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Die
Erfindung betrifft einen nichtflüchtigen Speicherbaustein
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner
eine Mikroprozessorvorrichtung mit einem solchen Speicherbaustein
nach Anspruch 8 und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Speicherbausteins
nach Anspruch 10.
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Eine
Mikroprozessorvorrichtung dieser Art ist beispielsweise ein Steuergerät eines
Kraftfahrzeugs. Ein nichtflüchtiger
Speicherbaustein hält
die gespeicherten Daten auch dann, wenn er nicht mit elektrischer
Energie versorgt wird. In Steuergeräten müssen häufig Daten abgelegt werden,
die erhalten bleiben sollen, wenn das Steuergerät abgeschaltet wird. In diesem
Sinne betrifft die Erfindung die Art der Speicherung der Daten in
einem Speicherbaustein, insbesondere einem separaten Speicherbaustein.
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Stand der
Technik
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Ein
Speicherbaustein nach Art des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist aus
der
DE 43 17 175 A1 bekannt.
Aus der
DE 100 03
006 A1 ist eine Anordnung und Verfahren zur Signalverarbeitung
und Speicherung bekannt, bei welchem Filterkoeffizienten in einem
von einem Mikroprozessor separaten RAM-Speicherbereich abgelegt
werden. Aus der
EP 1
252 627 B1 ist eine Anordnung zur Spannungsversorgung eines
flüchtigen
Halbleiterspeichers bekannt.
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Aus
der Praxis ist es ferner bekannt, zu speichernde nichtflüchtige Daten
in einem separaten Baustein (z. B. EEPROM) abzulegen. Hierzu werden die
Daten über
eine Kommunikationsleitung, beispielsweise über einen Bus, zu diesem Baustein übertragen.
Sowohl diese Übertragung
als auch der Vorgang der nichtflüchtigen
Speicherung benötigt eine
bestimmte Zeitdauer. Wenn während
dieser Zeitdauer die Versorgungsspannung des Steuergeräts unterbrochen
wird, so wird auch der Speichervorgang unterbrochen und die Daten
im Speicherbaustein sind unvollständig und inkonsistent.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf einfache und kostengünstige Weise
einen Datenverlust bei einer Unterbrechung eines Speichervorgangs
zu vermeiden.
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Technische
Lösung
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Diese
Aufgabe wird durch einen nichtflüchtigen
Speicherbaustein gelöst,
welcher einen nichtflüchtigen
Datenspeicher und eine Steuerlogik zur Erhaltung der Daten und Sicherstellung
der Datenkonsistenz in dem Datenspeicher, insbesondere bei einer
Unterbrechung eines Speichervorgangs, enthält. Insbesondere wird die erfindungsgemäße Aufgabe
durch einen intelligenten Speicherbaustein mit Datensicherungslogik
gelöst.
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Ein
wesentlicher Punkt der Erfindung besteht dabei darin, dass die Gewährleistung
der Datensicherheit und Datenkonsistenz im Speicherbaustein selbst übernommen
wird.
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Vorteilhafte
Wirkungen
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 10 angegeben.
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Dadurch,
dass die Gewährleistung
der Datensicherheit und Datenkonsistenz im Speicherbaustein selbst übernommen
wird, können
aufwändige Software-Datensicherungsmaßnahmen
in dem Mikroprozessor (Anwendungs-Mikroprozessor), auf welchem die
Anwendungssoftware, beispielsweise eine Steuergerätesoftware
läuft,
entfallen. Auf diese Weise steht mehr Speicher und Laufzeit für die Anwendungen
im Anwendungs-Mikroprozessor zur Verfügung. Sowohl der Entwicklungsaufwand
für Steuergeräte als auch
die Fehlersuche in einer Serienbetreuung ist deutlich geringer als
bei Datensicherungsmaßnahmen,
die im Anwendungs-Mikroprozessor implementiert sind.
