CH627295A5

CH627295A5 - Device for process data processing by means of at least one microcomputer which is connected to a higher-level information processing system

Info

Publication number: CH627295A5
Application number: CH1219077A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Schaible; Hanspeter Senn; Bruno Stadler; Eugen Dipl Ing Tomanek; Hans Dipl Ing Winzenried
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1977-10-06
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1981-12-31
Also published as: FR2405514B1; DE2755822C3; DE2755822B2; SE438566B; DE2759612C2; SE7810456L; FR2405514A1; DE2755822A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Prozessdatenverarbeitung mit mindestens einem Mikrocomputer, der mindestens eine Zentralverarbeitüngseinheit sowie Zuordnermittel für die Adressenübertragung, Programmspeichermittel für die Operationssteuerung und Arbeits- bzw. Zwischenspeichermittel für die Datenumsetzung umfasst und der mit einer Schnittstelle für den Adressen- und Datenaustausch mit einem übergeordneten Informationsverarbeitungssystem verbunden ist.

Prozessdatenverarbeitungseinrichtung der vorgenannten Art gehören zum allgemein bekannten Stand der Technik, wie er zur Steuerung und Regelung von Verfahrensabläufen verschiedenster Art angewendet wird. Dabei sind mit den vom Verfahren anfallenden Signalen bzw. davon abgeleiteten Daten zahlreiche unterschiedliche arithmetische oder logische Operationen auszuführen. Die eigentlichen Verknüpfungsschritte werden dabei von der Zentralverarbeitüngseinheit auszugeführt, jedoch unter steuernder Wirkung von Programmspeichern. Diese enthalten einerseits geschlossene Unterprogramme und andererseits übergeordnete Verknüpfungsprogramme entsprechend der gewünschten Gesamtfunktion. Die Programmierung dieser Speicher entsprechend dem jeweiligen Verknüpfungsprogramm ist nach dem derzeitigen Stand der Technik eine vergleichsweise komplizierte und aufwendige, vor allem aber dem Anwender fernstehende Arbeit, für die meist Spezialkräfte herangezogen werden müssen. Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Einrichtung zur Prozessdatenverarbeitung, die sich durch einfache und anwendernahe Programmierbarkeit der Verknüpfungsspeicher auszeichnet. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Bei einer solchen Struktur des Mikrocomputers lassen sich die einzelnen Verknüpfungseinheiten leicht und übersichtlich entsprechend der gewünschten Funktion zusammenstellen, deren Art durch die Operatoradresse und deren Komponenten durch fest zugeordnete Operanden- und Ergebnisadressen gekennzeichnet sind. Es lassen sich z.B. Verknüpfungseinheiten zusammenstellen, die einem Summierglied, einem Schaltglied oder auch komplexeren Gebilden wie Reglern und dergleichen entsprechen. Die Verknüpfungsprogrammierung kann dann ohne Schwierigkeit vom Anwender vorgenommen werden, wobei lediglich noch die mit der Schnittstelle auszutauschenden Adressen und Daten für die Ein- und Ausspeicherung festzulegen sind.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Parameter bequem durch mehr oder weniger lange Betätigung oder auch Fernsteuerung der Zähler für den Adressgenerator und für den Datengenerator identifiziert und hinsichtlich ihres Datenwertes geändert werden. Dabei empfiehlt sich insbesondere die Verwendung von Auf-Abzählern.

Die Erfindung wird weiter anhand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt:

Fig. 1 das Prizipschaltbild eines Mikrocomputers mit der zugehörigen Schnittstelle,

Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines durch Programmspeicher gebildeten Reglers als Ausführungsbeispiel einer Funktionseinheit und

Fig. 3Was Prinzipschaltbild einer Parameterquelle mit zugehöriger Schnittstelle.

Der in Fig. 1 dargestellte Mikrocomputer MC ist an einen lokalen Bus, einen sogenannten Etagenbus EBUS angeschlossen, der die Schnittstelle für den Informationsaustausch mit einem übergeordneten System bildet. Der lokale Bus umfasst je eine mehradrige Leitung Ea für Adressen, Eda für binärcodierte Daten aus Analogquellen und Edb für Binärdaten. Ein nicht dargestellter Buskoordinator beaufschlagt die Adressleitung Ea zyklisch mit dem Gesamtbestand der verwendeten Adressen, während die Zuordnung zu den betreffenden Daten durch synchrone Zuschaltung von Sendern bzw. Empfängern an die Datenleitungen Eda bzw. Edb gegeben ist. Unser Adressen werden im vorliegenden Zusammenhang alle Kenndaten für bestimmte Informationen verstanden, also z. B. Speicherplatzadressen zur Kennzeichnung von Speicherplätzen, Datenadressen zur Kennzeichnung von Daten, worunter hier im allgemeinen Operanden, Parameter und Ergebnisse von Verknüp-Fungsoperationen zu verstehen sind, aber auch Operatoradressen zur Kennzeichnung von logischen oder arithmetischen Operationen.

