CH646289A5

CH646289A5 - CIRCUIT TO RELEASE A MICRO PROCESSOR.

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: DE3106869A1; DE3106869C2

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. The invention has for its object to provide a reset circuit of the type mentioned, in which not only the failure and return of the supply voltage, but also any disturbance in the normal course of the program of the microprocessor or the supply voltage drops below the level where the functioning of the nP is disturbed, a signal which triggers the reset is generated. This should serve as a reset signal for the initialization of the microprocessor when the supply voltage is switched on again. The duration of the reset signal after switching on the supply voltage should be selectable.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den restlichen Patentansprüchen angegeben. The invention is defined in claim 1. Further advantageous embodiments are specified in the remaining claims.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielsweise erläutert. The invention is explained for example with the aid of a drawing.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 ein Blockschema für eine Rückstellschaltung eines Mikro-Prozessors; Figure 1 is a block diagram for a reset circuit of a microprocessor.

Fig. 2 eine ausführliche Schaltung für die Schaltung nach Fig. 1 und Fig. 2 shows a detailed circuit for the circuit of FIG. 1 and

Fig. 3 Spannungs-/Zeitdiagramme. Fig. 3 voltage / time diagrams.

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. The block circuit according to FIG. 1 shows an oscillator circuit 2 which can be influenced by a monitoring circuit 1 and which contains a capacitor 3 and which can cause a microprocessor (not shown) to be reset. The monitoring circuit 1 is controlled during normal program execution in the microprocessor by rectangular pulses UE generated by it. In this case, the monitoring circuit 1 generates voltages which influence the periodically changing charge of the capacitor 3 in the oscillator circuit 2 which oscillates freely after reaching an adjustable threshold and thereby suppress the generation of a reset signal R = L at its output. On the other hand, when the supply voltage is switched on and off and the rectangular pulses UE of the microprocessor fail to appear, a reset signal R = L is generated by the oscillator circuit 2 before the microprocessor resumes its normal activity.

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 2 shows a detailed circuit for generating the reset signal R = L, which shows the individual parts of the monitoring circuit 1 and the oscillator circuit 2. The monitoring circuit 1 consists of a capacitor 4 connected to the input, a resistor 5 and a diode 6. The resistor is on the one hand with the connection point between the capacitor 4 and the diode 6 and on the other hand with the line for the supply

gungsspannung Vcc verbunden. Die mit der Anode der Diode 6 verbundene Leitung ist an den Eingang der Oszillatorschaltung 2 angeschlossen. voltage Vcc connected. The line connected to the anode of the diode 6 is connected to the input of the oscillator circuit 2.

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. The oscillator circuit 2 contains a semiconductor element in the form of a comparator 7 with an “open collector” output, the output line 8 of which can output the reset signal R = L. A voltage divider formed by resistors 9 and 10 between the voltage supply line Vcc and the zero line 0 is connected to a non-inverting + input of the comparator 7. An inverting input of the comparator 7 is connected to the connection point 11 of a resistor 12 connected to the diode 6 with the capacitor 3 connected on one side to the voltage supply line Vcc and a further resistor 13 connected to the output of the comparator 7. Another resistor 14 connects the non-inverting + input to the output of the comparator 7. Finally, a resistor 15 is connected between the output of the comparator 7 and the line for the supply voltage VCc.

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. The function of the circuits according to FIGS. 1 and 2 is explained in more detail below with reference to the diagrams according to FIG. 3. The comparator 7 forms an astable multivibrator with its switching elements. Its repetition frequency is determined by the time constant x of, for example, 30 ms of the capacitor 3 and essentially by the resistor 13 and the threshold voltage Us. The oscillator 2 oscillates when the supply voltage VCc is switched on as soon as the voltage U between the zero line 0 and the connection point 11 connected to the capacitor 3 to the inverting input of the comparator 7 exceeds a certain limit value. As a result, the charge on the capacitor 3 is changed continuously. As long as the oscillator circuit 2 oscillates undisturbed, a signal R = H is continuously present at the output of the comparator 7. When the microprocessor is working undisturbed, after the normal duration of the reset signal R = L, the microprocessor generates a square-wave voltage UE with a repetition frequency that is a multiple of that of the oscillator circuit 2. The square-wave pulses UE fed to the input of the monitoring circuit 1 generate an output signal in the latter, which prevents the output of a reset signal R = L in the oscillator circuit 2. Different states can be distinguished, as will be explained below with reference to the three phases A, B and C of FIG. 3.

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- When the supply voltage Vcc is switched on, the voltage U] at the connection point 11 of the capacitor 3 with the inverting - input of the comparator 7 and the threshold voltage Us at the non-inverting + input increase in phase A. The reset line 8 remains deep during this phase. As soon as the voltage U [falls below the voltage Us, the oscillations of the oscillator circuit 2 start, by means of which the capacitor 3 periodically changes its charge. The reset signal R = L appears at the output of the comparator 7 with a duration of 30 ms, for example. After the undisturbed oscillation of the clock voltages of the microprocessor has started, the microprocessor begins to work, which is caused by the appearance of the rectangular pulses UE at its

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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. monitoring circuit 1 connected output is displayed. These are differentiated by the capacitor 4 in the monitoring circuit 1, rectified by the diode 6 and they generate at the output of the correspondingly polarized diode 6 voltages that the AC voltages U! interfere at the capacitor 3 of the oscillating comparator. As a result, the capacitor 3 is charged by a certain amount with each input pulse UE. As a result, a sufficiently high voltage U is no longer achieved by the comparator 7 for the generation of the reset signal R = L, as long as the undisturbed program sequence of the microprocessor is ensured. During this period, the threshold voltage Us is increased by a small additional amount via the voltage Uj.