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Die
Realisierung der entsprechenden Maßnahmen im Speicherbaustein
selbst ist wesentlich billiger als im zugehörigen Anwendungs-Mikroprozessor,
da der Speicherbaustein in wesentlich größerer Stückzahl hergestellt wird und
die dabei verwendete Logik sich nicht oder nicht so oft ändert, wie
entsprechende Programme bei der Realisierung der Logik im Mikroprozessor.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 schematisch
eine Ausführungsform
eines Speicherbausteins nach der Erfindung in einer Mikroprozessorvorrichtung;
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2 schematisch
eine weitere Ausführungsform
eines Speicherbausteins nach der Erfindung in einer Mikroprozessorvorrichtung;
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3 schematisch
eine nochmals weitere Ausführungsform
eines Speicherbausteins nach der Erfindung in einer Mikroprozessorvorrichtung;
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4 schematisch
eine Ausführungsform
einer Mikroprozessorvorrichtung nach der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die
Zeichnungen zeigen einen nichtflüchtigen
Speicherbaustein 2 mit einem nichtflüchtigen Datenspeicher 4 und
einer Steuerlogik 6 zur Erhaltung der Daten und Sicherstellung
der Datenkonsistenz in dem Datenspeicher 4. Die Steuerlogik 6 ist insbesondere
eine Steuerlogik zur Erhaltung der Daten und Sicherstellung der
Datenkonsistenz in dem Datenspeicher 4 bei einer Unterbrechung
eines Speichervorgangs, beispielsweise bei einer Unterbrechung einer
Spannungsversorgung während
des Speichervorgangs. Der nichtflüchtige Speicherbaustein 2 wird
nachfolgend kurz als „Speicherbaustein" bezeichnet.
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Der
nichtflüchtige
Datenspeicher 4 kann beispielsweise durch ein EEPROM (Electrically
Erasable Programmable Read-Only Memory) oder durch mehrere EEPROMs
gebildet sein.
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Da
die Datenkonsistenz und die Datensicherheit durch den Speicherbaustein 2 selbst
gewährleistet
wird, ist eine diesbezügliche
Anpassung eines Anwendungs-Mikroprozessors 8, welcher auf den
nichtflüchtigen
Speicherbaustein 2 zugreift, nicht erforderlich. Wie bereits
Eingangs erläutert,
vereinfacht dies die Entwicklung und reduziert die Kosten von entsprechenden
Mikroprozessorvorrichtungen 10, welche einen Anwendungs-Mikroprozessor 8 zur Ausführung eines
Anwendungsprogramms und mindestens einen erfindungsgemäßen Speicherbaustein 2 enthalten.
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Die
Steuerlogik 6 zur Erhaltung der Daten und Sicherstellung
der Datenkonsistenz kann durch eine diskrete Schaltung oder durch
eine integrierte Schaltung gebildet sein, wie dies in 1 dargestellt ist.
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Ferner
kann der Speicherbaustein 2 einen Mikroprozessor 12 aufweisen,
wobei die Steuerlogik 6 durch den Mikroprozessor 12 realisiert
ist.
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Der
Mikroprozessor 12 in dem Speicherbaustein 2 ist
zur Gewährleistung
der Datensicherheit und der Datenkonsistenz in dem nichtflüchtigen
Datenspeicher 4 während
eines Speichervorgangs, nicht aber zur Ausführung von Anwendungsprogrammen
vorgesehen. Da damit der Mikroprozessor 12 von der Anwendung
des Speicherbausteins 2 unabhängig ist, kann dieser in dem
Speicherbaustein 2 verwendete Mikroprozessor 12 in
großen
Stückzahlen
und damit kostengünstig
hergestellt werden.
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Insbesondere
ist eine weitere Ausführungsform
der Erfindung die Kombination eines sehr kleinen und damit billigen
Mikroprozessors 12 mit einem herkömmlichen Speicher 4 für nichtflüchtige Daten (z.
B. EEPROM) auf einem Chip 14 (2), wobei der
kleine Mikroprozessor 12 ausschließlich für die Erhaltung der Daten und
die Sicherstellung der Datenkonsistenz zuständig ist. Dadurch kann der
Mikroprozessor 12 klein gehalten werden. Das Programm dieses
Mikroprozessors 12 braucht durch die Fokussierung auf die
spezielle Funktion selbst für
eine große
Anzahl von Anwendungen nicht geändert
zu werden. Der intelligente Speicherbaustein 2 aus der Kombination
dieses kleinen Mikroprozessors 12 und des herkömmlichen
Speicherbausteins 24 kann daher in großer Zahl sehr billig hergestellt
werden.
