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Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung
für eine
Mikrorechnerschaltung, wobei der die Mikrorechnerschaltung bestimmende
Mikrocontroller eine sogenannte Harvard-Architektur aufweist, bei der eine explizite,
hardwaremäßig integrierte
Trennung zwischen einem Schreib-Lese-Speicher, im folgenden als
RAM bezeichnet, und dem Programmspeicher vorgegeben ist und bei
dem Datenspeicher und Programmspeicher identische Adressbereiche überstreichen
und ausschließlich über eigene
Steuersignale differenziert ansprechbar sind.
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Derartige Mikrocontroller sind beispielsweise als
INTEL 8051 beziehungsweise INTEL 8032 bekannt und werden üblicherweise
zu Steuerungszwecken verwendet. Einzelheiten zur Harvard-Architektur
sind in dem Buch „Mikrocontroller-Praxis", 3. verbesserte
Auflage 1998, Friedr. Vieweg & Sohn
Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, insbesondere ab
Seite 53 beschrieben.
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Bei einem derartigen Mikrocontroller
existiert jede Adresse im Adreßraum
zweimal, einmal im Datenspeicherbereich und ein zweites mal im Programmspeicherbereich.
Dabei ist die Funktion des Mikrocontroller bezüglich des Speicherzugriffs
ausschließlich
darauf beschränkt,
Code aus Speicherzellen des im Programmspeicherbereich vorhandenen
Speichers auszuführen.
Eine Ausführung
von im Datenspeicherbereich abgelegtem Code ist ausgeschlossen.
Eine weitere Einschränkung
dieser Mikrocontroller besteht darin, daß ausschließlich für den Datenspeicherbereich
Schreibsignale generiert werden. Infolge dessen ist ein Beschreiben
von Speicherzellen im Programmspeicherbereich ausgeschlossen.
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Zur Aktualisierung der Systemsoftware
in Einrichtungen, deren Steuerung mit derartigen Mikrocontrollern
aufgebaut ist, ist es trivial, das in der Einrichtung befindliche
EPROM physisch gegen einen die aktuelle Systemsoftware beinhaltenden
EPROM auszutauschen. Dazu ist die Einrichtung erforderlichenfalls
soweit zu zerlegen, daß das
EPROM zugänglich
ist. Insbesondere in komplexen Anlagen mit einer Vielzahl derartiger
Einrichtungen ist die Aktualisierung der Systemsoftware sehr aufwendig
und zeitintensiv. Darüber
hinaus ist dafür
zumindest ein Teil der Anlage spannungsfrei zu schalten, wobei ein durch
die Anlage zu steuernder Prozeß zumindest teilweise
zu unterbrechen ist.
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Aus der
DE 195 25 100 ist ein Verfahren zur On-Board-Programmierung
eines elektrisch programmierbaren Festwertspeichers bekannt, bei
dem in einem ersten Schritt in einer ersten Betriebsart "Normalbetrieb" ladbare Codesequenzen
aus einer beliebigen Quelle in den Datenspeicher geschrieben werden,
in einem zweiten Schritt bei der Ausführung von Instruktionen aus
dem Programmspeicher in eine zweite Betriebsart "Programmiermodus" gewechselt wird, in der temporär die Steuersignale
für den
Datenspeicher und für
den Programmspeicher unter Anpassung an den Speichertyp vertauscht
werden, wodurch der elektrisch programmierbare Festwertspeicher
zum Datenspeicher und der Schreib-Lese-Speicher zum Programmspeicher
wird, in einem dritten Schritt der elektrisch programmierbare Festwertspeicher
zumindest selektiv gelöscht wird,
in einem vierten Schritt die ladbaren Codesequenzen aus dem Schreib-Lese-Speicher
in den gelöschten
Bereich des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers kopiert
werden und in einem fünften
Schritt aus der zweiten in die erste Betriebsart zurückgewechselt
wird, indem die Steuersignale für den
Datenspeicher und für
den Programmspeicher rückvertauscht
werden.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß bei auftretenden
Störungen,
wie einem Ausfall der Versorgungsspannung nach dem zumindest selektiven
Löschen
des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers, kein oder ein
ungültiges
Betriebssystem zur Verfügung
steht, so daß die
weiteren Schritte zur Neuprogrammierung des elektrisch programmierbaren
Festwertspeichers nicht mehr zur Ausführung kommen können. In
diesen Fällen
ist die Mikrorechnerschaltung nicht mehr funktionsfähig. Folglich
ist die Einrichtung mit dem Mikrocontroller auszubauen, zu zerlegen
und das in der Einrichtung befindliche EPROM physisch gegen einen
die aktuelle Systemsoftware beinhaltenden EPROM auszutauschen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Speicheranordnung für eine Mikrorechnerschaltung
mit einem Mikrocontroller in Harvard-Architektur anzugeben, die
es unter Einfluss von Störungen
gestattet, ein EPROM im Programmspeicherbereich in einer Mikrorechnerschaltung
im fest eingebauten Zustand umzuprogrammieren.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 genannt.
