DE2803202C2 - Schaltungsanordnung zur Datensicherung von in als flüchtige (volatile) Speicher ausgebildeten Schreib-Lese- Speichern (RAM) gespeicherten Informationen - Google Patents

Description

durch die vorgeschaltete Zeitstufe festgestellt, ob die Versorgungsspannung eine bestimmte Zeit stabil anliegt, wobei diese Zeit so bemessen ist, daß die Schaltungsanordnung zur Datensicherung für einen eventuellen weiteren Ausfall der Versorgungsspannung wieder bereit ist Diese Zeit kann beispielsweise größenordnungsmäßig auf 1 bis 2 Sekunden bemessen sein. Ist die Versorgungsspannung während dieser Zeit stabil, so wird der Wiedereinschaltzyklus eingeleitet. Der Startbefehl kann von Hand erfolgen oder der Betrieb kann so festgelegt werden, daß nach dem Wiedereinschalten der Netzspannung sowohl der automatische Startbefehl als auch die automatische Adressenanwahl von neuem eingeleitet werden kann.

Durch die Aufhebung der Initialisierung des Mikro-Computersystems kann die Zeitstufe wieder in Bereitschaftsstellung zurückgesetzt werden. Die Aufhebung der Initialisierung kann beispielsweise durch eine Aufhebung eines Dauerlöschimpulses im Computer geschehen, welcher beim Absinken der Versorgungsspannung unter einen Minimalwert voriianden ist

Durch den. Startimpuls für die automatisch*: Adressenanwahl kann zunächst ein sicheres Zurücksetzen der Zeitglieder einer Impulsfolgeschaltung erzielt werden. Die Impulsfolgeschaltung kann dann anschließend mit 2s ihren Impulsen eine Adreßcodierungsschaltung ansteuern. Die Ablaufsteuerung dieser Impulse ist so zeitangepaßt daß sich die Schwankung einer Teilzeit nicht auf die folgenden Impulse überträgt Die folgenden Impulse sind dann entsprechend zeitversetzt jo Das bedeutet daß zwischen den einzelnen Impulsen solche zeitlichen Abstände gewählt werden können, welche der Arbeitsweise des Mikrocomputers angepaßt sind. Man kann dies beispielsweise dadurch erzielen, daß mit dem Ende eines Impulses eine neue Zeitstufe, js welche unabhängig von der vorhergehenden ist, gesetzt wird. Es werden dann gleiche zeitliche Abstände zwischen den einzelnen Impulsen, weiche an die Arbeit des Mikrocomputers angepaßt werden können, gewährleistet

Das Ausgangsnetzwerk der Adreßcodierungsschaltung kann so ausgelegt sein, daß nach Ablauf der Anwahl keinerlei Belastung für die Eingänge des Computersystems bestehen. Dies kann beispielsweise durch hochohmige Ausgänge der Entkopplungsbausteine des Ausgangsnetzwerks erfolgen.

Durch einen Schalter kann die zeitangepaßte Ablaufsteuerung und Adreßcodierung derart beeinflußt werden, daß entweder bei geöffnetem Schalter nur die Startadresse des Programms ausgewählt wird und der so Startimpuls per Hand eingegeben werden kann oder bei geschlossenem Schalter narh Anwahl der Startadresse auch noch der Startimpuls automatisch auf das Computersystem übertragen wird.

