CH646289A5

CH646289A5 - Schaltung zur ausloesung der rueckstellung eines mikro-prozessors.

Info

Publication number: CH646289A5
Application number: CH165780A
Authority: CH
Inventors: Otto Leuthold; Andreas Brugger; Marcel Geiser
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1980-03-03
Filing date: 1980-03-03
Publication date: 1984-11-15
Also published as: DE3106869C2; DE3106869A1

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückstellschaltung der anfangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher nicht nur das Ausfallen und Wiederkehren der Versorgungsspannung, sondern auch jede Störung im normalen Ablauf des Programms des Mikro-Prozessors oder das Absinken der Versorgungsspannung unter das Niveau, wo die Funktionsweise des nP gestört wird, ein die Auslösung der Rückstellung bewirkendes Signal erzeugt. Dieses soll beim Wiedereinschalten der Versorgungsspannung als Rückstellsignal für die Initialisierung des Mikro-Prozessors dienen. Die Dauer des Rückstellsignals nach Einschalten der Versorgungsspannung soll wählbar sein.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den restlichen Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielsweise erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema für eine Rückstellschaltung eines Mikro-Prozessors;

Fig. 2 eine ausführliche Schaltung für die Schaltung nach Fig. 1 und

Fig. 3 Spannungs-/Zeitdiagramme.

Die Blockschaltung nach Fig. 1 zeigt eine durch eine Überwachungsschaltung 1 beeinflussbare Oszillatorschaltung 2, welche einen Kondensator 3 enthält und die Rückstellung eines nichtgezeichneten Mikro-Prozessors bewirken kann. Die Überwachungsschaltung 1 wird bei normalem Programmablauf im Mikro-Prozessor durch von diesem erzeugte Rechteckimpulse UE angesteuert. Die Überwachungsschaltung 1 erzeugt in diesem Fall Spannungen, welche die periodisch wechselnde Ladung des Kondensators 3 in der nach Erreichen einer einstellbaren Schwelle freischwingenden Oszillatorschaltung 2 beeinflussen und dadurch die Entstehung eines Rückstellsignals R=L an ihrem Ausgang unterdrücken. Beim Ein- und Ausschalten der Versorgungsspannung und bei sonstigem Ausbleiben der Rechteckimpulse UE des Mikro-Prozessors wirddagegen durch die Oszillatorschaltung 2 ein Rückstellsignal R=L erzeugt, bevor der Mikro-Prozessor wieder seine normale Tätigkeit aufnimmt.

In Fig. 2 ist eine ausführliche Schaltung zur Erzeugung des Rückstellsignals R=L dargestellt, welche die Einzelteile der Überwachungsschaltung 1 und der Oszillatorschaltung 2 zeigt. Die Überwachungsschaltung 1 besteht aus einem mit dem Eingang verbundenen Kondensator 4, einem Widerstand 5 und einer Diode 6. Der Widerstand ist einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 4 und der Diode 6 und andererseits mit der Leitung für die Versor

gungsspannung Vcc verbunden. Die mit der Anode der Diode 6 verbundene Leitung ist an den Eingang der Oszillatorschaltung 2 angeschlossen.

Die Oszillatorschaltung 2 enthält ein Halbleiterelement in Form eines Komparators 7 mit «open collector»-Ausgang, dessen Ausgangsleitung 8 das Rückstellsignal R = L ausgeben kann. Ein durch Widerstände 9 und 10 gebildeter Spannungsteiler zwischen der Spannungsversorgungsleitung Vcc und der Nulleitung 0 ist mit einem nichtinvertierenden + Eingang des Komparators 7 verbunden. Ein invertierender — Eingang des Komparators 7 ist mit dem Verbindungspunkt 11 eines mit der Diode 6 verbundenen Widerstandes 12 mit dem einseitig an die Spannungsversorgungsleitung Vcc angeschlossenen Kondensator 3 und eines mit dem Ausgang des Komparators 7 verbundenen weiteren Widerstands 13 zusammengeschaltet. Ein weiterer Widerstand 14 verbindet den nichtinvertierenden + Eingang mit dem Ausgang des Komparators 7. Schliesslich ist ein Widerstand 15 zwischen den Ausgang des Komparators 7 und die Leitung für die Versorgungsspannung VCc geschaltet.

