DE2900955A1 - Verfahren und vorrichtung zur sicherung eines mikrocomputers gegen datenverlust bei stromausfall - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur sicherung eines mikrocomputers gegen datenverlust bei stromausfall

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DE2900955A1 DE19792900955 DE2900955A DE2900955A1 DE 2900955 A1 DE2900955 A1 DE 2900955A1 DE 19792900955 DE19792900955 DE 19792900955 DE 2900955 A DE2900955 A DE 2900955A DE 2900955 A1 DE2900955 A1 DE 2900955A1
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Description

Nissan TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER PG23-78 193
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Absichern eines aus einer Fahrzeug-Stromquelle versorgten Mikrocomputers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, ' und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Elektronische digitale Mikrocomputer finden auf dem Automobilsektor zunehmende Verwendung, beispielsweise zur Überwachung der optimalen Betriebsbedingungen der Fahrzeugmaschine zwecks Einhaltung der Vorschriften über die Schadstoffabgabe und zur wirtschaftlichen Treibstoffausnutzung.
Bei solchen in Fahrzeugen betriebenen Mikrocomputern besteht das Problem, daß im Mikrocomputer-Speicher enthaltene Daten verlorengehen, wenn die Fahrzeugbatterie ausfällt oder zwecks Aufladung aus dem Fahrzeug entnommen wird. Zwar kann man durch Verwendung von sogenannten nicht-flüchtigen Speichern den Verlust wichtiger Daten bei Ausfall der Stromversorgung vermeiden, jedoch erfordern solche Speicher eine komplexe Datenübertragungsschaltung, die nicht nur entsprechend unzuverlässig ist, sondern auch zur Kostensteigerung beiträgt. Ein anderer Weg wäre die Verwendung eines zusätzlichen oder komplementären MOS-Speichers, der ausschließlich von einer separaten, neben der Hauptbatterie vorhandenen und im Pufferbetrieb geladenen Batterie mit Strom versorgt wird. Dieser Weg hat den Nachteil, daß zur Sicherung eines zuverlässigen Betriebes ein zusätzlicher Wartungsaufwand erforderlich wäre.
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Nissan
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEJSTEP PG23-781 93
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wirtschaftlichen und zuverlässigen Weg zur Sicherung eines aus einer Fahrzeug-Stromquelle versorgten Mikrocomputers gegen Datenverlust bei Stromausfall aufzuzeigen. 5
Die erfindungsgemäße Lösung ist verfahrensseitig im Patentanspruch 1, und vorrxchtungssextig im Patentanspruch angegeben.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, in einem beispielsweise als Festspeicher ROM (Read Only Memory) ausgebildeten sogenannten nicht-flüchtigen Speicher Referenz- bzw. Prüfdaten zusammen mit den Anweisungsdaten, die dem normalerweise gespeicherten und zur Durchführung der verschiedenen Rechenfunktionen in dem Computer notwendigen Programm entsprechen, gespeichert sind. Ein flüchtiger, d.h. programmierbarer Speicher, beispielsweise ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM (Random Access Memory) hat einen bestimmten reservierten Speicherbereich, in den die Referenz- bzw. Prüfdaten übertragen werden. Der Mikrocomputer ist so programmiert, daß-er die Prüfdaten in beiden Speicher aufsucht und in Abhängigkeit von einem Befehlssignal, welches beim Anlassen der Fahrzeugmaschine erzeugt wird, miteinander auf Übereinstimmung vergleicht. Besteht diese Übereinstimmung, dann führt der Computer seine üblichen Funktionen durch. Wenn jedoch ein Stromausfall stattgefunden hat, dann sind die in dem flüchtigen Speicher enthaltenen Daten im allgemeinen verlorengegangen, es wird also eine fehlende Übereinstimmung festgestellt. Daraufhin werden sämtliche im flüchtigen programmierbaren Speicher enthaltenen Daten gelöscht und die Referenz- bzw. Prüfdaten wiederum in den flüchtigen Speicher übertragen, damit sie für spätere Prüfoperationen verfügbar sind. Der