Die Erfindung zeigt somit in vorteilhafter Weise eine automatische Datensicherung, welche bei Netzausfall in Mikrocomputersystemen aller Art angewendet werden kann, um in flüchtigen (volatilen) Speichern eingeschriebene Informationen zu retten. Insbesondere werden Störimpulse, welche beim Zusammenbrechen der μ Betriebsspannung im Computersyslem und auch in den Netzgeräten aufgrund vorhandener Kapazitäten und Induktivitäten entstehen können, daran gehindert, den Informationsinhalt im volatilen Speicher zu ändern. Es ist möglich, daß auch bei plötzlichem unerwartetem &■> Netz- bzw. Versorgungsspannungsausfall der letzte eingespeicherte Informationsinhalt im volatilen Speicher gesichert und gegen jegliche ungewollte Veränderung geschützt ist Ferner kann nach Wiederherstellung der Netzspannungsversorgung die Anwahl einer beliebigen Startadresse automatisch vorgenommen werden. Der Startbefehl kann nach Wiederkehr der Netzspannungsversorgung von Hand erfolgen oder es kann ein automatischer Betrieb eingestellt sein, welcher nach Wiedereinschalten der Netzspannung sowohl die Adressenanwahl als auch die Erzeugung eines automatischen Startbefehls ermöglicht Es kann dann beispielsweise ein Produktionsvorgang, der durch den Mikrocomputer gesteuert wird und welcher durch den Ausfall des Netzes abgebrochen wurde, von neuem automatisch eingeleitet werden.

Die Datensicherung ist auch dann gewährleistet wenn die für den Computer vorgesehene Gleichspannungsversorgung ausfällt bzw. wenn bei Ausfall einer Teilgleichspannungsversorgung ein bestimmter minimaler Wert der Versorgungsspannung unterschritten wird. Die Schaltungsanordnung kann so konzipiert werden, daß keinerlei Belastung durch die Schaltung auf Einbzw. Ausgänge auftritt

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Anhand dieser Figur soll die Erfindung noch näher erläutert werden.

In der Figur ist vom Mikrocomputerbereich 1 eine Netzversorgungsschaltung 2, ein Zentralprozessor (CPU) 3, welcher das Steuerwerk und Rechenwerk enthält, ein Speicherbereich 6, welcher den Festwertspeicher (ROM) sowie den als flüchtigen (volatilen) Speicher ausgebildeten Schreib-Lese-Speicher (RAM) enthält, dargestellt Mit dem RAM-Bereich ist ein Monitorteil 4 des Mikrocomputers verbunden.

Die Schaltungsanordnung 18 für die Datensicherung enthält eine an die Netzversorgungsschaltung 2 angeschlossene Vergleichsstufe (7), welche zum einen an ein Entkopplungsnetzwerk 8 mit einem Ladungsspeicher und zum anderen an eine Zeitstufe 11 angeschlossen ist Das Entkopplungsnetzwerk dient zum Absinken der Versorgungsspannung unter einen Minimalen zum Entkoppeln des RAM-Bereichs im Speicher 6 vom übrigen Mikrocomputerbereich. Das Entkopplungsnetzwerk steuert ferner eine RAM-Einschreibsperrschaltung 9 an, durch welche jegliche Informationsänderung im RAM-Bereich des Speichers 6 unterbunden ist.

Außerdem ist das Entkopplungsnetzwerk 8 direkt mit einem Pufferelemente enthaltenden Langzeitspeicher 10 für die Sicherung der eingelesenen Informationen im R A M - Bereich des Speichers 6 verbunden.

Die Zeitstufe 11 erkennt ob die wiederkehrende Versorgungsspannung stabil ist und steuert eine Schaltstufe 12 an, die ihrerseits eine Schaltung 13 zur Aufhebung der Einschreibsperre aktivieren kann, die wiederum mit der RAM-Einschreibsperrschaltung 9 verbunden ist Die Schaltung 13 zur Aufhebung der Einschreibsperre ist außerdem mit einer Startimpulserzeugungsschaltung 14 verbunden, welche für die automatische Adressenwahl einen Startimpuls erzeugt. Die Startimpulserzeugungsschaltung 14 steuert eine zeitangepaßte Ablaufsteuerschaltung 15 an, welche an die Arbeitsweise des Mikrocomputerbereichs 1 angepaßt ist. Die Impulsfolge der AblaufsteuerschaUung 15 gelangt über eine Adreßcodierungsschaltung 16 auf den Monitorteil 4 des Computerbereichs. Mittels eines Schalters 17 ist es möglich, entweder nur die Startadresse des Programms anzuwählen, so daß der Startimpuls per Hand eingegeben werden kann, oder in dem Ablaufzyklus nach Anwahl der Startadresse auch noch den Startimpuls automatisch auf das Computcrsy-

stem 7.U übertragen.

