Optimierung einer Softwarebibliothek für sicherheitsrelevante

4 Konzept und Implementierung 40
• Die internen Register werden für die Zwischenspeicherung der Daten für Berechnungen
in der CPU benötigt. Funktionieren diese nicht, z. B. existiert ein
Haftfehler, dann würde auch eine fehlerfreie CPU falsche Resultate liefern.
• Bei einer fehlerhaften CPU werden die Programme einfach falsch ausgeführt,
was eine große Gefährdung mit sich bringt.
• Im ROM werden Programme gespeichert, die von dem µController ausgeführt
werden. Sind richtige Programme falsch eingespeichert, wird das richtige Programm
falsch ausgeführt.
• Der Timer wird benötigt um das Zeitscheibenverfahren zu realisieren. Funktioniert
der Timer nicht richtig, so werden die Zeitscheiben falsch eingeteilt, was unvorhersehbare
Auswirkungen als Folge haben kann.
• Funktionieren die Eingänge oder Ausgänge eines µControllers nicht richtig und
sind an diese Sensoren und Aktuatoren angeschlossen, kann der µController die
Umgebung nicht richtig wahrnehmen, sowie seine Aufgabe nicht richtig ausführen,
z.B. Bewegen eines Roboterarms.
• Im RAM werden Daten, die für die Berechnung nicht gerade benötigt werden
zwischengespeichert. Existiert ein Fehler im RAM werden anschließend für die
Berechnung verfälschte Daten zurückgeliefert. Der RAM-Test wird als letzter gestartet,
weil er am meisten Zeit braucht und in Zeitscheiben ausgeführt wird.
Sind die Tests erfolgreich verlaufen, kann der µController „freigegeben“ werden. Im Betrieb
wird ein Hintergrundtest ausgeführt. Die Besonderheit dabei ist, dass nur CPU-,
Register-, Watchdog- und I/O-Tests vollständig ausgeführt werden, da diese schnell genug
sind. RAM- und ROM-Test sind hingegen rechnerisch mit großem Aufwand verbunden
und würden somit die Sicherheitsfunktion des µControllers gefährden, falls sie am
Stück ausgeführt wurden. Deswegen werden die Speichertests in Zeitscheiben ausgeführt,
was aber ihre Wirksamkeit nicht mindert.
4.1.2 Watchdog-Test
Konzept
Als Ausgangsposition für die Entwicklung des Watchdog(WD)-Tests wurde das Verfahren
des BGIA [SCH97] genommen. Der Test ist wie folgt definiert [vgl. DEMER]:
1. Eine Variable wird eingerichtet ( im Programm „getestet“).
2. WD wird initialisiert und gesetzt.
3. Es wird eine Funktion definiert, die länger dauert als der WD (im Programm
„wait_5ms“).
4. Kurz vor dem Eingreifen des WD wird die Variable invertiert („getestet=1“)
und nach dem Eingreifen wieder invertiert („getestet=0“).