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Die Erfindung geht von einer Mikrorechnerschaltung
mit einem Mikrocontroller aus, der eine explizite, hardwaremäßig integrierte
Trennung zwischen einem Datenspeicher und dem Programmspeicher aufweist
und bei dem Datenspeicher und Programmspeicher identische Adressbereiche überstreichen
und ausschließlich über eigene
Steuersignale differenziert ansprechbar sind (Harvard-Architektur).
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Der Mikrocontroller ist mindestens
mit Datenanschlüssen,
Adreßanschlüssen und
Steuersignalanschlüssen
mit Ein-/Ausgabeanschlüssen
ausgestattet.
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Erfindungsgemäß sind eine erste, eine zweite,
eine dritte und eine vierte Speichereinrichtung vorgesehen. Die
erste und die zweite Speichereinrichtung sind als elektrisch programmierbarer
Festwertspeicher ausgebildet und weisen ausführbare Instruktionen auf. Die
dritte Speichereinrichtung ist aus einem statischen Schreib-Lese-Speicher und
einem nichtflüchtigen
Schreib-Lese-Speicher aufgebaut, wobei der nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher
zumindest teilweise ausführbare
Instruktionen aufweist. Die vierte Speichereinrichtung ist als statischer Schreib-Lese-Speicher
ausgebildet. Alle Speichereinrichtungen sind fest in der Mikrorechnerschaltung eingebaut.
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Die Mikrorechnerschaltung ist mit
einer Kommunikationsschnittstelle zum Datenaustausch mit einer zentralen
Einrichtung über
ein Netzwerk ausgestattet. Über
dieses Netzwerk sind darüber
hinaus Datenpakete übertragbar
und für
die Mikrorechnerschaltung empfangbar, die Gegenstand der Umprogrammierung
eines der elektrisch programmierbaren Festwertspeichers sind.
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Darüber hinaus ist ein Registersatz
mit einer Mehrzahl von Registerzellen vorgesehen, die in Abhängigkeit
von der Betriebsart und dem Betriebszustand der Mikrorechnerschaltung
einstellbar sind. Die Mikrorechnerschaltung ist in verschiedenen
Betriebsarten betreibbar. In jeder Betriebsart sind der Mikrorechnerschaltung
verschiedene Betriebszustände zuweisbar.
In Rahmen der vorliegenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe
Betriebsart und Betriebszustand ausschließlich auf die selektive Zuweisung
von physischen Speichereinrichtungen zu dem Programmspeicherbereich
und dem Datenspeicherbereich des Mikrocontrollers. Jede inhaltliche
Veränderung
an dem Registersatz führt
zu einem Betriebszustandswechsel. Soweit die Betriebszustände vor und
nach dem Betriebszustandswechsel verschiedenen Betriebsarten zugehörig sind,
geht mit dem Betriebszustandswechsel auch ein Wechsel der Betriebsart
einher.
