanordnung eine von dem Mikrocontroller erfaßbare Kennung bereitgestellt ist,

- erstmaliges Bestromen der Schaltungsanordnung,

- Erfassen der bei der Bestromung durch die Leiterstruktur bereitgestellten Kennung durch den Mikrocontroller,

- Ablegen der von dem Mikrocontroller erfaßten Kennung in einem dem Mikrocontroller zugeordneten, nicht flüchtigen Datenspeicher,

- Vergleichen der bei jeder weiteren Bestromung der Schaltungsanordnung von der Leiterstruktur bereitgestellten und von dem Mikrocontroller erfaßten Kennung mit der bei der ersten Bestromung in dem Datenspeicher hinterlegten und

- bei fehlender Übereinstimmung zwischen der aktuell erfaßten Kennung und der in dem Datenspeicher hinterlegten Kennung Ausgabe eines Fehlerbefehls, durch den ein weiterer Betrieb des Mikrocontrollers verhindert wird.