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Mikrocomputer wird solange an der Fortsetzung seiner üblichen Rechenfunktionen gehindert, bis der programmierbare Speicher wieder mit sämtlichen Eingangsdaten versorgt ist, die von verschiedenen Sensoren stammen. 5
In einem praktischen Anwendungsfall wird eine Verbrennungskraftmaschine in einem rückgekoppelten Steuerbetrieb in der Weise überwacht, daß von einem Auspuff-Abgassensor ein Rückkopplungssteuersignal bezogen und zusammen mit anderen Signalen, die andere Maschinen-Operationsparameter beinhalten, in dem Mikrocomputer verarbeitet wird. Eine derartige Rückkopplungssteuerung erfordert Soll-Daten, die Ursprungsbedingungen der Maschine entsprechen, und diese Ursprungsdaten werden in dem flüchtigen programmierbaren Speicher abgespeichert und im anschließenden Maschinenbetrieb für die Rückkopplungssteuerung verwendet. Diese Ursprungsdaten sind wichtig für die automatische Kalibrierung des Systems, weil es Abweichungen zwischen den Betriebsparametern verschiedener Maschinen gibt, die sonst eine genaue Kalibrierung jeder einzelnen Maschine in bezug auf ihre speziellen Leistungsdaten erfordern würden. Die Ursprungs-Betriebsdaten der Maschine, die bei Stromausfall verlorengegangen sind, werden automatisch wieder durch von den verschiedenen Quellen oder Sensoren bezogene Daten ersetzt, sobald die Maschine mindestens eine Kurbelwellenumdrehung hinter sich hat.
Da erfindungsgemäß die Anzahl von Prüfbits, die zur Sicherstellung einer gültigen Aussage über verlorene Daten bei Stromausfall erforderlich sind, nicht groß ist, beanspruchen diese Prüfdaten auch keinen großen Speicherplatz in dem Mikrocomputer. Daher erfordert die Durchführung der
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Erfindung auch keine nennenswerten Kosten.
Nachstehend wird ein die Merkmale der Erfindung aufweisendes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Erfindungsgedankens in Form eines Blockschaltbilds,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer praktischen Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Erfindung,
und
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Beschreibung der Operation der Ausführung von Fig. 2.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Mikrocomputer enthält eine aus einer Gleichspannungsquelle 1, welche die normale Batterie eines Straßenfahrzeugs ist, gespeiste programmierbare Speichereinheit 3, die in Fig. 3 auch als RAM (Random Access Memory) bezeichnet ist. Sobald ein Schalter 2, welcher der Zündschalter des Fahrzeugs sein kann, geschlossen ist, wird aus der gleichen Stromquelle 1 eine zentrale Datenverarbeitungseinheit 4 des Mikrocomputers mit Strom versorgt. In Fig. 1 besteht diese zentrale Datenverarbeitungseinheit 4 aus einer Steuereinheit 41, einem Dauerspeicher 42, einer Komparatoreinheit 43 zur Feststellung von Übereinstimmungen zwischen von den Speichern 42 und 3 bezogenen Daten, und eine Dateneinschreibeinheit 44.
Die Speichereinheit 3 enthält einen Datenspeicherabschnitt 31, in dem alle zur Durchführung von Rechenoperationen notwendigen Daten gespeichert sind, und einen reservierten Speicherabschnitt 32, der ausschließlich zur
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Speicherung von Daten verwendet wird, die auch im Dauerspeicher 42 gespeichert sind.
Dieser Dauerspeicher 42 ist ein Typ, in dem einmal gespeicherte Daten auch dann nicht gelöscht werden, wenn die Stromversorgung ausfällt; in ihm sind Prüfbits gespeichert.