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Die Mikrorechnerschaltung ist weiterhin
mit einer Verknüpfungslogik
ausgestattet, mit der in Abhängigkeit
von den Einstellungen des Registersatzes und Steuersignalen des
Mikrocontrollers Speichersteuersignale erzeugbar sind. In Abhängigkeit
von den Einstellungen des Registersatzes ist dem Programmspeicherbereich
und dem Datenspeicherbereich jeweils eine der Speichereinrichtungen
zugeordnet, wobei jeder zugeordneten Speichereinrichtung speichertypabhängige Speichersteuersignale zuführbar sind.
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Die erste und die zweite Speichereinrichtung sind
jeweils zur Aufnahme voneinander unabhängiger Versionen des Betriebssystems
für den
Mikrocontroller vorgesehen. Der nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher
der dritten Speichereinrichtung weist unabhängig von den Speichereinrichtungen
des Betriebssystems mindestens Programmroutinen zur Grundinitialisierung
des Mikrocontrollers, das sogenannte Bootprogramm, und ein Dienstprogramm zum
Kopieren von Speicherinhalten auf. Die vierte Speichereinrichtung
ist ein Pufferspeicher zum Sammeln und temporären Zwischenspeichern von Datenpaketen.
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Die Beschreibung der Funktionsweise
geht von einer Mikrorechnerschaltung aus, bei der mindestens die
erste Speichereinrichtung ein gültiges Betriebssystem
und der nichtflüchtige
Schreib-Lese-Speicher Programmroutinen zur Grundinitialisierung
des Mikrocontrollers und ein Dienstprogramm zum Kopieren von Speicherinhalten
aufweist.
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Über
das Netzwerk werden von der zentralen Einrichtung Datenpakete empfangen
und in der vierten Speichereinrichtung zwischengespeichert.
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Zur Umprogrammierung der zweiten
Speichereinrichtung wird nach dem vollständigen Empfang aller Datenpakete
der nichtflüchtige
Schreib-Lese-Speicher dem Programmspeicherbereich und dem Datenspeicherbereich
periodisch wechselweise die zweite und die vierte Speichereinrichtung
zugeordnet. Dabei wird der Inhalt der vierten Speichereinrichtung
in die zweite Speichereinrichtung unter Löschung des bisherigen Inhalts
der zweiten Speichereinrichtung kopiert und der elektrisch programmierbare
Festwertspeicher der zweiten Speichereinrichtung umprogrammiert.
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Vorteilhafterweise ist der Inhalt
der vierten Speichereinrichtung in einem Zug in die zweite Speichereinrichtung
kopierbar, wodurch die Störanfälligkeit
der Mikrorechnerschaltung 1 reduziert und die Verfügbarkeit
erhöht
wird.
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Nach Abschluss der Umprogrammierung
ist dem Programmspeicherbereich die zweite Speichereinrichtung zuweisbar.
Damit verfügt
der Mikrocontroller über
ein neues Betriebssystem, das nach einem Neustart der Mikrorechnerschaltung
ausgeführt wird.
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Während
des Empfangs und der Umprogrammierung bleibt der Inhalt der ersten
Speichereinrichtung, nämlich
das aktuell gültige
Betriebssystem, unangetastet erhalten. Vorteilhafterweise wird dadurch
erreicht, dass die Mikrorechnerschaltung trotz Auftreten von beliebigen
Störungen
während des
Empfangs und der Umprogrammierung stets über ein gültiges Betriebssystem verfügt und nach Beseitigung
oder Wegfall der Störung
zur Wiederaufnahme des bestimmungsgemäßen Betriebes gerüstet ist.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Speicheranordnung
besteht darin, dass der Empfang der Datenpakete parallel zum bestimmungsgemäßen Datenaustausch
zwischen der Mikrorechnerschaltung und der zentralen Einrichtung
erfolgt, so dass Unterbrechungen des bestimmungsgemäßen Datenaustauschs
vermieden werden.
