DE19703890C1

DE19703890C1 - Watchdog-Bedienung

Info

Publication number: DE19703890C1
Application number: DE1997103890
Authority: DE
Inventors: Christian Stolz; Guenter Haderer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2017-02-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwa chung eines Microcontrollers mittels einer Watch dog-Schaltung.

Stand der Technik

Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. So werden zur Überwachung von Microcontrollern Watchdog-Schaltungen eingesetzt, die entweder zu sammen mit dem Microcontroller in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet oder als externe Einheit ausge führt sind. Die Aufgabe der Watchdog-Schaltung be steht darin, ein im Microcontroller ausgeführtes Programm zu überwachen. Dazu erzeugt der Microcon troller bei jedem Programmdurchlauf einen Impuls, der der Watchdog-Schaltung zugeführt wird. Durch mehrmalige aufeinanderfolgende Ausführung des Pro gramms wird auf diese Weise eine Anzahl von Einzel impulsen erzeugt, deren Zeitabstände abhängen von der Zeitdauer des auszuführenden Programms. Diese in der Regel gleich großen Zeitabstände werden durch die Watchdog-Schaltung in der Weise über prüft, daß sie mit einer festgelegten Bedienzeit der Watchdog-Schaltung verglichen werden. Falls ein Fehler im Ablauf des im Microcontroller abgearbei teten Programms, beispielsweise durch einen Pro grammabruch eintritt, wird die Impulserzeugung un terbrochen, so daß die Bedienzeit überschritten wird. Die Watchdog-Schaltung erzeugt in diesem Fall ein Steuersignal und führt dieses einem Rück setzeingang des Microcontrollers zu. Dieser wird daraufhin zurückgesetzt, so daß das Programm von neuem startet.

Nachteilig ist dabei, daß das im Microcontroller ablaufende Programm eine Anzahl von Impulsen erzeu gen muß, deren Zeitabstände die Bedienzeit der Watchdog-Schaltung nicht überschreiten dürfen. Wird durch eine beispielsweise längere Programmlaufzeit eine Anzahl von Impulsen vom Microcontroller er zeugt, deren Periodendauer wesentlich größer als die Bedienzeit der Watchdog-Schaltung ist, so wird der Microcontroller zurückgesetzt, ohne daß ein Fehler im Programm aufgetreten ist. Daraus ergibt sich ein weiterer Nachteil, der darin besteht, daß bei der Erstellung des Programms seine Ablaufzeit berücksichtigt werden muß um die Bedienzeit der eingesetzten Watchdog-Schaltung einzuhalten.

Aus der DD 229 888 A1 ist ein Microcontroler 2 bekannt, der durch eine Zeitgeberschaltung 3 überwacht wird. Dabei wird eine Betriebssystemzeit t_B von einer halben Sekunde (siehe Seite 2, letzte Zeile) und eine feste Zeit für die Zeitgeberschaltung (Seite 3, dritte Zeile von unten) von fünf Sekunden vorgegeben. Es handelt sich somit um ein Rechnersystem, bei dem die Zeit für die Bedienung des Watchdog fest eingestellt ist.

Aus der DD 250 393 A1 ist ebenfalls ein Mikroprozessor bekannt, bei dem eine Zeitgeberschaltung auf eine feste Zeitspanne eingestellt wird.

Aus der GB 22 41 799 A ist ein Mikroprozessor mit einem Watchdog bekannt, wobei die Bedienung des Watchdog über einzelne Marken im Programm des Mikroprozessors erfolgt. Dabei wird bei jeder Marke ein anderer Ausgang des Mikroprozessors angesteuert und der Watchdog untersucht, ob diese Signale in der richtigen Reihenfolge und innerhalb der richtigen Zeitfenster eintreffen.

Aus der US 5,327,362 ist ein Microcontroler bekannt, bei dem in einem Programm mehrere Routinen vorgesehen sind, die einen Watchdog bedienen.

