DE3207120C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung für einen Mikrocomputer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Elektronik 1980, Heft 4 ist auf Seite 92-94 in dem Aufsatz "Watch-dog-Schaltungen erkennen µP-System­ störungen" eine Überwachungsschaltung der eingangs ge­ nannten Art beschrieben. Als einfache Möglichkeit eine Watch-dog-Schaltung zu realisieren, wird ein Zeitgeber vorgeschlagen, der mit dem System - Reset gestartet und vom Programm des Mikrocomputers im fehlerfreien Betrieb vor Ablauf der eingestellten Zeit zurückge­ stellt und erneut gestartet wird. Treten jedoch im Mikrocomputer Fehler auf, so wird der Zeitgeber nicht nach Ablauf der eingestellten Zeit durch das Programm zurückgesetzt und kann somit durch ein Signal die Fehlfunktion anzeigen.

Im Bild 1 auf Seite 93 der genannten Literaturstelle ist eine Überwachungsschaltung mit zwei Zeitgebern gezeigt, die jeweils aus einem retriggerbaren Monoflop mit RC-Glied aufgebaut sind. Solange keine Fehler auftreten, wird der erste Zeitgeber jedesmal zurückgesetzt, bevor die mittels des RC-Gliedes eingestellte Zeit t ₁ abge­ laufen ist. Sobald jedoch der Mikrocomputer nicht mehr fehlerfrei arbeitet, wird der erste Zeitgeber nach Ablauf der Zeit t ₁ nicht zurückgestellt. Er gibt darauf ein Restart-Signal an den Mikrocomputer und startet gleichzeitig mit einem weiteren Signal den zweiten Zeit­ geber. Bleibt der Restart-Versuch erfolglos, so wird nach Ablauf der im zweiten Zeitgeber ebenfalls mittels eines RC-Gliedes eingestellten Zeit t ₂ ein Hold-Signal an den Mikrocomputer gegeben, das das System blockiert. Deshalb blockieren neben systematischen Fehlern auch zwei oder mehr zufällig hintereinander auftretende Fehler das System.

Aus der DE-OS 29 43 133 ist eine Vorrichtung zum Verhin­ dern von Störungen bei einem Mikrocomputersystem bekannt, bei dem die Wiederanlaufversuche durch Rücksetzen des Mi­ krocomputers solange wiederholt werden, bis vom Mikrocom­ puter der Prüfimpuls wieder erzeugt wird. Weiterhin ist aus der US-PS 40 72 852 eine Überwachungsschaltung für einen Mikrocomputer bekannt, bei der zur Überwachung von Wiederanlaufversuchen zwei Zähler als Zeitglieder benutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwa­ chungsschaltung der eingangs genannten Art derart auszu­ gestalten, daß beim Auftreten von Fehlern fortlaufend Rücksetzimpulse für den Mikrocomputer erzeugt werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Überwachungsschaltung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung weist folgende Vorteile auf: Zufällig auftretende Fehler im Mikrocomputer werden durch die automatisch ausgelösten Rücksetzversuche behoben, ohne daß ein Fehler angezeigt, und ohne daß das System blockiert wird. Fehler, die in kürzeren zeitlichen Abständen auf­ treten, verursachen eine Fehleranzeige, denn sie lassen eine systematische Störung vermuten. Sie bewirken je­ doch keine Blockierung des Systems, sondern es werden in gleichen Zeitabständen Rücksetzversuche unternommen. Verursacht z. B. eine außerhalb des Systems liegende Störquelle einen Dauerfehler im Mikrocomputer, so wird der Mikrocomputer durch die automatische Rücksetzver­ suche selbsttätig neu initialisiert, sobald die Stör­ quelle beseitigt ist.