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Einzelheiten der Erfindung werden
nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen
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1 eine
Prinzipdarstellung einer Mikrorechnerschaltung
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2 eine
Darstellung der Zuordnung von Speichereinrichtungen
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In 1 ist
eine Mikrorechnerschaltung 1 mit einer Speicheranordnung
mit einem Mikrocontroller 11 von Typ INTEL 8032 prinzipiell
dargestellt. Dabei sind ausschließlich jene Ausstattungsmerkmale
des Mikrocontrollers 11 berücksichtigt, die in Bezug auf die
vorliegende Erfindung von Bedeutung sind.
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Der INTEL 8032 gehört zur Familie
der 8-bit-Controller, das heißt,
es werden acht parallele, bidirektionale Datenleitungen, im folgenden
als Datenbus 107 bezeichnet, unterstützt. Darüber hinaus ist der Mikrocontroller
11 zum Anschluss an einen 16 bit breiten, unidirektionalen Adressbus 108 vorbereitet,
der im Zeitmultiplex bedient wird. Dazu weist der Mikrocontroller 11 einen
mit dem Bezugszeichen 1100 bezeichneten Port 0 und
einen mit dem Bezugszeichen 1102 bezeichneten Port 2,
die jeweils acht Portleitungen umfassen. Beim Anschluss externer Speichereinrichtungen
dient der Port 0 sowohl als Anschluss für den Datenbus 107 als
auch zur Ausgabe des niederwertigen Adressbyte, das mit Abgabe eines
Adressengültigsignals 1191 im
Adresslatch 101 aufgefangen wird.
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Die Mikrorechnerschaltung 1 weist
eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Speichereinrichtung 12, 13, 14 und 15 auf,
die an den Datenbus 107, den Adressbus 108 und
Steuersignalleitungen angeschlossen und fest mit der Mikrorechnerschaltung 1 verbunden
sind. Die erste und die zweite Speichereinrichtung 12 und 13 sind
als elektrisch programmierbarer Festwertspeicher ausgebildet und weisen
ausführbare
Instruktionen auf. Die ausführbaren
Instruktionen in der ersten und zweiten Speichereinrichtung 12 und 13 umfassen
jeweils Routinen des Betriebssystems für den Mikrocontroller 11.
Dabei ist vorgesehen, dass die erste Speichereinrichtung 12 eine
erste Version des Betriebssystems und die zweite Speichereinrichtung 13 eine
zweite Version des Betriebssystems aufweist. Während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs
der Mikrorechnerschaltung 1 ist stets eine Version des
Betriebssystems aktiv und die andere passiv. Diese Unterscheidung
wird im weiteren durch den Betriebszustand definiert. Dabei entspricht
der Betriebszustand a jeweils einem aktiven Betriebssystem der ersten
Speichereinrichtung 12 und der Betriebszustand b jeweils
einem aktiven Betriebssystem der zweiten Speichereinrichtung 13.
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Die dritte Speichereinrichtung 14 ist
aus einem statischen Schreib-Lese-Speicher 141 und einem
nichtflüchtigen
Schreib-Lese-Speicher 142 aufgebaut, wobei der nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher 142 zumindest
teilweise ausführbare
Instruktionen aufweist. Die ausführbaren
Instruktionen im nichtflüchtigen
Schreib-Lese-Speicher 142 umfassen mindestens
Programmroutinen zur Grundinitialisierung des Mikrocontrollers 11,
das sogenannte Bootprogramm, und ein Dienstprogramm zum Kopieren von
Speicherinhalten. Das Dienstprogramm zum Kopieren von Speicherinhalten
berücksichtigt
die typgebundenen Besonderheiten beim Beschreiben der verschiedenen
Speichertypen der ersten und zweiten Speichereinrichtung 12 und 13 sowie
des nichtflüchtigen
Schreib-Lese-Speichers 142. In vorteilhafter Ausgestaltung
sind darüber
hinaus Programmroutinen zum Testen der in der Mikrorechnerschaltung 1 fest
eingebauten Speichereinrichtungen 12, 13, 14 und 15 vorgesehen.
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Die vierte Speichereinrichtung 15 ist
als statischer Schreib-Lese-Speicher ausgebildet und dient als Zwischenspeicher
für empfangene
Datenpakete. Die erste, die zweite und die vierte Speichereinrichtung 12, 13 und 15 weisen
jeweils ein identisches Speichervolumen von 64 KByte auf.