Unter den zyklisch ablaufenden Adressen ist diejenige Gruppe, die für die Übertragung von Daten in den lokalen Bus vorgesehen ist, durch besondere Voradressen oder Adressbestandteile gekennzeichnet. Diese werden von einem an Ea

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angeschlossenen Eingabe-Ausgabe-Umschal ter EAS detektiert und zur Lesesteuerung von Datenspeichern RAMi und RAM2 verwendet. Für den übrigen Teil der Adressen sind die Speicher im Schreibbetrieb, übernehmen also die den jeweils vorhandenen Adressen entsprechenden Daten aus den Leitungen Eda, Edb. Die auf Ea vorhandenen Adressen werden, für Analogdaten und Binärdaten gesondert, durch programmierbare Festspeicher EPROMi und EPROMz detektiert und - im allgemeinen nach Umcodierung - zur Kennzeichnung der gleichzeitig vorhandenen Daten an die Speicher RAMi, RAM2 gegeben, und zwar zur Kennzeichnung der Daten durch ihre Speicherplatzanordnung oder auch durch Einschreiben in Verbindung mit diesen Daten für die weitere Kennzeichnung.

Der Datenaustausch zwischen dem Mikrocomputer und dem lokalen Bus erfolgt in zwei gesonderten Zyklen, nämlich ein erster für die Übernahme vom Bus und ein späterer für die Übergabe in den Bus. Der Verkehr mit dem lokalen Bus EBUS erfolgt in der dargestellten Lage der verschiedenen adress-bzw. datenseitigen Umschalter der Speicher RAMi, RAM2, wobei Auslesen bzw. Einschreiben an den entsprechenden Steuereingängen WR der Speicher in Abhängigkeit vom Ein-gabe-Ausgabe-Umschalter EAS erfolgt. Im Arbeitsintervall des Mikrocomputers befinden sich die Umschalter in der bezüglich der dargestellten entgegengesetzten Lage, so dass die Speicher RAMi und RAM2 mit einem internen Adressbus IBUSa und einem internen Datenbus IBUSd verbunden ist. Gleichzeitig sind die Steuereingänge WR der Datenspeicher durch einen zusätzlichen Umschalter US von EAS auf einen entsprechenden Anschluss.der Zentralverarbeitüngseinheit CPU umgeschaltet, so dass der Schreib- und Leseverkehr innerhalb des Computers erfolgen kann. Die taktgerechte Steuerung der verschiedenen Umschalter erfolgt synchron mit den Buszyklen durch einen Taktzeitgeber TZ.

An die internen Buse IBUSa und IBUSd sind neben der Zentralverarbeitüngseinheit CPU ein Arbeitsspeicher RAM3, ein Unterprogrammspeicher PROM sowie ein Verknüpfungsspeicher EPROM3 angeschlossen. Wie im einzelnen nicht näher auszuführen ist, erfolgt die Datenverarbeitung innerhalb des Arbeitsintervalls durch Abruf von durch ihre Adressen gekennzeichneten Daten aus den Datenspeichern, Verknüpfung gemäss den in PROM und EPROM2 gespeicherten Befehlen sowie unter Zwischenspeicherung und dergleichen im Arbeitsspeicher RAM3.

