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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Speichern eines Zählerstandes mit einem
nicht flüchtigen Speicher.
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Beispielsweise für Zugangssysteme sind Anordnungen vorgesehen, welche einen
Zählerstand eines Zählers nach jedem Zählvorgang neu speichern. Da derartige Systeme unter
kritischen Umgehungsbedingungen eingesetzt werden können, muss ein hoher Wert auf
eine fehlerfreie Speicherung des Zählerstandes in einem nicht flüchtigen Speicher
(beispielsweise in einem EEPROM) gelegt werden. Derartige Unterbrechungen können in der
Spannungsversorgung selbst auftreten, beispielsweise durch einen Einbruch der
Batteriespannung, es kann eine unzureichende Kontaktierung vorliegen oder ein Umschalten der
Betriebsspannung.
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Für derartige Zwecke vorgesehene bekannte Speicheranordnungen arbeiten mit einem
redundanten Speichern jedes neuen Zählerstandes. Dies bedeutet, dass der neue
Zählerstand in zwei oder sogar drei Speichersegmenten eines EEPROMs abgespeichert wird und
durch Gültigkeits-Flags, durch Checksummenprüfung oder durch Vergleich der
Speicherinhalte festgestellt wird, welcher Zählerstand gültig ist.
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Diese bekannten Anordnungen weisen den Nachteil auf, dass das EEPROM mit jedem
Speichervorgang eines neuen Zählerstandes gleich in zwei Speichersegmenten neu
beschrieben werden muss und sich somit die Lebensdauer des EEPROMs, das nur eine
begrenzte Zahl von Speicherzyklen zulässt, unnötig verkürzt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben,
welche für jede Speicherung eines neuen Zählerstandes auch unter den eingangs genannten
gesicherten Bedingungen nur ein Speichersegment neu beschreibt.
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Wird ein neuer Zählerstand nach einem Zählvorgang innerhalb der Anordnung in einen
nicht flüchtigen Speicher geschrieben, so können während dieses Vorganges Störungen in
der Spannungsversorgung auftreten, so dass gegebenenfalls der gespeicherte Wert falsch ist
oder nicht mehr auslesbar ist. Gegebenenfalls kann zwar auch in dem extern vorgesehenen
Zähler ein Speicher vorgesehen sein, auch dessen Inhalt kann jedoch durch Störungen der
Spannungsversorgung gelöscht sein. Daher ist in einem solchen Falle der letzte Zählerstand
nicht mehr rekonstruierbar.
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Die erfindungsgemäße Anordnung muss daher zwei Voraussetzungen erfüllen. Es muss
einerseits feststellbar sein, welcher Zählerstand ungültig ist, also beispielsweise durch
Schreiben während eines Ausfalls der Spannungsversorgung entstanden ist und einen
beliebigen Wert aufweist, der nicht dem zu speichernden Zählerstand entspricht. Nach
Identifikation eines solchen "falschen" abgespeicherten Zählerstandes muss der letzte
gültige vor diesem ungültigen Zählerstand abgespeicherte gültige Zählerstand aufgefunden
werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung speichert jeden neuen Zählerstand nur in einem von
drei Speichersegmenten eines nicht flüchtigen Speichers. Somit wird gegenüber den
Anordnungen nach dem Stand der Technik eine Verdoppelung bzw. Verdreifachung der
Lebensdauer des EEPROMs erreicht.
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Um dieses Ziel zu erreichen wählt eine in der Anordnung vorgesehene Steuerung vor dem
speichern eines neuen Zählerstandes in einem der Speichersegmente dasjenige aus, das
entweder einen fehlerhaften Zählerstand aufweist oder das entsprechend einer
Auswahlvorschrift ausgewählt wird, die sich an den Speicherinhalten orientiert.