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Dazu ist die Mikrorechnerschaltung 1 mit
einer Kommunikationsschnittstelle 1120 zum Datenaustausch
mit einer zentralen Einrichtung 2 über ein Netzwerk 20 ausgestattet. Über dieses
Netzwerk 20 sind darüber
hinaus Datenpakete übertragbar
und für die
Mikrorechnerschaltung 1 empfangbar, die Gegenstand der
Umprogrammierung eines der elektrisch programmierbaren Festwertspeichers
sind.
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Darüber hinaus ist ein Registersatz 105 mit einer
Mehrzahl von Registerzellen vorgesehen, die in Abhängigkeit
von der Betriebsart und dem Betriebszustand der Mikrorechnerschaltung 1 einstellbar sind.
Die Mikrorechnerschaltung 1 ist in verschiedenen Betriebsarten
betreibbar. In jeder Betriebsart sind der Mikrorechnerschaltung 1 verschiedene
Betriebszustände
zuweisbar. In Rahmen der vorliegenden Beschreibung beziehen sich
die Begriffe Betriebsart und Betriebszustand ausschließlich auf
die selektive Zuweisung von physischem Speicher zu dem Programmspeicherbereich
und dem Datenspeicherbereich des Mikrocontrollers 11.
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Jede inhaltliche Veränderung
an dem Registersatz 105 führt zu einem Betriebszustandswechsel. Soweit
die Betriebszustände
vor und nach der Veränderung
an dem Registersatz verschiedenen Betriebsarten zugehörig sind,
geht mit dem Betriebszustandswechsel auch ein Wechsel der Betriebsart
einher.
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Der Registersatz 105 ist
ebenfalls an den Adressbus 108 und Datenbus 107 angeschlossen und
wird vom Mikrocontroller 11 gesetzt. Nach einem Neustart
der Mikrorechnerschaltung 1 nimmt der Registersatz 105 einen
definierten Grundzustand ein in der Betriebsart A ein.
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Die Mikrorechnerschaltung 1 weist
eine Verknüpfungslogik 106 auf,
an deren Eingänge
der Steuersignalbus 109 und der Registersatz 105 angeschlossen
sind. Die Verknüpfungslogik 106 weist Ausgänge auf,
die an die Speichereinrichtungen 12, 13, 14 und 15 angeschlossen
sind. In Abhängigkeit von
den Steuersignalen 1190 und dem Betriebszustand, der im
Registersatz 105 hinterlegt ist, werden mit Hilfe dieser
Verknüpfungslogik 106 typgerechte Speichersteuersignale 1201, 1301, 1401 und 1501 zum
Speicherzugriff auf die Speichereinrichtungen 12, 13, 14 und 15 erzeugt.
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Dabei werden für die erste und die zweite Speichereinrichtung 12 und 13 Lesesignale
und bausteinspezifische Programmiersignale bereitgestellt. Für die dritte
Speichereinrichtung 14 werden für den statischen Schreib-Lese-Speicher 141 Schreibsignale
und Lesesignale erzeugt und für
den nichtflüchtigen
Schreib-Lese-Speicher 142 darüber hinaus
bausteinspezifische Programmiersignale. Für die vierte Speichereinrichtung 15 werden
Schreibsignale und Lesesignale erzeugt.
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Dazu ist in 2 die Zuordnung von Speichereinrichtungen 12, 13, 14 und 15 zum
Programmspeicherbereich und zum Datenspeicherbereich des Mikrocontrollers 11 in
Abhängigkeit
von der Betriebsart und dem Betriebszustand schematisch dargestellt.
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Die weitere Beschreibung geht von
einer Mikrorechnerschaltung 1 aus, bei der mindestens die erste
Speichereinrichtung 12 ein gültiges und aktives Betriebssystem und
der nichtflüchtige
Schreib-Lese-Speicher 142 Programmroutinen zur Grundinitialisierung
des Mikrocontrollers 11 und ein Dienstprogramm zum Kopieren
von Speicherinhalten aufweist.