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. If the supply voltage Vcc drops briefly below a critical value at the beginning of phase B in FIG. 3, the acknowledgment signals from the microprocessor are absent. As a result, the comparator 7 generates the reset signal R = L, which is maintained for the duration x = 30 ms. This locks the microprocessor. If, in the meantime, the supply voltage VCc has risen again to the normal value, the microprocessor is released again after the duration x = 30 ms by the disappearance of the reset signal R = L. If the program runs correctly, it generates the square-wave signals UE at its output. The signals from the monitoring circuit 1 periodically lower the voltage Uj and the threshold voltage Us is increased to such an extent that the generation of the reset signal R = L by the comparator 7 is prevented.

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. If, on the other hand, the voltage interruption lasts longer, all circuits including the microprocessor are shut down and the capacitor 3 discharges completely in a short time. After the return of the supply voltage Vcc, there is a new reset as at the beginning of phase A and then the normal execution of the program of the microprocessor.

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. In the event of a fault in the program flow of the microprocessor, according to phase C of FIG. 3, the voltage U! at the capacitor 3 via the threshold voltage Us. The comparator 7 thus triggers the reset signal R = L, which continues as long as the fault in the microprocessor persists. After their end after phase C, the square-wave pulses UE reappear, the voltage Ui is lowered below the threshold voltage Us and the generation of the reset signal R = L is suppressed by the comparator 7 until the next disturbance.

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. 1 and 2 thus enable a reset signal "Et = L to be generated for the connected microprocessor each time the supply voltage Vcc is switched on and disappears below a certain value and every time the microprocessor runs the program. The reset signal R = L is long enough so that the clock voltage in the microprocessor can start to flawlessly and its program run after this period.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

c c

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS

1. Circuit for triggering the reset of a microprocessor, in which the reset is triggered by the charging of a capacitor, characterized in that the charge in the capacitor (3) is changed periodically when a supply voltage (Vcc) is reached after a limit value has been reached, and thereby a reset signal (R) of a certain duration (x) is generated and that after the duration (x) the reset signal (R) is suppressed by a voltage counteracting the charging of the capacitor (3) as long as there is no disturbance in the supply voltage (Vcc) or normal Program flow of the microprocessor occurs.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that it comprises a monitoring circuit (1) and an oscillator circuit (2) containing the capacitor (3).

3. Circuit according to claim 2 for a micro-processor, which emits rectangular pulses (UE) when the program is running normally, characterized in that the monitoring circuit (1) is generated by the rectangular pulses generated by the microprocessor during the normal running of the program (UE) is controlled and that this circuit emits pulses generated at its output by differentiation and rectification of these rectangular pulses (UE).

4. Circuit according to claim 2, characterized in that the capacitor (3) in the oscillator circuit (2) is part of a comparator (7) containing circuit of an astable multivibrator and that the periodic charging of this capacitor (3) counteracting voltage at the output the monitoring circuit (1) is removed.

5. Circuit according to claim 4, characterized in that a threshold voltage (Us) for the comparator (7) is generated by a voltage divider from two resistors (9, 10) between the lines for the voltage supply and the connection point between the resistors (9, 10) is connected to a non-inverting (+) input of the comparator (7).

6. Circuit according to claim 5, characterized in that the repetition frequency of the oscillations of the oscillator circuit (2) and the duration of the reset signal (R) by the time constant of an inverting (-) input of the comparator (7) connected and one-sided to the line with the supply voltage (VCc) connected capacitor (3) and essentially by a resistor connected to this (13) and the threshold voltage (Us) is determined.

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As is known, microprocessors have to be reset during commissioning and every time the supply voltage is switched on, in order to put their central unit in a defined initial state. This is particularly important for fully autonomous devices that are difficult to access. For this purpose, the microprocessors have a reset input, in which the reset process can be initiated by an input signal with a suitable level 60.

A circuit according to the preamble of claim 1 is already known from the magazine ELEKTRONIK 1979, issue 24, page 76, in which the only weakly screened supply voltage is tapped off before the stabilizing means of a resistor and is transferred to a capacitor. When the supply voltage is switched on, a first transistor responds and switches a third

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Transistor through, which in turn generates the reset signal. When the supply voltage drops below an adjustable level, a second transistor is turned on, which turns on the third transistor, so that the central processing unit of the microprocessor can be reset before the control inputs of the memories can change.

Micro-processors are also optionally available, which are reset when the supply voltage falls below the normal value or when they return. However, this is dangerous in many cases, especially if a reset occurs with only a slight drop in the supply voltage below the tripping threshold, thereby interrupting or even making important functions of the controls impossible.

Finally, it is also known in mini-computers to generate a reset signal if a signal generated by a "watch dog" ("watchdog") circuit is not acknowledged. The high effort required for this purpose is out of the question for microprocessors.