Die Wirkungsweise der in der Figur dargestellten Schaltungsanordnung ist die folgende. In der Vergleichsstufe 7 wird der Wert der Versorgungsspannung, welche aus der Netzversorgung 2 geliefert wird, abgetastet. Auch die Netzgeräteteilspannung kann von der Vergleichsstufe 7 überwacht werden. Unterschreitet die Veisorgungsspannung bzw. Netzgeräteteilspannung einen bestimmten Minimalwert, so wird über einen Reset-Impuls der Mikrocomputerbereich 1 zunächst initialisiert. Ferner sperrt ein Dauersignal, welches beispielsweise ein Masscsignal sein kann, über das Entkopplungsnetzwerk 8 jegliche Informationsänderung im RAM-Bereich des Speichers 6. Derartige Informationsänderungen können beispielsweise durch Störimpulse hervorgerufen werden, die ihrerseits bei Netzausfall aufgrund von im System vorhandenen Kapazitäten und Induktivitäten erzeugt werden können. Das Entkopplungsnetzwerk 8 ist mit einem Ladungsspeicher bestuckt, weicher durch die vorher anliegende Betriebsspannung mit Energie versorgt wurde. Dieser rettet sofort je nach Dimensionierung für eine bestimmte Zeit die im RAM-Bereich eingeschriebenen Informationen. Das Entkopplungsnetzwerk 8 erlaubt es ferner, unmittelbar den Langzeitspeicher 10, der mit Pufferbattcrien ausgerüstet ist, anzusteuern.

Man kann daher bei plötzlichem unerwarteten Netzbzw. Versorgungsspannungsausfall die letzte eingespeicherte Information des RAM-Bereichs sichern und gegen jegliche ungewollte Veränderung schützen.

Bei Wiederkehr der vorher ausgefallenen Netzspannung ermittelt die vorgeschaltete Zeilstufe 11, ob es sich um eine momentane Wiederkehr der Versorgungsspannung oder um eine stabile Versorgungsspannung handelt. Die Zeitstufe 11 erkennt, ob der stabile Zustand der Versorgungsspannung beispielsweise langer als größenordnungsmäßig 1—2 Sekunden anhält. Diese Zeit ist so bemessen, daß alle Bausteine der Schaltungsanordnung 18 für die Datensicherung für den nächsten Ausfall der Netzspannung η Bereitschaft sind. Ist der stabile Zustand der Versorgungsspannung länger als beispielsweise größenordnungsmäßig 1—2 Sekunden, so wird der Wiedereinsohall/ylclii«: einuplritrt Wpnn dip wiederkehrende Versorgungsspannung jedoch nur kurzzeitig vorhanden ist, bleibt das Computersystem initialisiert und die RAM-Einschreibsperrschaltung 9 aktiviert, so daß keine Störimpulse oder dgl. auf den

RAM-Bereich einwirken können.

Wenn die Zeitstufe (1 erkannt hat, daß die Versorgungsspannung über eine bestimmte Zeit hin stabil anliegt, gibt die Zeitstufe ein Ausgangssignal zur '. Ansteuerung der Schaltstufe 12 ab. Die Schaltslufe 12 löst die elektronische Verriegelung in der Schaltung 13 zur Aufhebung der Einschreibsperre. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß auf alle Fälle zuerst die Aufhebung der Einschreibsperre erfolgt, bevor die

ίο Initialisierung des Computersystems aufgehoben wird. Die Aufhebung der Initialisierung, welche beispielsweise durch Aufhebung eines Dauerlöschsignals im Computerbereich 1 geschehen kann, sei/i die Zeitstufc Il wieder in Bercitschaflsslcllung zurück, und es wird

ΙΊ ein Impuls für den Start der automatischen Adrcsscnanwahl durch die Schaltung 14 erzeugt.