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Bei der Inbetriebsetzung der Mikrorechnerschaltung
und damit initial rückgesetztem
Registersatz 105 ist in einer ersten Betriebsart A der
nichtflüchtige
Schreib-Lese-Speicher 142 dem
Programmspeicherbereich des Mikrocontrollers 11 zugeordnet.
Der Mikrocontroller 11 arbeitet die im nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher 142 hinterlegten Programmsequenzen
ab. Dazu werden mit der Verknüpfungslogik 106 typabhängige Steuersignale 1401 zum
Lesen des nichtflüchtige
Schreib-Lese-Speichers 142 erzeugt.
Dabei wird der Mikrocontroller 11 zunächst grundinitialisiert und
im weiteren durch Setzen einer Registerzelle im Registersatz 105 in
eine zweite Betriebsart B versetzt.
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In der zweiten Betriebsart B ist
in einem ersten Betriebszustand a die erste Speichereinrichtung 12 dem
Programmspeicherbereich und die dritte Speichereinrichtung 14 dem
Datenspeicherbereich zugeordnet. Dabei werden mit dem Mikrocontroller 11 bestimmungsgemäß die Instruktionen
des aktiven Betriebssystems aus dem elektrisch programmierbaren
Festwertspeicher ausgeführt,
wobei der statische Schreib-Lese-Speicher 141 als Arbeitsspeicher
vorgesehen ist. Dazu werden mit der Verknüpfungslogik 106 typabhängige Steuersignale 1201 und 1401 zum Lesen
des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers 12 und
zum Lesen und Schreiben des statischen Schreib-Lese-Speichers 141 erzeugt.
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Zum Umprogrammieren des elektrisch
programmierbaren Festwertspeichers wird der Mikrocontroller 11 zunächst durch
Setzen einer Speicherzelle des Registersatzes 105 vorbereitend
in eine dritte Betriebsart C versetzt. In dieser dritten Betriebsart
C ist in einem ersten Betriebszustand a die erste Speichereinrichtung 12 dem
Programmspeicherbereich und die vierte Speichereinrichtung 15 dem
Datenspeicherbereich zugeordnet. Dazu werden mit der Verknüpfungslogik 106 typabhängige Steuersignale 1201 und 1501 zum
Lesen des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers 12 und zum
Schreiben des statischen Schreib-Lese-Speichers 15 erzeugt.
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In dieser dritten Betriebsart C werden
von der zentralen Einrichtung 2 über das Netzwerk 20 gesendete
Datenpakete über
die Kommunikationsschnittstelle 1120 empfangen und im statischen Schreib-Lese-Speicher 15 abgelegt.
Die Gesamtheit aller in der Betriebsart C empfangenen Datenpakete ist
eine neue Version des Betriebssystems für den Mikrocontroller 11.
Nach vollständigem
Empfang aller Datenpakete wird der Mikrocontroller 11 durch Setzen
einer Speicherzelle des Registersatzes 105 in eine vierte
Betriebsart D versetzt.
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In vorteilhafter Weise wird die zweite
Betriebsart B und die dritte Betriebsart C periodisch wechselnd
eingestellt, um den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Mikrorechnerschaltung 1 in
der zweiten Betriebsart B aufrecht zu erhalten. Das Laden des neuen
Betriebssystemes über
den Bus erfolgt somit parallel zum Normalbetrieb und nur der eigentliche,
kurze Programmiervorgang in der Betriebsart D erfordert einen Unterbrechung
des bestimmungsgemäßen Gebrauchs.
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In dieser vierten Betriebsart D wird
der Inhalt des statischen Schreib-Lese-Speicher 15 in den elektrisch
programmierbaren Festwertspeicher kopiert und damit der Festwertspeicher
umprogrammiert. In einem ersten Betriebszustand a ist dazu der nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher 142 dem
Programmspeicherbereich des Mikrocontrollers 11 zugeordnet.