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Die Steuerung sucht zur Auswahl dieses Speichersegmentes ein Speichersegment, dessen
Speicherwert zu den Speicherwerten der übrigen Speichersegmente die größte Differenz
aufweist. Es wird also für jedes der Speichersegmente dessen Speicherwert mit den
Speicherwerten der übrigen Speichersegmente verglichen und es werden entsprechende
Differenzen gebildet. Weist ein Speicherwert eines der Speichersegmente eine größere Differenz
zu den Speicherwerten der übrigen Speichersegmente auf, als die Speicherwerte der
anderen Speichersegmente, so wird dieses für den Schreibvorgang ausgewählt.
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Die größere Differenz weist nämlich darauf hin, dass es sich um einen fehlerhaft
abgespeicherten Zählerstand handelt, da bei korrektem Abspeichern der Zählerstände die Summen
der Differenzen des Speicherwertes eines Speichersegmentes zu den Speicherwerten der
übrigen Speichersegmente gleich sein müssen. Das heißt, für jedes Speichersegment muss
diese Summe der Differenz gleich sein. Ist jedoch ein Zählerstand in einem der
Speichersegmente falsch gespeichert worden, so ist diese Differenz mit hoher Wahrscheinlichkeit
größer. Daher handelt es sich bei dem Speicherwert dieses Speichersegmentes um einen
fehlerhaft abgespeicherten Zählerstand. Dieses so gefundene Speichersegment wird für die
Speicherung des neuen Zählerstandes ausgewählt, da es einen ungültigen Inhalt enthält.
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Wird kein solches Speichersegment gefunden, dessen Speicherwert eine größere Differenz
zu den Speicherwerten der übrigen Speichersegmente aufweist als die Speicherwerte der
anderen Speichersegmente, so wird ein Speichersegment nach einer sich an den
Speicherinhalten orientierenden Auswahl vorgenommen.
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In diesem Falle handelt es sich um den Normalfall, in dem die Speicherwerte aller drei
Speichersegmente gültig sind und somit die gleichen Differenzen zu den übrigen
Speicherwerten aufweisen. In diesem Fall wird nach einer Auswahlvorschrift in Abhängigkeit von
den Speicherinhalten das neu zu beschreibende Speichersegment ausgewählt. Diese
Auswahlvorschrift kann beispielsweise von der Art des Zählvorganges abhängen; es wird in
Abhängigkeit des Zählrhythmus dasjenige Speichersegment ausgewählt, von dem
ausgehend der Zählvorgang weiter erfolgen soll.
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Die erfindungsgemäße Anordnung vermeidet somit jede redundante Speicherung und
erreicht dennoch den Vorteil, dass auch bei Störungen der Spannungsversorgung und
gegebenenfalls auftretendem ungültigen Speicherinhalt eines Speichersegmentes dennoch
der Zählrhythmus nicht gestört wird, da dasjenige Speichersegment, das einen ungültigen
Inhalt erkennt neu beschrieben wird und somit nachfolgend wieder in allen drei
Speichersegmenten gültige Zählstände gespeichert sind, von denen ausgehend weitergezählt werden
kann.
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Der damit verbundene Rechenaufwand zur Implementierung ist relativ niedrig, außerdem
führt das Verfahren generell zu einer Erhöhung der Sicherheit gegen Datenverlust. Da die
Speichersegmente ausschließlich zur Speicherung von Zählerständen verwendet werden,
können diese Vorgänge optimiert werden und so mit eine Erhöhung der zugelassenen
Anzahl von Schreibzyklen erzielt werden.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 sieht für den Fall, dass es sich bei dem
extern vorgesehenen um einen Aufwärtszähler handelt, vor, dass die Auswahlvorschrift
darin besteht, das Speichersegment mit dem niedrigsten Speicherwert auszuwählen. In
dem Falle, dass kein Speichersegment gefunden wird, dessen Speicherwert höhere
Differenzen zu den Speicherwerten der übrigen Speichersegmente aufweist als die Speicherwerte
der anderen Speichersegmente, tritt die Auswahlvorschrift in Kraft, die bei einem
Aufwärtszähler vorteilhaft darin bestehen kann, dasjenige Speichersegment mit dem
niedrigsten Speicherwert für den neuen Speichervorgang auszuwählen, da dieses Speichersegment
den ältesten Zählerstand enthält.