Im Arbeitsintervall des Mikrocomputers werden die Speicherplätze des Verknüpfungsspeichers EPROM3 in vorgegebener Reihenfolge, z.B. in der natürlichen Reihenfolge der Speicherplatzadressen, vom internen Adressbus IBUSa aufgerufen und geben die entsprechenden Kenndaten für Operatoren, Operanden, gegebenenfalls Parameter und Ergebnisse, d.h. also die Operator- und Datenadressen im vorliegenden Sinne, an den internen Datenbus IBUSd. Der Arbeitszyklus des Computers ist also nach Ablauf und Inhalt durch die aufgerufene Speicheradressfolge und durch die zugehörigen Operator- und Datenadressen in Verbindung mit den in den Datenspeichern RAMi, RAM2 enthaltenen Daten selbst bestimmt. Demgemäss werden im Verknüpfungsspeicher Speicherplatzfolgen von jeweils aufeinanderfolgend aufgerufenen Speicherplätzen gebildet und je einer Funktionseinheit zugeordnet, die durch ihren Operator bzw. die Operatoradresse gekennzeichnet ist. Es kann sich also z.B. um Summiereinheiten, Differenzier- oder Integriereinheiten handeln, die jeweils einem einzigen Operator mit im allgemeinen mehreren Operanden und einem Ergebnis entsprechen. Durch Zusammenstellen einer solchen Speicherplatzfolge und Zuordnung der einzelnen Speicherplätze zu den gewünschten Kennzeichen bzw. Adressen, die von der Zentralverarbeitüngseinheit verstanden werden können, lassen sich also beliebige Funktionseinheiten verwirklichen. Weiterhin ergibt der Gesamtablauf der verschiedenen

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Funktionseinheits-Speicherplatzfolgen einen kombinierten Funktionsblock entsprechend einer komplexen Schaltung. Auf diese Weise lassen sich z.B. Funktionsblöcke wie Regler und dergleichen verwirklichen.

In Fig. 2 ist die Programmstruktur eines Reglers als Ausführungsbeispiel wiedergegeen. Es liegen innerhalb dieses Blockes sechs Funktionseinheiten vor, die jeweils durch ihren Operator bzw. die Operatoradresse gekennzeichnet sind, nämlich ein erstes Summierglied Rl, ein erstes Parameterglied P2, eine Integrator R3, eine zweites Parameterglied P4, ein Multiplikator R5 und ein zweites Summierglied R6. Die vorgenannten Symbole stehen für entsprechende Operatoradressen oder •kennzeichen, die jeweils im Speicherplatz 11 bzw. 21 bzw. 31 bzw. 41 bzw. 51 bzw. 61 des Verknüpfungsspeichers EPROM3 stehen und durch Aufruf der betreffenden Speicherplatzadresse ausgelesen werden. Die einzelnen Funktionseinheiten sind ferner je einer Speicherplatzfolge zugeordnet, wobei der Operator-Adressspeicherplatz immer der erste in dieser Folge ist und durch seinen Aufruf die gesamte Folge aktiviert wird. So umfassst die der Funktionseinheit Rl (Operator) zugeordnete Speicherplatzfolge die Speicherplatzadressen 11 bis 15, wobei in 12 und 13 die Eingangsoperandenadressen Dl 1 und DI2, in 14 eine rückgekoppelte Ergebnisadresse E6 und in 15 die Ergebnisadresse El der Einheit stehen. In den der Operatoradresse nachgeordneten Speicherplätzen können also z.B. Ergebnisadressen anderer Einheiten oder auch sonstige, schon innerhalb des gesamten Blockes vorgesehene Operanden- oder Parameteradressen stehen. Auf diese Weise spiegelt die Struktur der festen Speicherplatzuordnung zu den Adressen auch die Struktur des gesamten Funktionsblockes wieder.

Die Belegung und Zuordnung der weiteren Speicherplätze ergibt sich ohne weiteres aus Fig. 2, wobei die Operandenadressen mit D, die Parameteradressen mit P und die Ergebnisadressen mit E - jeweils gefolgt von der Nummer der Funktionseinheit - bezeichnet sind. Vor der betreffenden Operator- bzw. Datenadresse ist jeweils die Speicherplatzadresse angegeben, die sich in die Adressfolge der Funktionseinheit einfügt.

Die Verwirklichung der Funktionsverknüpfung mittels eines programmierbaren Speichers hat den Vorteil der leichten Handhabbarkeit und gegebenenfalls auch der Korrigierbarkeit. Grundsätzlich kommt jedoch auch eine Verwirklichung durch sonstige Zuordner wie Halbleiternetzwerke oder dergleichen in Betracht.