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Zur
Datenübertragung
kann der Speicherbaustein 2 einen Kommunikationsanschluss 16 aufweisen.
Der Kommunikationsanschluss 16 kann ein serieller Kommunikationsanschluss 18 sein,
zur seriellen Datenübertragungsverbindung 20 des Speicherbausteins 2 mit
einem entsprechenden Kommunikationsanschluss 22 einer Peripherie,
beispielsweise einem Mikroprozessor, insbesondere dem Anwendungs-Mikroprozessor 8.
Dies ist beispielhaft in 1 und 4 dargestellt.
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Alternativ
kann an dem Speicherbaustein an Stelle des seriellen Kommunikationsanschlusses 18 ein
paralleler Kommunikationsanschluss 24 zur Herstellung einer
parallelen Datenübertragungsverbindung 26 mit
einem entsprechenden parallelen Kommunikationsanschluss 28 der
Peripherie vorgesehen sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist der Speicherbaustein 2 einen Treiber 30 zum
Darstellen des Datenspeichers 4 an dem Kommunikationsanschluss 16 in
Struktur und Verhalten in Form eines RAM-Bausteins (Random-Access-Memory-Baustein)
auf. Für
einen an den Kommunikationsanschluss 16 angeschlossenen
Mikroprozessor 8 stellt sich der erfindungsgemäße Speicherbaustein 2 daher
als RAM-Baustein dar. Der Treiber 30 kann durch Software,
die beispielsweise auf dem in dem Speicherbaustein 2 enthaltenen
Mikroprozessor 12 läuft,
gebildet sein (2). Alternativ kann der Treiber 30 durch
eine diskrete Schaltung oder durch eine integrierte Schaltung gebildet
sein, beispielsweise durch eine separate Schaltung (4)
oder durch die die Steuerlogik für
den Speicherbaustein bildende Schaltung (1).
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist dem Speicherbaustein 2 ein eigener elektrischer
Puffer 32 zugeordnet, welcher an den Speicherbaustein 2 angeschlossen
ist und über
welchen der Speicherbaustein 2 mit elektrischer Energie versorgbar
ist. Der elektrische Puffer 32 puffert eine von einer Energiequelle 34 über elektrische
Leitungen 35 gelieferte elektrische Energie für den Speicherbaustein 2 und
kann auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein.
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Durch
den elektrischen Puffer 32 kann bei einem Zusammenbrechen
der Versorgungsspannung ein Schreibvorgang in den nichtflüchtigen
Datenspeicher 4 dennoch abgeschlossen werden. Die Pufferung
der Versorgungsspannung des Speicherbausteins 2 ist gegenüber einer
Pufferung der Versorgung des Anwendungs-Mikroprozessors 8 erheblich billiger,
da der Energiebedarf des Speicherbausteins 2 wesentlich
geringer als der des Anwendungs-Mikroprozessors 8 ist.
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Der
elektrische Puffer 32 kann beispielsweise aus einem Kondensator
und einem Reihenwiderstand bestehen, wobei der Kondensator zu dem nichtflüchtigen
Speicherbausein parallel geschaltet ist und der Reihenwiderstand
zu dem Speicherbaustein 2 und dem Kondensator in Reihe
geschaltet ist (nicht dargestellt). Alternativ kann der elektrische Puffer 32 durch
einen Spannungsregelbaustein gebildet sein (4).
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Vorzugsweise
erhält
der Speicherbaustein 2 eine eigene Spannungsversorgung 34 mit
eigenem elektrischen Puffer 32 (4).
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Der
erfindungsgemäße Speicherbaustein 2 wird
vorzugsweise so betrieben, dass während eines Speichervorgangs
zum Speichern von neuen Daten in dem Datenspeicher 4 ein
zu überschreibender
Teil von bereits in dem Datenspeicher 4 gespeicherten Daten
mindestens bis zum erfolgreichen Abschluss des Speichervorgangs
in dem Datenspeicher 4 gehalten wird.