Dazu werden mit der Verknüpfungslogik 106 typabhängige Steuersignale
zum Lesen des nichtflüchtige
Schreib-Lese-Speichers 142 erzeugt. Der Mikrocontroller 11 arbeitet
die im nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher 142 hinterlegten
Programmsequenzen des Dienstprogramms zum Kopieren von Speicherinhalten
ab. Darüber
hinaus sind in dem ersten Betriebszustand a dem Datenspeicherbereich periodisch
wechselweise der statische Schreib-Lese-Speicher 15 und
der elektrisch programmierbare Festwertspeicher 13 zugeordnet.
Dazu werden mit der Verknüpfungslogik 106 typabhängige Steuersignale 1501 und 1301 zum
Lesen des statischen Schreib-Lese-Speichers 15 und zum
programmierenden Schreiben des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers 13 erzeugt.
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Während
in dem ersten Betriebszustand a die im elektrisch programmierbaren
Festwertspeicher der ersten Speicheranordnung 12 abgelegte Version
des Betriebssystems gültig
und aktiv ist, wird die neue Version des Betriebssystems in den
elektrisch programmierbaren Festwertspeicher der zweiten Speicheranordnung 13 geschrieben.
Die aktive Version des Betriebssystems bleibt somit unangetastet erhalten.
Für den
Fall einer Störung
während
des Empfangs und der Umprogrammierung verfügt die Mikrorechnerschaltung 1 dennoch
stets über
ein gültiges
Betriebssystem und ist nach Beseitigung oder Wegfall der Störung zur
Wiederaufnahme des bestimmungsgemäßen Betriebes gerüstet.
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Nach vollständiger und erfolgreicher Umprogrammierung
des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers 13 wird
durch Setzen einer Registerzelle im Registersatz 105 für die Betriebsarten
B, C und D der Betriebszustand b eingestellt. Durch Neustart der
Mikrorechnerschaltung 1 wird der Registersatz 105 in
seinen definierten Grundzustand zurückgesetzt und der Mikrocontroller 11 damit
in die Betriebsart A versetzt.
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Wie bereits oben beschrieben wird
der Mikrocontroller 11 in der Betriebsart A grundinitialisiert und
im weiteren durch Setzen einer Registerzelle im Registersatz 105 in
die zweite Betriebsart B nunmehr jedoch in den zweiten Betriebszustand
b versetzt. In der zweiten Betriebsart B ist in dem zweiten Betriebszustand
b die zweite Speichereinrichtung 13 dem Programmspeicherbereich
und die dritte Speichereinrichtung 14 dem Datenspeicherbereich
zugeordnet. Dabei werden mit dem Mikrocontroller 11 bestimmungsgemäß die Instruktionen
des aktiven Betriebssystems aus dem elektrisch programmierbaren
Festwertspeicher 13 ausgeführt, wobei der statische Schreib-Lese-Speicher 141 als
Arbeitsspeicher vorgesehen ist. Dazu werden mit der Verknüpfungslogik 106 typabhängige Steuersignale 1301 und 1401 zum Lesen
des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers 13 und
zum Lesen und Schreiben des statischen Schreib-Lese-Speichers 141 erzeugt.
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Für
ein weiteres Umprogrammieren des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers
wird der Mikrocontroller 11 zunächst durch Setzen einer Speicherzelle
des Registersatzes 105 vorbereitend in eine dritte Betriebsart
C versetzt. Im zweiten Betriebszustand b der dritten Betriebsart
C ist die zweite Speichereinrichtung 13 dem Programmspeicherbereich
und die vierte Speichereinrichtung 15 dem Datenspeicherbereich
zugeordnet. Dazu werden mit der Verknüpfungslogik 106 typabhängige Steuersignale 1301 und 1501 zum
Lesen des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers 13 und
zum Schreiben des statischen Schreib-Lese-Speichers 15 erzeugt.
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In der dritten Betriebsart C werden
von der zentralen Einrichtung 2 über das Netzwerk 20 gesendete
Datenpakete über
die Kommunikationsschnittstelle 1120 empfangen und im statischen
Schreib-Lese-Speicher 15 abgelegt. Nach vollständigem Empfang
aller Datenpakete wird der Mikrocontroller 11 durch Setzen
einer Speicherzelle des Registersatzes 105 in den zweiten
Betriebszustand b der vierten Betriebsart D versetzt.