Aus der DE 40 39 355 A1 ist ein Mikrocomputer mit einem Watchdog bekannt, der zur Überprüfung des Watchdog nach einem Start des Mikrocomputer die Bedienung des Watchdog schrittweise verlängert, bis der Watchdog ein Reset-Signal an den Mikrocomputer gibt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den im An spruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß sie einfach aufgebaut ist und die Programmlaufzeit unabhängig von der fest eingestellten Bedienzeit der Watchdog-Schaltung ist. Dies wird dadurch erreicht, daß dem Microcontroller eine Impulsfolge-Erzeu gungseinrichtung zugeordnet ist, die eine durch den Microcontroller beim Start des Programms einstellbare Anzahl an Impulsen er zeugt, die der Watchdog-Schaltung zugeführt werden. Es ist dadurch möglich, unabhängig von der Laufzeit des Programms eine Impulsfolge zu erzeugen, deren Periodendauer kleiner oder gleich der Bedienzeit der Watchdog-Schaltung ist und deren Gesamtdauer der Ausführungszeit des Programms entspricht. Es können dadurch Watchdog-Schaltungen mit beliebigen Bedienzeiten verwendet werden, da über den Micro controller und der diesem zugeordneten Impulsfolge- Erzeugungseinrichtung die Zeitabstände zwischen den einzelnen Impulsen der Bedienzeit der Watchdog- Schaltung angepaßt werden können.

Es ist ferner vorgesehen, daß die Impulsfolge-Er zeugungseinrichtung einen Dekrementzähler und einen Inkrementzähler aufweist. Diese beiden Zähler die nen zur Steuerung der Impulsfolge-Erzeugungsein richtung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausfüh rungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausfüh rungsbeispiels,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des er findungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 4 ein weiteres Flußdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vor richtung zur Überwachung eines Microcontrollers mittels einer Watchdog-Schaltung. Es sind dabei nur diejenigen Funktionseinheiten dargestellt, die für die Erfindung von Bedeutung sind. Die Vorrichtung umfaßt einen Microcontroller 1, dem eine Impuls folge-Erzeugungseinrichtung 3 und eine Watchdog- Schaltung 5 zugeordnet sind. Dabei bilden vorzugs weise der Microcontroller 1 und die Impulsfolge-Er zeugungseinrichtung 3, die ihrerseits einen Ver gleicher 6, einen Inkrementzähler 2 und einen De krementzähler 4 aufweist, eine Funktionseinheit. Die Watchdog-Schaltung 5, die eine feste Bedienzeit aufweist, ist mit ihrem Ausgang 15 über eine elek trische Verbindung 7 mit einem Eingang 9 des Micro controllers 1 verbunden. Desweiteren ist die Im pulsfolge-Erzeugungseinrichtung 3 über eine weitere elektrische Verbindung 11 mit einem Eingang 13 der Watchdog-Schaltung 5 verbunden.

Nachfolgend wird die Funktion der Vorrichtung er läutert.

Wird im Microcontroller 1 ein Programm gestartet, so erzeugt dieses bei jedem Durchlauf ein Steuersi gnal, welches der Impulsfolge-Erzeugungseinrichtung 3 zugeführt wird. Dieses Steuersignal startet eine Impulsfolge mit einer Periodendauer T und einer durch den Microcontroller 1 vorgebbaren Anzahl an Impulsen. Diese werden über die Verbindung 11 dem Eingang 13 der Watchdog-Schaltung 5 zugeführt. Die Watchdog-Schaltung 5 überprüft, ob die Peri odendauer T der Impulse kleiner oder gleich einer fest vorgegebenen Bedienzeit der Watchdog-Schaltung 5 ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, bei spielsweise durch eine fehlerhafte Programmunter brechung oder eine ungewollte Endlosschleife, er zeugt die Watchdog-Schaltung 5 ein Steuersignal und führt es über den Ausgang 15 und die elektrische Verbindung 7 dem Eingang 9 des Microcontrollers 1 zu. Das Steuersignal am Eingang 9 setzt den Micro controller 1 zurück und das Programm startet er neut. Ist die Periodendauer T kleiner oder gleich der Watchdog-Bedienzeit, so wird kein Steuersignal generiert und der Microcontroller 1 führt das Pro gramm ohne Unterbrechung aus. Es ist also möglich, durch einen durch das Programm ausgelösten und durch den Microcontroller 1 erzeugten Steuerimpuls eine Impulsfolge durch die Impulsfolge-Erzeugungs einrichtung 3 zu starten, die aufgrund der durch den Microcontroller 1 vorgebbaren Anzahl von Impul sen eine bestimmbare Zeitdauer aufweist. Dadurch kann die Ausführungszeit des im Microcontroller 1 ablaufenden Programms beliebig sein, da über die Impulsfolge-Erzeugungseinrichtung 3 die Watchdog- Schaltung 5 mit Impulsen versorgt und damit ein Rücksetzen des Microcontrollers 1 unterbunden wird.