Der Aufbau einer Parameterquelle, die insbesondere im Rahmen eines Funktionsblockes nach Art von Fig. 2 vorteilhaft anwendbar ist, findet sich in Fig. 3. Die Parameterquelle PQ stehe hier beispielsweise mit einem lokalen Bus EBUS-in Verbindung, wobei die Parameter mit ihren Adressen in einem Speicher RAM4 enthalten sind. Für unveränderte Parameterwerte genügt hierfür ein programmierbarer Festspeicher, jedoch ist im vorliegenden Fall für die Parameterverstellung ein Schreib-Lesespeicher vorgesehen. Für das Einschreiben veränderter Parameterwerte für bestimmte Adressen sind ein Adressgenerator AG und ein Datengenerator DG vorgesehen, die ihrerseits durch Laufzähler Zi bzw. Z2 gesteuert werden. Es handelt sich vorteilhaft um Auf-Abzähler, deren Lauf in der einen oder anderen Richtung durch je einen zugehörigen, externen Steuereingang H (hoch) bzw. T (tief) freigebbar ist. Für Handverstellung können hierfür Tasten vorgesehen werden, andererseits kommt auch eine Fernsteuerung in Betracht, z.B. über entsprechende Anschlüsse an den Datenbus. Adresse und damit Identität des jeweils zu verstellenden Parameters sowie jeweils verwirklichter Dateninhalt können an entsprechenden Anzeigevorrichtungen AA (Adresse) bzw. AD (Daten) beobachtet werden.

Als besonders zweckmässig hat es sich erwiesen, die Laufzähler mit einer veränderlichen, von der jeweiligen Betäti-gungs- oder Einschaltdauer abhängigen Zählgeschwindigkeit

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zu versehen, was durch übliche Schaltungsmittel leicht erreichbar ist, etwa mit Hilfe von über Zeitglieder in ihrer Pulsfrequenz steuerbaren Zählimpulsgeneratoren. Bei kurzem Antippen der T astschalter wird z. B. eine vergleichsweise niedrige

Zählgeschwindigkeit, d.h. Verstellgeschwindigkeit eingeschaltet, wie sie für eine Feineinstellung zweckmässig ist, während längerer Tastendruck zu einer höheren Verstellgeschwindigkeit zur Überwindung grösserer Wertdifferenzen führt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

627295 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Prozessdatenverarbeitung, mit mindestens einem Mikrocomputer, der mindestens eine Zentralverar-beitungseinheit sowie Zuordnermittel für die Adressenübertragung, Programmspeichermittel für die Operationssteuerung und Arbeits- bzw. Zwischenspeichermittel für die Datenumsetzung umfasst und der an eine Schnittstelle für den Adressen* und Datenaustausch mit einem übergeordneten Informationsverarbeitungssystem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster programmierbarer Zuordner (EPROMi, EPROM2) für die Auswahl der von dem Mikrocomputer (MC) mit der Schnittstelle (EBUS) auszutauschenden Adressen und Daten sowie wenigstens ein zweiter programmierbarer Zuordner (EPROM3) für die Bestimmung und gegenseitige Zuordnung und Operator- sowie Operanden- und Ergebnisadressen vorgesehen sind und dass der zweite Zuordner (EPROM3) für die Bildung wenigstens einer Verknüpfungseinheit aus einer Operatoradresse (Rl), mindestens einer Operandenadresse (Dl 1, DU Dh) und einer Ergebnisadresse (El) durch feste gegenseitige Zuordnung ausgelegt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zuordner (EPROM3) als programmierbarer Festspeicher ausgebildet ist, in dem jeder Funktionseinheit eine Speicherplatzfolge (11,12,13,14,15) zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede einer Funktionseinheit zugeordnete Speicherplatzfolge durch Aufruf des Operator-Adressspeicherplatzes (11) aktivierbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, mit mindestens einem Mikrocomputer, der über eine Schnittstelle für den Adress- und Datenaustausch mit mindestens einer einstellbaren, bezüglich der Datenverarbeitung konstante Daten liefernden Quelle, im folgenden Parameterquelle genannt, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterquelle (PQ) wenigstens einen Schreib-Lesespeicher (RAM-t) mit einer adressierbaren Schreib- und Lesesteuerung, einen durch einen Zähler (Zi) steuerbaren Adressgenerator (AG) sowie einen ebenfalls durch einen Zähler (Z2) steuerbaren Datengenerator (DG) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterquelle (PQ) für die Steuerung des Adressgenerators (AG) und/oder des Datengenerators (DG) einen Auf-Abzähler mit einem externen Aufzähl-Steuereingang (H) und einem Abzähl-Steuereingang (T) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerung des Adressgenerators (AG) und/oder des Datengenerators (DG) ein Zähler vorgesehen ist, dessen Zählgeschwindigkeit mit der jeweiligen Zähleinschaltdauer kontinuierlich oder stufenweise zunimmt.