Die Funktion der Schaltungen nach Fig. 1 und 2 wird nachstehend anhand der Diagramme nach Fig. 3 ausführlicher erklärt. Der Komparator 7 bildet mit seinen Schaltelementen einen astabilen Multivibrator. Seine Repetitionsfre-quenz wird durch die Zeitkonstante x von beispielsweise 30 ms des Kondensators 3 und im wesentlichen vom Widerstand 13 und der Schwellenspannung Us bestimmt. Der Oszillator 2 schwingt bei eingeschalteter Versorgungsspannung VCc> sobald die Spannung U, zwischen der Nulleitung 0 und dem am Kondensator 3 angeschlossenen Verbindungspunkt 11 mit dem invertierenden — Eingang des Komparators 7 einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Dadurch wird die Ladung des Kondensators 3 dauernd verändert. Solange die Oszillatorschaltung 2 ungestört schwingt, ist ein Signal R=H am Ausgang des Komparators 7 dauernd vorhanden. Beim ungestörten Arbeiten des Mikro-Prozessors erzeugt dieser nach Ablauf der normalen Dauer des Rückstellsignals R=L eine Rechteckspannung UE mit einer Repetitionsfrequenz, die ein Vielfaches derjenigen der Oszillatorschaltung 2 ist. Die dem Eingang der Überwachungsschaltung 1 zugeführten Rechteckimpulse UE erzeugen in dieser ein Ausgangssignal, das in der Oszillatorschaltung 2 die Abgabe eines Rückstellsignals R=L unterbindet. Dabei können verschiedene Zustände unterschieden werden, wie nachfolgend anhand der drei Phasen A, B und C der Fig. 3 erklärt wird.

Beim Einschalten der Versorgungsspannung Vcc steigt in der Phase A die Spannung U ] am Verbindungspunkt 11 des Kondensators 3 mit dem invertierenden — Eingang des Komparators 7 und die Schwellenspannung Us am nichtinvertierenden + Eingang an. Während dieser Phase bleibt die Rückstelleitung 8 tief. Sobald die Spannung U[ unterhalb der Spannung Us fallt, setzen die Schwingungen der Oszillatorschaltung 2 ein, durch welche der Kondensator 3 periodisch seine Ladung ändert. Am Ausgang des Komparators 7 erscheint das Rückstellsignal R=L mit der Zeitdauer von beispielsweise 30 ms. Nach dem inzwischen erfolgten ungestörten Anschwingen der Taktspannungen des Mikro-Prozessors beginnt dieser zu arbeiten, was durch das Erscheinen der Rechteckimpulse UE an seinem mit dem Eingang der Über-

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wachungsschaltung 1 verbundenen Ausgang angezeigt wird. Diese werden durch den Kondensator 4 in der Überwachungsschaltung 1 differenziert, durch die Diode 6 gleichgerichtet und sie erzeugen am Ausgang der entsprechend polarisierten Diode 6 Spannungen, die die Wechselspannungen U! am Kondensator 3 des schwingenden Komparators stören. Dadurch wird der Kondensator 3 bei jedem Eingangsimpuls UE um einen gewissen Betrag geladen. In der Folge wird keine genügend hohe Spannung U, für die Erzeugung des Rückstellsignals R = L durch den Komparator 7 mehr erreicht, solange der ungestörte Programmablauf des Mikro-Prozessors gewährleistet ist. In dieser Periode ist nämlich die Schwellenspannung Us über die Spannung Uj um ein geringes zusätzlich erhöht.

Bei kurzzeitigem Absinken der Versorgungsspannung Vcc unter einen kritischen Wert am Anfang der Phase B der Fig. 3 bleiben die Quittiersignale vom Mikro-Prozessor aus. Das hat zur Folge, dass der Komparator 7 das Rückstellsignal R = L erzeugt, welches während der Dauer x = 30 ms aufrechterhalten wird. Dadurch wird der Mikro-Prozessor gesperrt. Wenn unterdessen die Versorgungsspannung VCc wieder auf den normalen Wert angestiegen ist, wird nach Ablauf der Dauer x = 30 ms durch das Verschwinden des Rückstellsignals R = L der Mikro-Prozessor wieder freigegeben. Er erzeugt bei einwandfreiem Programmablauf die Rechtecksignale UE an seinem Ausgang. Die Signale aus der Überwachungsschaltung 1 erniedrigen periodisch die Spannung Uj und die Schwellenspannung Us wird soweit erhöht, dass die Erzeugung des Rückstellsignals R=L durch den Komparator 7 verhindert wird.

Wenn der Spannungsunterbruch dagegen länger dauert, sind alle Schaltungen samt dem Mikro-Prozessor stillgelegt und der Kondensator 3 entlädt sich in kurzer Zeit vollständig. Nach dem Wiederkehren der Versorgungsspannung Vcc erfolgt eine neue Rückstellung wie am Anfang der Phase A und anschliessend der normale Ablauf des Programms des Mikroprozessors.

Bei einer Störung im Programmablauf des Mikro-Prozes-sors steigt gemäss Phase C der Fig. 3 ebenfalls durch das Ausbleiben der Rechteckimpulse UE des Mikro-Prozessors und der Impulse der Überwachungsschaltung 1 die Spannung U! am Kondensator 3 über die Schwellenspannung Us. Damit löst der Komparator 7 das Rückstellsignal R=L aus, das solange anhält, als die Störung des Mikro-Prozessors andauert. Nach deren Ende nach der Phase C erscheinen die Rechteckimpulse UE wieder, die Spannung Ui wird unter die Schwellenspannung Us erniedrigt und die Erzeugung des Rückstellsignals R = L durch den Komparator 7 bis zur nächsten Störung unterdrückt.