Die beiden Flußdiagramme der Fig. 3, 4 geben den Ablauf im Microcontroller 1 beziehungsweise in der Impulsfolge-Erzeugungseinrichtung 3 wieder. Dabei zeigt Fig. 3 den Ablauf im Microcontroller 1 und Fig. 4 den Ablauf in der Impulsfolge-Erzeugungs einrichtung 3. Die Position 19 in Fig. 3 kenn zeichnet den Start des Programms. In der da rauffolgenden Position 21 werden die zwei Zähler der Impulsfolge-Erzeugungseinrichtung 3 auf ihre Anfangswerte gesetzt. Dabei wird der Inkrementzäh ler 2 auf den Wert null und der Dekrementzähler 4 auf denjenigen Wert gesetzt, der der durch den Microcontroller 1 vorgegebenen Anzahl an Impulsen pro Impulsfolge entspricht. Anschließend wird über ein Steuersignal die Impulsfolge-Erzeugungseinrich tung 3 gestartet, was im Flußdiagramm 23 der Fig. 4 mittels der Position 27 dargestellt ist. Parallel dazu wird in Fig. 3 im Anschluß an die Position 21 die Position 25 erreicht, die die weitere Ausfüh rung des Programms im Microcontroller 1 kennzeich net. Dieses Programm wird - wie durch den Pfeil 22 angedeutet - zyklisch abgearbeitet, wobei vor Beginn jedes Programmzykluses der Inkrementzähler 2 und der Dekrementzähler 4 auf die Werte gesetzt werden, die in Position 21 angegeben wurden. Dies bedeutet, daß der Inkrementzähler 2 auf den Wert null gesetzt wird und der Dekrementzähler 4 auf den Wert, der die Anzahl der zu erzeugenden Impulse pro Impuls folge repräsentiert.

Ausgehend von der Position 27 in Fig. 4 wird pa rallel zum Ablauf des Programms im Microcontroller 1 die Impulserzeugung in der Impulsfolge-Erzeu gungseinrichtung 3 gestartet. In der anschließenden Position 29 werden durch den Vergleicher 6 die Zäh lerstände des Inkrement- und des Dekrementzählers verglichen. Dazu wird der Zählerstand des Dekre mentzählers 4 zum Zählerstand des Inkrementzählers 2 addiert und mit der im Microcontroller 1 vorgege benen Anzahl an Impulsen verglichen. Ist die Summe der beiden Zählerstände gleich der Anzahl der zu erzeugenden Impulse, wird die Position 31 erreicht. Hier wird erneut durch den Vergleicher 6 geprüft, ob der Zählerstand des Inkrementzählers 2 kleiner oder gleich der Anzahl der zu erzeugenden Impulse und der Zählerstand des Dekrementzählers 4 kleiner oder gleich der Anzahl der zu erzeugenden Impulse ist. Ist auch diese Bedingung erfüllt, wird die Po sition 33 erreicht und die Erzeugung eines Impulses durch die Impulsfolge-Erzeugungseinrichtung 3 ver anlaßt. Gleichzeitig wird der Zählerstand des In krementzählers 2 um eins erhöht und der Zählerstand des Dekrementzählers 4 um eins verringert. Daran anschließend wird Position 35 erreicht und mit dem soeben beschriebenen Ablauf bei Position 27 gestar tet. An dem vorgenannten Ablauf wird deutlich, daß durch mehrmaliges Durchlaufen der Positionen 27 bis 35 eine Impulsfolge erzeugt wird. Dabei ist die An zahl der Impulse so gewählt, daß die Zeitdauer der gesamten Impulsfolge größer oder gleich der Ausfüh rungsdauer des Programms im Microcontroller 1 ist. Vor einem erneuten Start des Programms (Position 25) im Microcontroller 1 wird der Inkrementzähler 2 auf den Wert null und der Dekrementzähler 4 auf den Wert der Anzahl der zu erzeugenden Impulse gesetzt werden. Daran anschließend wird sowohl das Programm im Microcontroller 1 bei Position 25 des Flußdia gramms 17 als auch die Erzeugung der Impulse durch die Impulsfolge-Erzeugungseinrichtung 3 fortge setzt.