Das angegebene Ausführungsbeispiel der Erfindung weist gegenüber der bekannten Überwachungsschaltung noch einen weiteren Vorteil auf: Weil bei diesem Ausführungs­ beispiel an Stelle von Monoflops mit RC-Gliedern Takt­ geber, Zähler und Teiler zur Zeiteinstellung verwendet werden, ist der zeitliche Abstand t zweier aufeinander­ folgender Prüfimpulse nicht nur leicht veränderbar, sondern auch genauer einstellbar.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In der Figur ist der Ausgang P des Mikrocomputers MC, über den die Prüfimpulse ausgegeben werden, mit dem ersten Eingang eines ODER-Gatters O verbunden, dessen Ausgang mit dem Rücksetzeingang eines Zählers Z 1 ver­ bunden ist. Der Rücksetzeingang RESOUT des Mikrocom­ puters MC, über den der Mikrocomputer MC an seinem Rücksetzeingang RESIN empfangene Rücksetzimpulse durch Impulse quittiert, ist mit dem zweiten Eingang des ODER-Gatters O verbunden. Der Ausgang des Zählers Z 1 ist sowohl mit dem Rücksetzeingang RESIN des Mikro­ computers MC als auch mit dem Takteingang eines ersten Flip-Flops FF 1 und eines zweiten Flip-Flops FF 2 ver­ bunden. Während der Dateneingang des Flip-Flops FF 1 auf logisch "1" liegt, ist sein Setzeingang auf logisch "0" (Masse) gelegt. Der Rücksetzeingang des Flip-Flops FF 1 ist mit dem Ausgang und der -Ausgang ist mit dem Rücksetzeingang eines Zählers Z 2 verbunden. Der Q-Aus­ gang des Flip-Flops FF 1 ist mit dem Dateneingang des Flip-Flops FF 2 verbunden. Der Setzeingang des Flip-Flops FF 2 liegt an logisch "0" (Masse), dagegen ist sein Rücksetzeingang mit dem Prüfausgang P des Mikrocomputers MC verbunden. Der -Ausgang des Flip-Flops FF 2 ist mit dem Enable-Eingang des Zählers Z 2 verbunden. Sein Q-Aus­ gang bildet den Ausgang A der erfindungsgemäßen Über­ wachungsschaltung.

Schließlich ist der Ausgang eines Taktgebers TG mit dem Takteingang des Zählers Z 1 und über einen Teiler T mit dem Takteingang des Zählers Z 2 verbunden.

Anhand der drei möglichen Fälle, daß überhaupt kein Fehler, daß nur ein einzelner Fehler und daß eine Reihe von Fehlern auftritt, soll die Funktion der Überwachungsschaltung er­ läutert werden.

Es sei nun zuerst der Fall betrachtet, daß der Mikro­ computer fehlerfrei arbeitet und die Prüfimpulse an seinem Prüfausgang P den vorgegebenen zeitlichen Ab­ stand t nicht überschreiten. Der Zähler Z 1 beginnt zu zählen. Er wird durch jeden Prüfimpuls am Ausgang P des Mikrocomputers zurückgesetzt. Der Zähler Z 1 hat nun soviele Stufen, daß an seinem Ausgang erst dann ein Überlauf entsteht, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prüfimpulsen der vorgegebene zeitliche Abstand t über­ schritten wird. Solange dieser Abstand nicht überschritten wird - was bei dem hier diskutierten Fall angenommen ist - erhalten die beiden Flip-Flops keinen Takt. Sie bleiben deshalb im Grundzustand:

Während an ihren Q-Ausgängen eine logische "0" anliegt, steht an ihren -Ausgängen eine logische "1" an. Durch die logische "1" am -Ausgang des Flip-Flops FF 1 bleibt der Zähler Z 2 gesperrt.

Im zweiten Fall, daß ein einmaliger Fehler auftritt, laufen folgende Vorgänge ab:

Weil wegen des Fehlers der vorgegebene zeitliche Abstand t zweier aufeinanderfolgender Prüfimpulse überschritten wird, geht der Ausgang des Zählers Z 1 von logisch "0" auf logisch "1". Deshalb liegt gleichzeitig am Rücksetz­ eingang RESIN des Mikrocomputers sowie an den Taktein­ gängen beider Flip-Flops eine logische "1", die den Mikrocomputer zurücksetzt und außerdem beim Flip-Flop FF 1 die Übernahme der logischen "1" vom Dateneingang an den Q-Ausgang bewirkt.