Zur sicheren automatischen Adrcssenanwahl sind die dabei verwendeten Ansteuerimpulse an den Arbeitszyklus des Compulcrbereiehs 1 angepaßt. Der StartimpuK

λι bewirkt zunächst ein Zurücksetzen der /citgiicder in der zeitangepaßten Ablaufsteucrschaltung 15. Die Impulsfolge dieser Ablaufstcucrschaltung ist so, daQ sich die Schwankung einer Teilzeit nicht auf die weiteren Impulse überträgt. Diese gegebenenfalls durch die

r> Schwankung einer Teilzeit versetzten Impulse steuern die Adreßcodieningsschaltimg 16 an. Um gleiche zeitliche Abstände zwischen den Anstcuerimpulsen <rti gewinnen und um außerdem die zeitliche Folge der Anstet-vrimpulse an den Arbeitszyklus des Computcrsy-

iii stems anzupassen, können die Zeitglicder der Ablaufstcucrschaltung 15 so verschaltet sein, daß mit dem Ende eines Impulses eine neue Zeitstufc unabhängig von der vorhergehenden gesetzt wind.

Das Ausgangsnetzwerk der Adrcßcodierungssehal-

r> lung 16 ist so ausgelegt, daß nach Ablauf der Anwahl keinerlei Belastung für die Eingänge des Computersystems besteht. Das kann beispielsweise durch hochohmigc Ausgänge der Entkopplungsbausicinc erzielt werden.

4i) Der Schalter 17 beeinflußt die zeitangepaßte Ablaufsteuerschaltung 15 derart, daß bei geöffnetem Schall, r nur die Startadresso des Programms angewählt wird. ·η daß der SlarlimniiK per Hand eingeeeben werden kann. Bei geschlossenem Schalter 17 wird in

4". dem Ablaufzyklus nach Anwahl der Startadrcssc auch noch der Startimpuls automatisch auf das Cnmputersyslem übertragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung zur Datensicherung von in als flüchtige (volatile) Speicher ausgebildeten Schreib-Lese-Speichern (RAM) gespeicherten Informationen, gegebenenfalls mit Pufferelementen zur Überbrückung von Netzausfällen bei einem Mikrocomputer, welcher im wesentlichen einen Zentralprozessor (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), den Schreib-Lese-Speicher (RAM) und gegebenenfalls einen Monitorteil aufweist mit einer Vergleichsstufe, welche bei Unterschreitung eines Minimalwertes der Versorgungsspannung für den Mikrocomputer durch ein Ausgangssignal eine Absicherungseinrichtung zur Sicherung der im Schreib-Lese-Speicher vorhandenen Information betätigt, und mit einer Zeitstufe, weiche die Wiederkehr einer stabilen Versorgungsspannung erkennt und die Datensicherungsmaßnahmen rückgängig macht und eine Adressenanwahl ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten des Ausgangssignals der Vergleichsstufe (7) der Mikrocomputer (1) durch ein Rücksetzsignal aus der Vergleichsstufe (7) initialisiert wird und der Schreib-Lese-Bereich (RAM) des Speicherbereichs (6), in dem die eingespeicherte Information entweder durch einen in einem Entkopplungsnetzwerk (8) enthaltenen Ladungsspeicher oder durch einen Langzeitspeicher (10) gerettet ist, vom übrigen Mikrocomputerbereich (1) mittels eines vom Entkopplungsnetzwerk (8) und einer RAM-Einschreibsperrschaltuüg (9) erzeugten Dauersignals entkoppelt wird, und daß bei der W^.derkehr der stabilen Versorgungsspannung vor der Ermöglichung der Adressenanwahl durch die Zei--,tufe (11) zunächst die Entkopplung des Schreib-Lese-Bereichs des Speicherbereichs (6) und dann die Initialisierung des Mikrocomputers (1) aufgehoben wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufhebung der Initialisierung des Mikrocomputers die Zeitstufe (11) in Bereitschaftsstellung zurückgesetzt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Startimpuls für die automatische Adressenanwahl Zeitglieder einer an den Arbeitszyklus des Mikrocomputers zeitangepaßten Ablaufsteuerschaltung (15), welche eine Impulsfolge liefert, zurückgesetzt sind und daß die Impulse der Ablaufsteuerschaltung (15) anschließend eine Adreßcodierungsschaltung(16) ansteuern.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichne:, daß durch einen Schalter (17) die zeitangepaßte Ablaufsteuerschaltung (15) und die Andreßcodierungsschaltung (16), welche gegebenenfalls ein Entkopplungsglied aufweist, derart beeinflußbar sind, daß entweder nur die Startadresse des Programms ausgewählt wird oder der Startimpuls auf das Computersystem übertragen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitglieder der Ablaufsteuerschaltung (15) derart miteinander verschaltet sind, daß mit dem Ende eines Impulses eines Zeitglieds das darauffolgende Zeitglied, welches vom vorhergehenden Zeitglicd unabhängig ist, gesetzt ist.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs I,