Tritt während des Programmablaufs im Microcontrol ler ein Fehler auf, werden weder der Inkrementzäh ler 2 noch der Dekrementzähler 4 nach Ablauf der geplanten Impulsfolge auf die ursprünglichen Werte zurückgesetzt. Damit wird entweder der Vergleich in Position 29 oder in Position 31 negativ ausfallen, mit der Folge, daß zur Position 35 gesprungen wird. Dadurch wird die Position 33 nicht erreicht und kein Impuls durch die Impulsfolge-Erzeugungsein richtung 3 erzeugt. Die Bedienzeit der Watchdog- Schaltung 5 wird bedingt durch den nicht generier ten Impuls überschritten mit der Folge, daß die Watchdog-Schaltung 5 ein Steuersignal erzeugt, dem Microcontroller 1 zuführt und diesen damit zu rücksetzt.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, wobei abweichend von der bisheri gen Ausführung der Microcontroller 1 einen zusätz lichen Eingang 10 und die Watchdog-Schaltung 5 einen zusätzlichen Ausgang 16 aufweist, die über eine elektrische Verbindung 12 miteinander verbun den sind. Abweichend von der bisher beschriebenen Funktion der Vorrichtung wird die Erzeugung eines Impulses mittels der Impulsfolge-Erzeugungseinrich tung 3 durch ein Interruptsignal der Watchdog- Schaltung 5 gestartet. Wie zuvor beschrieben, prüft die Watchdog-Schaltung 5, ob ihr innerhalb eines Zeitintervalls, welches der Bedienzeit entspricht, ein Signal zugeführt wird. Erkennt sie ein Signal innerhalb des Zeitintervalls, arbeitet der Microcontroller 1 einwandfrei. Kommt jedoch kein Signal innerhalb des Zeitintervalls an, liegt ein Fehler vor, worauf der Microcontroller 1 durch ein Signal der Watchdog-Schaltung 5 zurückgesetzt wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nun nach Ablauf jedes Zeitintervalls von der Watchdog-Schal tung 5 ein Interruptsignal erzeugt und dem Micro controller 1 über die Leitung 12 zugeführt. Dieser startet daraufhin eine Interruptroutine, die die Erzeugung eines Steuersignals auslöst, welches der Impulsfolge-Erzeugungseinrichtung 3 zugeführt wird und die in Antwort darauf das im Flußdiagramm 23 dargestellte Programm abarbeitet. Da dieses Pro gramm bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, wird hier nicht mehr näher darauf eingegangen.

Sind die in den Positionen 29, 31 angegebenen Be dingungen erfüllt, erzeugt die Impulsfolge-Erzeu gungseinrichtung 3 einen Impuls, der der Watchdog- Schaltung 5 zugeführt wird. Dieser Impuls folgt so mit unmittelbar, lediglich um die Programmausfüh rungszeit der Interruptroutine und der Positionen 27, 29, 31, 33 und 35 verzögert dem Interruptsi gnal. Bei entsprechender Wahl der Bedienzeit fällt dieser Impuls in das Bedienzeitintervall der Watch dog-Schaltung 5 mit dem Ergebnis, daß ein störungs freier Betrieb des Microcontrollers 1 erkannt wird.

Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Programm gemäß dem Flußdiagramm 23 nach errei chen der Position 35 nicht zyklisch wiederholt, sondern vielmehr erst nach Ablauf der Bedienzeit und dem Erzeugen eines weiteren Interruptsignals erneut ausgeführt.

Bei jeder Abarbeitung des Programms gemäß dem Fluß diagramm 23 werden die Zählerstände des Inkrement zählers 2 und des Dekrementzählers 4 erhöht bezie hungsweise vermindert. Sollten bei entsprechenden Zählerständen die Vergleiche in Position 29 oder 31 negativ ausfallen, läßt sich daraus schließen, daß das im Microcontroller 1 zyklisch ablaufende Pro gramm die Zähler noch nicht zurückgesetzt und damit den Programmanfang nach Ablauf einer von dem ur sprünglichen Zählerstand und der Bedienzeit abhängigen Zeitdauer noch nicht erreicht hat. Da diese Zeitdauer länger als die Programmaus führungszeit des Microcontrollerprogramms gewählt wird, liegt mithin ein Fehler vor. Entsprechend wird dann Position 33 übersprungen, so daß die Im pulsfolge-Erzeugungseinrichtung 31 kein Signal er zeugt. Dies hat zur Folge, daß innerhalb eines Be dienzeitintervalls der Watchdog-Schaltung 5 kein Signal zugeführt wird und diese daraufhin ein Steu ersignal erzeugt welches über den Eingang 9 dem Microcontroller zugeführt wird und diesen zurück setzt.

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung eines Microcontrolers mittels einer Watchdog-Schaltung,
wobei die Watchdog-Schaltung eine feste Bedienzeit aufweist,
wobei dem Microcontroler (1) eine Impulsfolge- Erzeugungseinrichtung (3) zugeordnet ist, die eine Impulsfolge mit einer durch den Microcontroler (1) einstellbaren Anzahl an Impulsen erzeugt, die der Watchdog- Schaltung (5) zugeführt werden,
wobei die der Watchdog-Schaltung (5) zugeführte Impulsfolge eine konstante Periodendauer T aufweist, die kleiner oder gleich einer Watchdog-Bedienzeit ist,
wobei die Zeitdauer der gesamten Impulsfolge größer oder gleich der Ausführungsdauer eines Programms des Microcontrolers (1) ist,
und wobei der Microcontroler (1) beim Start des Programms die Anzahl der Impulse festlegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Watchdog-Schaltung (5) einen ersten Ausgang (16) und einen zweiten Ausgang (15) aufweist, daß der erste Ausgang (16) mit einem Interrupt-Eingang (10) des Microcontrolers und der zweite Ausgang mit dem Reset-Eingang (9) des Microcontrolers verbunden ist, daß die Watchdog-Schaltung (5) nach Ablauf eines Zeitintervalls ein Signal an den ersten Ausgang (16) gibt, daß die Impulsfolge- Erzeugungsvorrichtung (3) als Interrupt-Routine ausgebildet ist, daß der Microcontroler (1) als Reaktion auf das Signal an dem Interrupt-Eingang (10) die Interrupt-Routine bearbeitet, die ein Bediensignal für die Watchdog-Schaltung (5) erzeugt, und daß die Watchdog-Schaltung (5) beim Ausbleiben eines Bediensignals nach der Ausgabe eines Signals auf dem ersten Ausgang (16) ein Signal auf dem zweiten Ausgang (15) erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Interrupt-Routine den Zählerstand eines Dekrementzählers (4) abfragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Interrupt-Routine einen Inkrementzähler (2) abfragt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Microcontroler die Anzahl der Impulse dadurch einstellt, daß der Microcontroler entsprechende Werte in den Inkrementzähler und den Dekrementzähler einschreibt.