Weil am -Ausgang des Flip-Flops FF 1 nun eine logische "0" anliegt, wird der Zähler Z 2 zum Zählen freigegeben. Wegen der Eigenverzögerung des Flip-Flops FF 1 übernimmt der Q-Ausgang des Flip-Flops FF 2 nicht sofort die logische "1" von seinem Dateneingang an seinen Q-Ausgang, viel­ mehr bleibt der Q-Ausgang auf logisch "0". Der Mikro­ computer quittiert die logische "1" an seinem Rück­ setzeingang RESIN durch einen Impuls an seinem Rücksetz­ ausgang RESOUT, der den Zähler Z 1 zurücksetzt, so daß er erneut zu zählen beginnt. Gibt der Mikrocomputer an seinem Prüfausgang P einen Prüfimpuls ab, so wird der Zähler Z 1 erneut zurückgesetzt. Trifft der Prüfimpuls vom Mikro­ computer ein, bevor am Ausgang des Zählers Z 1 zum zweiten Mal ein Überlauf entsteht - wie es bei einem einmaligen Fehler der Fall ist -, so erhalten weder beide Flip-Flops einen Taktimpuls noch der Mikrocomputer einen Rücksetz­ impuls. Sobald am Ausgang des Zählers Z 2 eine logische "1" anliegt, wird dadurch das Flip-Flop FF 1 und somit auch der Zähler Z 2 zurückgesetzt, weil der -Ausgang des Flip-Flops FF 1 mit dem Rücksetzeingang des Zählers Z 2 verbunden ist. Die Zeit, die vergeht, bis am Ausgang des Zählers Z 1 ein Überlauf in Form einer logischen "1" auftritt, stimmt mit dem vorgegebenen zeitlichen Ab­ stand t zweier aufeinanderfolgender Prüfimpulse überein. Die Zeit t _{Z 2}, welche der Zähler Z 2 braucht, bis an seinem Ausgang ein Überlauf auftritt, ist größer gewählt als die Zeit t . Für t haben sich Werte von 10 ms bis 40 ms und für die Zeit t _{Z 2} ein Wert von etwa 20 s als vorteilhaft erwiesen.

Schließlich sei noch der dritte Fall betrachtet, daß mehrere Fehler nacheinander auftreten. Wenn nach dem vorgegebenen zeitlichen Abstand t zum ersten Mal ein Überlauf am Zähler Z 1 auftritt, erhalten beide Flip- Flops einen Takt und der Mikrocomputer einen Rücksetz­ impuls. Der Zähler Z 1 wird über den Rücksetzausgang RESOUT des Mikrocomputers zurückgesetzt und erneut ge­ startet. Der Zähler Z 2 wird vom Flip-Flop FF 1 freige­ geben und beginnt zu zählen. Soweit laufen die gleichen Vorgänge wie bei einem einmaligen Fehler ab. Weil nun in dem hier diskutierten Fall mehrere Fehler nacheinander auftreten sollen, wird am Ausgang des Zählers Z 1 wieder ein Überlauf in Form einer logischen "1" t Sekunden nach dem Rücksetzimpuls auftreten. Deshalb erhält der Mikrocomputer einen zweiten Rücksetz­ impuls und beide Flip-Flops erhalten einen Taktimpuls. Das Flip-Flop FF 2 übernimmt jetzt die logische "1" von seinem Dateneingang an seinen Q-Ausgang. Die logische "1" am Q-Ausgang dient zur Anzeige eines Fehlers. Weil der -Ausgang des Flip-Flops FF 2 mit dem Enable-Eingang des Zählers Z 2 verbunden ist, wird der Zähler Z 2 wegen der logischen "0" an diesem Ausgang angehalten. Der Zähler Z 1 zählt zyklisch weiter: Jedesmal wenn ein neuer Über­ lauf an seinem Ausgang auftritt, werden zuerst der Mikrocomputer und dann der Zähler Z 1 zurückgesetzt, der darauf erneut zu zählen beginnt. Es werden nun solange Rücksetzimpulse im zeitlichen Abstand t an den Mikro­ computer gegeben, bis der Mikrocomputer an seinem Prüf­ ausgang P einen Prüfimpuls abgibt, sei es, daß die Fehler durch die wiederholten Rücksetzimpulse oder von Hand beseitigt worden sind. Der Prüfimpuls am Prüfausgang P des Mikrocomputers setzt den Zähler Z 1 und das Flip- Flop FF 2 zurück. Am -Ausgang des Flip-Flops FF 2 liegt nun wieder eine logische "1", die den Zähler Z 2 frei­ gibt. Der Zähler Z 2 zählt weiter bis an seinem Ausgang ein Überlauf auftritt, der das Flip-Flop FF 1 zurücksetzt. Damit setzt sich aber auch der Zähler Z 2 wegen der Ver­ bindung zwischen dem -Ausgang des Flip-Flops FF 1 und seinem Rücksetzeingang selbst zurück.