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Umgekehrt ist, wie gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3
vorgesehen ist, bei einem Abwärtszähler vorteilhaft das Speichersegment mit dem höchsten
Speicherwert neu zu beschreiben.
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Gemäß Anspruch 4 kann bei der Ermittlung der oben beschriebenen Differenzen
vorteilhaft ein Schwellwert vorgesehen sein, bei dessen Überschreitung davon ausgegangen wird,
dass das betreffende Speichersegment einen ungültigen Speicherwert enthält. Bei
bekanntem Zählrhythmus ist auch bekannt, welche Differenzen die Speicherwerte der
Speichersegmente zueinander maximal aufweisen dürfen. Treten für einen Speicherwert eines
Speichersegmentes höhere Differenzen auf, die also den Schwellwert überschreiben, so
kann davon ausgegangen werden, dass dieser Speicherwert ungültig ist. Daher kann bereits
beim Überschreiben des Schwellwertes die oben genannte Bedingung als erfüllt angesehen
werden, so dass in dem Falle, das bei der Differenzbildung dieser Schwellwert überschritten
wird, das betreffende Speichersegment zur Speicherung des neuen Zählerstandes
unmittelbar ausgewählt wird.
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Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung nach Anspruch 5 und 6 ist vorgesehen,
dass ein jeweils neu zu berechnender Zählerstand beim Aufwärtszähler von dem maximalen
Speicherwert der Speichersegmente und bei einem Abwärtszähler von dem minimalen
Speicherwert der Speichersegmente ausgehend berechnet wird.
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Der extern vorgesehene Zähler kann also vorteilhaft diesen Wert aus den
Speichersegmenten auswählen und auslesen und für den nächsten Zählvorgang einsetzen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zum
speichern von Zählerständen anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert.
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Die Figur zeigt in Form eines schematischen Blockschaltbildes einen nicht flüchtigen
Speicher 1 mit drei Speichersegmenten 2, 3 und 4.
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Ferner ist ein Zähler 5 vorgesehen, der nicht mehr zu der erfindungsgemäßen Anordnung
zum speichern gehört und der mit jedem Zählvorgang einen neuen Zählerstand liefert, der
in dem nicht flüchtigen Speicher 1 abzuspeichern ist. Bei dem Zähler kann es sich
grundsätzlich um einen Aufwärts- oder Abwärtszähler handeln; in dem Ausführungsbeispiel wird
davon ausgegangen, dass es sich um einen Aufwärtszähler der Schrittweite 1 handelt.
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Es ist ferner eine Steuerung 6 vorgesehen, welche das Beschreiben der Speichersegmente 2,
3 und 4 des nicht flüchtigen Speichers 1 steuert und welche auch in der Lage ist, die
Speicherinhalte der Speichersegmente 2, 3 und 4 auszulesen. Die Steuerung 6 kann
gegebenenfalls auch den extern vorgesehenen Zähler 5 steuern, wovon in dem Ausführungsbeispiel
ausgegangen wird.
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Nach jedem Zählvorgang des externen Zählers 5 wird der neue Zählerstand in der
erfindungsgemäßen Anordnung nur in einem der Speichersegmente 2, 3 oder 4 des nicht
flüchtigen Speichers 1 gespeichert. Es wird also mit jedem neuen Schreibvorgang nur eine der
Speicherzellen belastet.
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Es ist jedoch auszuwählen, welche der Speicherzellen 2, 3 und 4 für einen Schreibvorgang
auszuwählen ist.
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Dies ist insbesondere für den Fall relevant, dass beim Schreiben eines früheren
Zählerstandes in eines der Speichersegmente 2, 3 oder 4 eine Spürung aufgetreten ist, die
beispielsweise in einer Unterbrechung der Spannungsversorgung bestehen kann. Dies hätte dann
zur Folge, dass der jeweils abgespeicherte Zählerstand in dem betreffenden
Speichersegment 2, 3 oder 4 ungültig ist, da in einem solchen Fall praktisch beliebige Werte
geschrieben werden können. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird daher bei jedem neuen
Schreibvorgang überprüft, ob eines der Speichersegmente 2, 3 oder 4 einen ungültigen
Speicherinhalt, d. h. Speicherwert aufweist. Dazu wird der Speicherwert jedes der
Speichersegmente mit den Speicherwerten der übrigen Speichersegmente verglichen und es
werden die entsprechenden Differenzen gebildet. Weisen diese Differenzen für eines der
Speichersegmente einen deutlich höheren Wert auf als für die übrigen Speichersegmente,
so ist mit hoher Wahrscheinlichkeit der Wert in dem betreffenden Speichersegment
ungültig.