Von an wichtigen Punkten des Fahrzeugs verteilten Meßstellen, die in Fig. 1 und 2 der Zeichnung durch ein mit 5 bezeichnetes Kästchen symbolisiert sind, erhält die Steuereinheit 41 verschiedene Eingangsdaten und gibt sie weiter an ausführende und anzeigende Stellen, in der Zeichnung durch ein Kästchen 6 symbolisiert.
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Im Dauerspeicher 42 sind außerdem zur Durchführung von Rechenoperationen notwendige grundsätzliche Anweisungsdaten vorprogrammiert. Außerdem ist der Dauerspeicher 42 so programmiert, daß er die Steuerschaltung 41 zur Aktivierung der Komparatoreinheit 43 auffordert, die im Speicher 42 gespeicherten Prüfbits mit dem im reservierten Speicherabschnitt 32 gespeicherten Daten zu vergleichen, wenn der Schalter 2 manuell geschlossen wird. Besteht Übereinstimmung zwischen diesen beiden Datengruppen, dann gibt es von der Komparatoreinheit 43 kein Ausgangssignal, wenn aber keine Übereinstimmung festgestellt wird, dann ist dies ein Anzeichen dafür, daß in der Speichereinheit 3 gespeicherte Daten teilweise oder ganz verlorengegangen sind, und daraufhin gibt die Komparatoreinheit 43 an die Dateneinschreibeinheit 44 eine Anweisung zum Dateneinschreibne ab. Diese Anweisung geht zur Steuereinheit 41, welche veranlaßt, daß sämtliche jetzt in den Speicher-
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abschnitten 31 und 32 enthaltenen Daten gelöscht werden. Gleichzeitig gibt die Einschreibeinheit 44 eine Anweisung an die Steuereinheit 41 ab, die Prüfbits in den reservierten Speicherabschnitt 32 zu übertragen und nocheinmal gegenüber den Referenzbits im Speicher 42 zu überprüfen. Aufgrund der Einschreibinstruktion überträgt die Steuereinheit 41 verschiedene von den Meßstellen 5 bezogene Eingangsdaten in den Datenspeicherabschnitt 31 .
Wird die Batterie 1 aus dem Fahrzeug zwecks Nachladung entnommen, oder ist ihre Spannung unter den normalen Betriebswert abgesackt, dann sind die in der Speichereinheit enthaltenen Daten verlorengegangen, die Speicherinhalte nehmen Undefinierte Binärpegel ein. Wenn beim nächsten Anlassen des Fahrzeugs manuell der Schalter 2 betätigt wird, dann werden die zuvor im reservierten Speicherabschnitt 32 gespeicherten Prüfdaten gegenüber den Referenz-Prüfdaten geprüft, und sobald eine fehlende Übereinstimmung zwischen ihnen festgestellt wird, werden alle vorher in der Speichereinheit 3 gespeicherten Daten wieder auf den neuesten Stand gebracht.
Bei dem praktischen Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist der Dauerspeicher 42 ein Festspeicher (ROM = Read Only Memory) 46, der grundsätzliche Anweisungsdaten und die Prüfdaten gespeichert enthält. Da dieser Festspeicher ein nicht-flüchtiger Speichertyp ist und da außerdem nur eine kleine Zahl von Prüfbits zur Feststellung einer fehlenden Prüfdaten-tibereinstimmung notwendig sind, bietet die Erfindung eine billige und zugleich zuverlässige Lösung zur Datensicherung bei Stromausfall, ganz im Gegensatz zum Stand der Technik.
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In Fig. 2 enthält die mit 45 bezeichnete zentrale Datenverarbeitungseinheit die bereits in Fig. 1 beschriebenen Einheiten 41, 42 und 43, und der Festspeicher 46 ist als separate Einheit dargestellt. Eingangs- und Ausgangsdaten werden über ein Eingabe/Ausgabe-Interface 47 eingegegeben bzw. ausgegeben. Die Speichereinheit 3 ist ein Speicher mit freiem Zugriff (RAM).