Claims (5)

1. Überwachungsschaltung mit einem ersten und einem zwei­ ten Zeitgeber (Z 1, Z 2) für einen Mikrocomputer (MC), welcher Prüfimpulse an die Überwachungsschaltung ab­ gibt, wobei der zeitliche Abstand zweier aufeinander­ folgender Prüfimpulse bei störungsfreiem Betrieb einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet und jeder Prüf­ impuls den ersten Zeitgeber (Z 1) erneut startet, wobei nach Ablauf der am ersten Zeitgeber (Z 1) eingestellten Zeit, die mindestens so groß wie der vorgegebene zeit­ liche Abstand zweier aufeinanderfolgender Prüfimpulse ist, der erste Zeitgeber (Z 1) gleichzeitig einen Rück­ setzimpuls an den Mikrocomputer (MC) gibt und außerdem den zweiten Zeitgeber (Z 2) startet, und wobei die am zweiten Zeitgeber (Z 2) eingestellte Zeit größer ist als die am ersten Zeitgeber (Z 1) eingestellte Zeit, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Nach Ablauf der am ersten Zeitgeber (Z 1) eingestellten Zeit startet sich der erste Zeitgeber (Z 1) selbst er­ neut.
• b) Wenn der zweite Zeitgeber (Z 2) gestartet ist, bewirkt ein zweiter Rücksetzimpuls an den Mikrocomputer (MC) eine Fehleranzeige (A) und Anhalten des zweiten Zeit­ gebers (Z 2), während ein Prüfimpuls vom Mikrocomputer (MC) die Fehleranzeige (A) löscht und den zweiten Zeitgeber (Z 2) weiterlaufen läßt.
• c) Der zweite Zeitgeber (Z 2) setzt sich selbst zurück, wenn die an ihm eingestellte Zeit abgelaufen ist, wo­ durch die Überwachungsschaltung in den Anfangszustand zurückgesetzt wird.

2. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Zeitgeber (Z 1) ein erstes und ein zweites Flip-Flop (FF 1, FF 2) taktet, daß das zweite Flip-Flop (FF 2) vom ersten Flip-Flop (FF 1) gesteuert wird, daß das erste Flip-Flop (FF 1) vom zweiten Zeitgeber (Z 2) zurück­ gesetzt wird, während das zweite Flip-Flop (FF 2) durch die Prüfimpulse des Mikrocomputers (MC) zurückgesetzt wird und daß das zweite Flip-Flop (FF 2) das Anhalten und Freigeben des zweiten Zeit­ gebers (Z 2) steuert.

3. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitgeber Zähler vorgesehen sind.

4. Überwachungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Prüfausgang (P) des Mikro­ computers (MC) mit dem ersten Eingang eines ODER-Gatters (O) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Rücksetzeingang eines ersten Zählers (Z 1) ver­ bunden ist, daß der Rücksetzausgang (RESOUT) des Mikrocomputers (MC), über den er an seinem Rück­ setzeingang (RESIN) empfangene Rücksetzimpulse durch Impulse quittiert, mit dem zweiten Eingang des ODER-Gatters (O) verbunden ist, daß der Aus­ gang des ersten Zählers (Z 1) sowohl mit dem Rück­ setzeingang (RESIN) des Mikrocomputers (MC) als auch mit dem Takteingang eines ersten und eines zweiten Flip-Flops (FF 1, FF 2) verbunden ist, daß der Dateneingang des ersten Flip-Flops (FF 1) auf logisch "1" liegt, während sein Setzeingang auf logisch "0" liegt, daß der Rücksetzeingang des ersten Flip- Flops (FF 1) mit dem Ausgang und sein -Ausgang mit dem Rücksetzeingang eines zweiten Zählers (Z 2) ver­ bunden ist, daß der -Ausgang des ersten Flip-Flops (FF 1) mit dem Dateneingang des zweiten Flip-Flops (FF 2) verbunden ist, daß der Setzeingang des zweiten Flip-Flops (FF 2) auf logisch "0" liegt, daß sein Rücksetzeingang mit dem Prüfausgang (P) des Mikro­ computers (MC) verbunden ist, daß der -Ausgang des zweiten Flip-Flops (FF 2) mit dem Enable-Eingang des zweiten Zählers (Z 2) verbunden ist, daß der Aus­ gang eines Taktgebers (TG) mit dem Takteingang des ersten Zählers (Z 1) und über einen Teiler (T) mit dem Takteingang des zweiten Zählers (Z 2) verbunden ist.

5. Überwachungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Signal am Q-Ausgang des zweiten Flip-Flops (FF 2) der Anzeige eines Fehlers dient.