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Handelt es sich beispielsweise bei dem Zähler 5 um einen Aufwärtszähler mit der
Schrittweitel, so weist der Speicherwert eines der Speichersegmente jeweils eine Differenz von 1
zu den Speicherwerten der übrigen Speichersegmente auf. Die Speicherwerte der beiden
übrigen Speichersegmente weisen zu einem Speicherwert eines Speichersegmentes eine
Differenz 1 und zu dem jeweils anderen eine Differenz 2 auf. Unter den
Speichersegmenten existiert also keines, dessen Speicherwert eine größere Differenz zu den Speicherwerten
der übrigen Speichersegmente aufweist als die Speicherwerte der anderen
Speichersegmente. Es existiert immer mindestens 1 anderes Speichersegment, dessen Speicherwert die
gleiche Differenz zu den Speicherwerten der übrigen Speichersegmente aufweist.
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In dieser Konstellation sind mit hoher Wahrscheinlichkeit die Speicherwerte aller drei
Speichersegmente 2, 3 und 4 gültig. Es wird dann entsprechend einer Auswahlvorschrift in
Abhängigkeit der Speicherwerte der Speichersegmente dasjenige Speichersegment
ausgesucht, dass in Anhängigkeit des Zählvorgangs sinnvollerweise auszuwählen ist. Dabei wird
es sich im Regelfalle um dasjenige Speichersegment handeln, in dem der älteste
Zählerstand gespeichert ist. In dem Ausführungsbeispiel, bei dem ein extern vorgesehener
Aufwärtszähler 5 vorgesehen ist, wird dasjenige Speichersegment ausgewählt, dessen
Speicherwert den niedrigsten Wert hat.
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War jedoch ein früherer Schreibvorgang eines früheren Zählerstandes fehlerhaft, so wird
bei der oben beschriebenen Differenzbildung festgestellt werden, dass der Speicherwert
dieses betreffenden Speichersegmentes eine größere Differenz zu den Speicherwerten der
übrigen Speichersegmente aufweist, als die Speicherwerte aller anderen Speichersegmente.
Der Speicherwert dieses Speichersegmentes wird somit als ungültig identifiziert und wir
mit dem neuen Zählerstand überschrieben. Somit ist dieser ungültige Zählerstand aus
einem der Speichersegmente 2, 3 oder 4 beseitigt worden und durch einen neuen gültigen
Zählerstand überschrieben worden.
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In jedem Falle kann für jeden neuen Zählervorgang der jeweils höchste gespeicherte
Zählerstand, der als Speicherwert in einem der Speichersegmente 2, 3 und 4 gespeichert
ist, als Ausgangspunkt eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zum speichern von Zählerständen belastet somit die
Speichersegmente 2, 3 und 4 des nicht flüchtigen Speichers 1 vergleichen mit
Anordnungen nach dem Stande der Technik relativ wenig, da jeder neue Zählerstand nur in einem
der Speichersegmente 2, 3 oder 4 gespeichert wird und somit eine geringe Belastung des
nicht flüchtigen Speichers 1 mit Speichervorgängen stattfindet.
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Durch die Überprüfungen der Differenzen findet darüber hinaus generell eine
Überprüfung der Speicherwerte statt, so dass allgemein die Betriebssicherheit erhöht wird. Auch
ansonsten auftretende Datenfehler werden erkannt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft für batteriebetriebene
Zugangssysteme einsetzbar, bei denen mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit Störungen der
Spannungsversorgung auftreten können.