Im praktischen Betrieb ist der Festspeicher 46 so programmiert, daß er die zentrale Datenverarbeitungseinheit 45 in Sequenz zur Erzeugung von Referenz-Datenwörtern veranlaßt, von denen jedes vier Bits enthält, die eine bestimmte Dezimalzahl repräsentieren. Diese Datenwörter werden in dem reservierten Speicherabschnitt 32 der Speichereinheit 3 gespeichert. Der Mikrocomputer ist so programmiert, daß er die Datenüberprüfung Wort für Wort durchführt. Die zentrale Datenverarbeitungseinheit 45 enthält einen nicht dargestellten Zähler, welcher zugeführte Taktimpulse zählt und dabei einen Satz von vier Binär-Digits erzeugt, die mit einem Satz von vier aus dem reservierten Speicherabschnitt 32 der Speichereinheit 3 bezogenen Bits verglichen wird.
Das Flußdiagramm von Fig. 3 zeigt den Ablauf der Prüfung der erzeugten Prüfdatenwörter gegenüber den im reservierten Speicherabschnitt 32 gespeicherten Datenwörtern. Nach manueller Betätigung des Schalters 2 wird der Zähler auf null zurückgesetzt und nimmt die Taktimpulse auf. Sobald der Zähler ein erstes durch das Programm bestimmtes Datenwort ezreugt, wird das erste Datenwort aus dem reservierten Speicherabschnitt 32 bezogen und mit dem Ausgang des Zählers verglichen. Wird eine Übereinstimmung festgestellt,
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dann zählt der Zähler weiter, bis das nächste Datenwort erzeugt ist. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis eine vorbestimmte Anzahl von Datenwörtern erzeugt ist, und wenn alle so in dem Zähler erzeugten Datenwörter mit in dem reservierten Speicherabschnitt 32 vorhandenen Daten auf Übereinstimmung überprüft sind, dann geht die Programmsteuerung zu den eigentlichen Programmfunktionen über.
Wird festgestellt, daß keine Übereinstimmung zwischen den geprüften Datenwörtern besteht, dann wird der Zähler wieder gelöscht, erhält Taktimpulse und erzeugt das erste Datenwort, welches dann in den reservierten Speicherabschnitt 32 der programmierbaren Speichereinheit 3 übertragen wird. Der Zähler schreitet automatisch in überein-Stimmung mit dem gespeicherten Programm vor und erzeugt die nachfolgenden Datenwörter, und diese werden sukzessive in den Speicherabschnitt 32 übertragen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle Datenwörter in den Speicherabschnitt 32 übertragen sind. Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, werden alle in dem Datenspeicherabschnitt 31 enthaltenen Daten gelöscht, und die Steuerung geht zu den eigentlichen Programmfunktionen über.
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ZUSAMMENFASSUNG
Bei einem in einem Fahrzeug angebrachten Mikrocomputer ist in einem nicht-flüchtigen Speichermedium ein Referenz-Prüfbitmuster gespeichert, welches außerdem in einem dafür reservierten Abschnitt eines flüchtigen Speichermediums gespeichert wird. Der Mikrocomputer ist so programmiert, daß er die in beiden Speichermedien gespeicherten Prüfbits in Abhängigkeit von einem Befehlssignal miteinander vergleicht, und wenn keine Übereinstimmung zwischen ihnen festgestellt wird, dann wird dies als Anzeichen dafür gedeutet, daß in dem flüchtigen Speicher enthaltene Daten aufgrund eines Stromausfalls verlorengegangen sind. Die verlorenen Prüfdaten werden in dem flüchtigen Speicher durch Referenz-Prüfdaten aus dem nicht-flüchtigen Speicher für einen späteren Vergleich ersetzt, und gleichzeitig werden sämtliche in dem Restabschnitt des flüchtigen Speichers enthaltenen Daten gelöscht, damit ein frischer Satz von Eingangsdaten abgespeichert werden kann. Nach Feststellung einer Datenübereinstimmung wird der Mikrocomputer wieder zur Fortsetzunt seiner normalen Rechenfunktionen freigegeben.