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE-AS 1499 196 bekannt Bei der bekannten Schaltungsanordnung wird bei Netzausfall der Inhalt des gefährdeten Speichers durch eine Schwellenwertschaltung gesichert, indem durch die Schwellenwertschaltung der Speicher am Ende der Speicherzyklus stillgesetzt wird und bestimmte Teile des Speichers abgeschaltet werden. Nach der Wiederkehr einer stabiien Versorgungsspannung wird der Speicher mit einer bestimmten Adresse wieder in Gang gesetzt

Ferner ist es bekannt, bei Stromausfällen die in flüchtigen (volatilen) Speichern gespeicherten Informationen mit Hilfe von Pufferbatterien zu retten. Es treten bei den bekannten Schaltungsanordnungen jedoch noch Schwierigkeiten auf. Bei Netzausfall entstehen aufgrund von Kapazitäten und Induktivitäten im Computersystem, und hier auch insbesondere in den Netzgeräten für die einzelnen Bestandteile des Computersystems, Undefinierte Spannungsverhältnisse, weiche die im Schreib-Lese-Speicher (RAM-Bereich) eingeschriebenen Informationen verfälschen können. Insofern genügt es nicht, daß nur für das Nichtverlorengehen der im RAM-Bereich eingeschriebenen Informationen Sicherheitsmaßnahmen getroffen sind, sondern es ist auch notwendig, daß dieser Speicherbereich davor geschützt wird, daß undefinierbare Spannungen, welche durch den Netzausfall im System hervorgerufen werden, beispielsweise Störimpulse, welche durch Schwingungen im System hervorgerufen sein können, auf den RAM-Bereich einen Einfluß ausüben können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Störimpulse, welche durch Kapazitäten oder Induktivitäten im Computersystem oder in den Netzgeräten hervorgerufen werden können, auf den Schreib-Lese-Bereich keinen Einfluß während der Absicherung der Daten bei Netzausfall nehmen können.

Diese Aufgabe wird bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Ladungsspeicher, der unmittelbar nach dem Unterschreiten des Minimalwertes der Versorgungsspannung die für die Rettung im RAM-Bereich eingeschriebenen Informationen notwendige Betriebsspannung liefert, kann dies je nach Dimensionierung für eine bestimmte Zeit, beispielsweise für eine halbe Stunde, tun. Wenn die vom Ladungsspeicher zur

v> Verfügung gestellte Spannung nicht mehr ausreicht, um den Stromausfall zu überbrücken, kann diese Überbrükkung von dem Pufferbatterien aufweisenden Langzeitspeicher übernommen werden.
Bevor überhaupt Störimpulse, welche durch Kapazitäten oder Induktivitäten im Computersystem oder in den Netzgeräten hervorgerufen werden können, vorhanden sind, sperrt das Dauersignal, welches beispielsweise ein Massesignal sein kann, den RAM-Bereich gegenüber jeglichen Informationsänderungen ab. Störimpulse, welche den im volatilen Speicher vorhandenen Informationsinhalt ändern könnten, werden dabei beispielsweise nach Masse abgeleitet.

Durch das Entkopplungsnetzwerk ist es natürlich auch möglich, unmittelbar den mit den Pufferbatterien ausgerüsteten Langzeitspeicher für die Rettung der in den volatilen Speicher eingeschriebenen Informationen ansteuern zu lassen.

Beim Wiederkehren der Versorgungsspannung wird