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Im zweiten Betriebszustand b der
vierten Betriebsart D wird der Inhalt des statischen Schreib-Lese-Speicher 15 in
den elektrisch programmierbaren Festwertspeicher kopiert und damit
der Festwertspeicher umprogrammiert. Dazu ist der nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher 142 dem
Programmspeicherbereich des Mikrocontrollers 11 zugeordnet
und mit der Verknüpfungslogik 106 werden
typabhängige Steuersignale
zum Lesen des nichtflüchtige Schreib-Lese-Speichers 142 erzeugt.
Der Mikrocontroller 11 arbeitet die im nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher 142 hinterlegten
Programmsequenzen des Dienstprogramms zum Kopieren von Speicherinhalten
ab. Darüber
hinaus sind in dem zweiten Betriebszustand b dem Datenspeicherbereich
periodisch wechselweise der statische Schreib-Lese-Speicher 15 und
der elektrisch programmierbare Festwertspeicher 12 zugeordnet.
Dazu werden mit der Verknüpfungslogik 106 typabhängige Steuersignale 1501 und 1201 zum
Lesen des statischen Schreib-Lese-Speichers 15 und zum
programmierenden Schreiben des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers 12 erzeugt.
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Während
in dem zweiten Betriebszustand b die im elektrisch programmierbaren
Festwertspeicher der zweiten Speicheranordnung 13 abgelegte Version
des Betriebssystems gültig
und aktiv ist, wird die neue Version des Betriebssystems in den
elektrisch programmierbaren Festwertspeicher der ersten Speicheranordnung 12 geschrieben.
Die aktive Version des Betriebssystems bleibt somit unangetastet
erhalten. Für
den Fall einer Störung
während
des Empfangs und der Umprogrammierung verfügt die Mikrorechnerschaltung 1 dennoch
stets über
ein gültiges
Betriebssystem und ist nach Beseitigung oder Wegfall der Störung zur
Wiederaufnahme des bestimmungsgemäßen Betriebes gerüstet.
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Nach vollständiger und erfolgreicher Umprogrammierung
des elektrisch programmierbaren Festwertspeichers 12 wird
durch Setzen einer Registerzelle im Registersatz 105 für die Betriebsarten
B, C und D wieder der erste Betriebszustand a eingestellt. Durch
Neustart der Mikrorechnerschaltung 1 wird der Registersatz 105 in
seinen Initialzustand gesetzt und der Mikrocontroller 11 damit
in die Betriebsart A versetzt. Damit ist die Ausgangssituation wiederhergestellt.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann
vorgesehen sein, die erste und die zweite Speichereinrichtung (12 und 13)
in einem Baustein, der die Löschung
von Teilbereichen zulässt,
zusammenzufassen, um damit Bauteilekosten zu sparen.
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- 1
- Mikrorechnerschaltung
- 101
- Adresslatch
- 105
- Registersatz
- 106
- Verknüpfungslogik
- 107
- Datenbus
- 108
- Adressbus
- 109
- Steuersignalbus
- 11
- Mikrocontroller
- 1100
- Port
0
- 1102
- Port
2
- 1120
- Kommunikationsschnittstelle
- 1190
- Steuersignale
- 1191
- Adressengültigsignal
- 12
- Erste
Speichereinrichtung
- 1201
- Erstes
Speichersteuersignal
- 13
- Zweite
Speichereinrichtung
- 1301
- Zweites
Speichersteuersignal
- 14
- Dritte
Speichereinrichtung
- 1401
- Drittes
Speichersteuersignal
- 141
- Statischer
Schreib-Lese-Speicher
- 142
- Nichtflüchtiger
Schreib-Lese-Speicher
- 15
- Vierte
Speichereinrichtung
- 1501
- Viertes
Speichersteuersignal
- 2
- Zentrale
Einrichtung
- 20
- Netzwerk