Somit erlaubt die Schaltung nach Fig. 1 und 2 die Erzeugung eines Rückstellsignals"Et=L für den angeschlossenen Mikro-Prozessor bei jedem Einschalten und Verschwinden der Versorgungsspannung Vcc unter einen bestimmten Wert und bei jeder Störung im Programmablauf des Mikro-Prozessors. Das Rückstellsignal R=L ist genügend lang, so dass das einwandfreie Anschwingen der Taktspannung im Mikro-Prozessor und dessen Programmablauf nach dieser Periode ermöglicht wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltung zur Auslösung der Rückstellung eines Mikroprozessors, bei welcher durch die Ladung eines Kondensators die Rückstellung ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung im Kondensator (3) bei vorhandener Versorgungsspannung (Vcc) nach Erreichen eines Grenzwertes periodisch verändert wird und dadurch ein Rückstellsignal (R) von bestimmter Dauer (x) erzeugt wird und dass nach Ablauf der Dauer (x) das Rückstellsignal (R) durch eine der Aufladung des Kondensators (3) entgegenwirkende Spannung unterdrückt wird, solange keine Störung der Versorgungsspannung (Vcc) oder des normalen Programmablaufs des Mikro-Prozessors auftritt.
2. Schaltung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Überwachungsschaltung (1) und eine den Kondensator (3) enthaltende Oszillatorschaltung (2) umfasst.
3. Schaltung nach Patentanspruch 2 für einen Mikro-Pro-zessor, der bei normalem Ablauf des Programmes Rechteckimpulse (UE) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (1) durch die beim normalen Ablauf des Programms des Mikro-Prozessors in diesem erzeugte Rechteckimpulse (UE) angesteuert wird und dass diese Schaltung an ihrem Ausgang durch Differenzierung und Gleichrichtung dieser Rechteckimpulse (UE) erzeugte Impulse abgibt.
4. Schaltung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (3) in der Oszillatorschaltung (2) Bestandteil einer einen Komparator (7) enthaltenden Schaltung eines astabilen Multivibrators ist und dass die der periodischen Aufladung dieses Kondensators (3) entgegenwirkende Spannung am Ausgang der Überwachungsschaltung (1) abgenommen wird.
5. Schaltung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwellenspannung (Us) für den Komparator (7) durch einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen (9,10) zwischen den Leitungen für die Spannungsversorgung erzeugt wird und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen (9,10) mit einem nichtinvertierenden (+) Eingang des Komparators (7) verbunden ist.
6. Schaltung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Repetitionsfrequenz der Schwingungen der Oszillatorschaltung (2) und die Dauer des Rückstellsignals (R) durch die Zeitkonstante des mit einem invertierenden (—) Eingang des Komparators (7) verbunden und einseitig an die Leitung mit der Versorgungsspannung (VCc) angeschlossenen Kondensators (3) und im wesentlichen von einem an diesen angeschlossenen Widerstand (13) und der Schwellenspannung (Us) bestimmt ist.

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Bekanntlich müssen Mikro-Prozessoren bei der Inbetriebnahme und bei jedem Einschalten der Versorgungsspannung zurückgesetzt werden, um deren Zentraleinheit in einen defi- 55 nierten Ausgangszustand zu versetzen. Dies ist bei völlig autonom arbeitenden und schwer zugänglichen Geräten von besonderer Wichtigkeit. Zu diesem Zwecke besitzen die Mikroprozessoren einen Rückstelleingang, bei welchem der Rückstellvorgang durch ein Eingangssignal mit geeignetem Pegel 60 eingeleitet werden kann.

Es ist aus der Zeitschrift ELEKTRONIK 1979, Heft 24, Seite 76 bereits eine Schaltung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei welcher die nur schwach gesiebte Versorgungsspannung vor der Stabilisierungsmittels eines Widerstands abgegriffen und auf einen Kondensator übertragen wird. Beim Einschalten der Versorgungsspannung spricht ein erster Transistor an und schaltet einen dritten

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Transistor durch, welcher seinerseits das Rückstellsignal erzeugt. Beim Absinken der Versorgungsspannung unter einen einstellbaren Pegel wird ein zweiter Transistor durchgesteuert, welcher den dritten Transistor durchschaltet, so dass die Rückstellung der Zentraleinheit des Mikro-Prozessors erfolgen kann, bevor sich die Steuereingänge der Speicher ändern können.

Es sind zwar wahlweise auch Mikro-Prozessoren erhältlich, bei welchen beim Unterschreiten der normalen Versorgungsspannung oder bei deren Wiederkehr eine Rückstellung erfolgt. Dies ist jedoch in vielen Fällen gefährlich, besonders wenn eine Rückstellung bei nur geringem Absinken der Versorgungsspannung unter die Auslöseschwelle erfolgt und dadurch wichtige Funktionen von Steuerungen unterbrochen oder sogar verunmöglicht werden.

Es ist schliesslich auch bei Mini-Computern bekannt, ein Rückstellsignal zu erzeugen, wenn ein durch eine «watch dog»-(«Wachhund-») Schaltung erzeugtes Signal nicht quittiert wird. Der zu diesem Zwecke erforderliche hohe Aufwand kommt jedoch für Mikro-Prozessoren nicht in Frage.