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Beispielsweise
können
alle Daten mehrfach, d. h. mindestens zweifach, in dem nichtflüchtigen Speicher
gehalten werden. Wenn während
des Schreibens der Daten durch Unterbrechung des Schreibvorgangs
ein Datensatz unvollständig
ist, so sind noch die alten Daten in dem anderen Datensatz (den
anderen Datensätzen)
vorhanden. Die Steuerlogik 6 des erfindungsgemäßen, intelligenten Speicherbausteins 2 greift
im Bedarfsfall auf die alternativen Daten zurück.
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Entsprechend
kann die Steuerlogik 6 zur Gewährleistung der Erhaltung der
Daten und der Sicherstellung der Datenkonsistenz in dem nichtflüchtigen Datenspeicher 4 ausgebildet
sein, um die in dem Datenspeicher 4 gespeicherten Daten
mindestens zweifach in dem Datenspeicher 4 zu halten.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform werden
die Daten in Datenblöcke
aufgeteilt. Wenn ein Datenblock überschrieben
werden soll, so werden die neuen Daten zunächst in einen freien Teil des nichtflüchtigen
Datenspeichers 4 geschrieben. Wenn der Schreibvorgang unterbrochen
wird, so sind die alten Daten noch vorhanden. Erst wenn der Schreibvorgang
vollstän dig
abgeschlossen ist, wird der Bereich der alten Daten als frei markiert
und zum Überschreiben
freigegeben.
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Entsprechend
dieser Ausführungsform
kann zur Gewährleistung
der Erhaltung der Daten und der Sicherstellung der Datenkonsistenz
in dem nichtflüchtigen
Datenspeicher 4 die Steuerlogik 6 zum Blockweisen
Schreiben von Daten in den Datenspeicher 4 ausgebildet
sein, wobei für
einen Schreibvorgang, bei welchem ein neuer Datenblock einen bereits
in dem Datenspeicher 4 gespeicherten, alten Datenblock
ersetzen soll, die Steuerlogik 6 ferner ausgebildet ist,
zum Schreiben des neuen Datenblocks in einen freien Speicherbereich
des Datenspeichers 4 und Freigeben des Speicherbereichs,
in dem der alte Datenblock gespeichert ist, erst nach einem vollständigen Abschluss
des Schreibvorgangs der neuen Daten.
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Neben
dem nichtflüchtigen
Speicherbaustein 2 betrifft die Erfindung insbesondere
die Mikroprozessorvorrichtung 10, beispielsweise wie in 2 dargestellt
ein Steuergerät 33 für ein Kraftfahrzeug, enthaltend
einen Anwendungs-Mikroprozessor 8 zur Ausführung eines
Anwendungsprogramms und mindestens einen erfindungsgemäßen Speicherbaustein 2.
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Bei
den in 1, 2 und 4 dargestellten
Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Mikroprozessorvorrichtung
sind der Anwendungs-Mikroprozessor und der erfindungsgemäße Speicherbaustein 2 durch
jeweils ein separates Bauteil gebildet.
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Gemäß einer
in 3 dargestellten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Speicherbaustein 2 auf
einem Chip 36 mit dem Anwendungs-Mikroprozessor 8 kombiniert.
Dies kann beispielsweise in Form eines ASIC (Application Specific
Integrated Circuit) erfolgen.
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Allgemein
ergibt sich aus den vorstehenden Ausführungen, dass mit dem erfindungsgemäßen nichtflüchtigen
Speicherbaustein 2 aufwändige
Maßnahmen
zur Gewährleistung
der Konsistenz und der Vollständigkeit
der Daten (z. B. Mehrfachablage im EEPROM, temporäre Datenhaltung
im Anwendungs-Mikroprozessor), die durch eine Software gesteuert
werden, die in dem für
Anwendungsprogramme vorgesehenen Mikroprozessor läuft, vermieden werden
können.
Verfahren zur Gewährleistung
von Datensicherheit und Datenkonsistenz, die in diesem Anwendungs-Mikroprozessor implementiert
sind, könnten
in der Regel auch nicht ausschließen, dass es zu Datenverlusten
kommt. Dies könnte
zu Feldrückläufen und
aufwändigen
Fehleruntersuchungen führen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
beschränkt.
Sie ergibt sich vielmehr aus einer fachmännischen Gesamtbetrachtung
der Beschreibung, der Zeichnungen und der Patentansprüche.