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Claims (8)

TER MEER-MÜLLER-STEINMEiSTER Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandalaires agrees pres !'Office european des brevets Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-Ing, F. E. Müller <_.. , „ _, Triftstrasse 4, Siekerwall 7, D-SOOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 PG23-78193 11. Januar 1979 Mü/Gdt/vL NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung eines Mikrocomputers gegen Datenverlust bei Stromausfall Priorität: 11. Januar 1978, Japan, Ser.Nr. 53-1680 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Absichern der Daten im nicht-flüchtigen bzw. programmierbaren flüchtigen Speichermedium eines vorzugsweise aus einer Fahrzeug-Stromquelle versorgten Mikrocomputers gegen einen Ausfall der Stromversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß
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- in dem nicht-flüchtigen Speichermedium Prüfdaten gespeichert,
- in dem programmierbaren Speichermedium ein Abschnitt zum Speichern der Prüfdaten reserviert und der Rest zum Speichern anderer, für Rechenfunktionen benötigter Daten ausgenutzt,
- in Abhängigkeit von einem Befehlssignal eine Übereinstimmung bzw. eine fehlende Übereinstimmung zwischen den in dem nicht-flüchtigen Speichermedium und den
in dem reservierten Abschnitt des programmierbaren Speichermediums gespeicherten Prüfdaten festgestellt,
- bei Feststellung einer fehlenden Übereinstimmung sämtliche im programmierbaren Speicher enthaltenen Daten gelöscht und die im nicht-flüchtigen Speichermedium gespeicherten Prüfdaten in dem reservierten Abschnitt des programmierbaren Speichermediums übertragen , und
- nach Feststellung der Übereinstimmung der Mikrocomputer zur Fortsetzung seiner normalen Rechenfunktionen freigegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die in dem nicht-flüchtigen Speichermedium gespeicherten Prüfdaten aus mehreren Datenwörtern bestehen, und daß eine Wort-für-Wort-Überprüfung zur Feststellung auf Übereinstimmung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die in dem nicht-flüchtigen Speichermedium gespeicherten Prüfdaten in Form von Anweisungen zur sukzessiven Erzeugung der Datenwörter vorhanden sind.
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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtflüchtiges Speichermedium ein Festspeicher (Read Only Memory) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet; daß das Befehlssignal in Abhängigkeit vom Starten der Maschine des Fahrzeugs erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß das Befehlssignal in Abhängigkeit von der Betätigung eines Zündschalters des Fahrzeugs erzeugt wird.
7. Vorrichtung zum Absichern eines aus einer Fahrzeug-..· Stromquelle versorgten und einen nicht-flüchtigen sowie einen programmierbaren flüchtigen Speicher enthaltenden Mikrocomputers gegen Datenverlust bei Ausfall der Stromversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbare Speicher (RAM, 3) in einen ersten Abschnitt
(31) zum Speichern von für Rechenoperationen benötigten Daten und in einen zweiten Abschnitt (32) zum Speichern von Prüfdaten unterteilt ist; daß in dem nicht-flüchtigen Speicher (ROM, 46) Prüfdaten gespeichert sind, und daß Elemente (41, 43, 44) zur Erzeugung eines Befehlssignals und zur Feststellung einer Übereinstimmung oder einer fehlenden Übereinstimmung zwischen den im programmierbaren Speicher und den im nicht-flüchtigen Speicher gespeicherten Prüfdaten in Abhängigkeit von dem Befehlssignal vorhanden sind.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente (41 ...) zur Erzeugung des Befehlssignals mit einer Starteinrichtung (2) für die Fahrzeugmaschine verbunden sind.
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DE19792900955 1978-01-11 1979-01-11 Verfahren und vorrichtung zur sicherung eines mikrocomputers gegen datenverlust bei stromausfall Withdrawn DE2900955A1 (de)

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