DE3214006A1 - Vorrichtung zum ruecksetzen von rechenschaltungen - Google Patents
Vorrichtung zum ruecksetzen von rechenschaltungenInfo
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Description
ι · · λ ρ * m
R.· .177 6 0
8Λ. 1982 Fd/Pi
ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1
Vorrichtung zum Rücksetzen von Rechenschaltungen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Rücksetzeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits
Überwachungsschaltungen für Rechensysteme bekannt geworden, die in Verbindung mit Mikrocomputern arbeiten,
wobei der Mikrocomputer in einer elektrisch feindlichen Umgebung eingesetzt wird. Die bekanntgewordenen Uberwachungsschaltungen
benötigen jedoch zumindest zwei Kondensatoren, wobei der eine Kondensator zur Speicherung
und der andere Kondensator zum dynamischen Nachladen des Speicherkondensators dient. Solche bekannten
Schaltungen sind nur mit hohem Aufwand integrierbar. Weiterhin ist eine große Anzahl von externen Bauelementen
erforderlich.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß die Schaltungsanordnung leicht integrierbar ist. Sie kann daher mit dem Mikroprozessorchip in
einem Gehäuse untergebracht werden. Externe Bauelemente sind keine erforderlich.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Rücksetzschaltung mit einer
Versorgungsspannungsüberwachung zu versehen, so daß auch ι beim Einschalten der Versorgungsspannung oder nach einem
Absinken der Versorgungsspannung unter einem vorgegebenen Wert ein Impuls abgegeben wird. Zusätzliche Rücksetzschaltungen
sind nicht erforderlich. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, Mittel vorzusehen, mit denen der Funktionsausgang
des Mikroprozessors gesperrt werden kann, wenn Anzeichen vorhanden sind, daß die Rechenschaltung, nicht
einwandfrei arbeitet. Besonders ist die Schaltungsanordnung bei elektronischen Zündvorrichtungen einzusetzen,
bei der verhindert werden muß, daß durch die Zündspule bei einem Versagen der rechnergesteuerten Zündeinrichtung
ein Dauerstrom fließt.
w Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der·Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Ss zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, Figur 2 Impulsdiagramme zu Erläuterung der Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
und Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist mit 1 ein Mikroprozessor dargestellt, der einen I/O-Port und einen Reseteingang aufweist. Weit.ere
Anschlüsse des Mikroprozessors sind nicht dargestellt. Als Mikroprozessor sind alle gängigen Typen verwendbar.
Ist ein solcher Mikroprozessor in einer elektrisch feindlichen Umgebung angeordnet, so ist es notwendig sicherzustellen,
daß der Mikroprozessor einwandfrei.arbeitet, selbst wenn starke Störspannungen auf den Datenleitungen
oder bei der Interface-Schaltung auftreten. Durch solche
Stör spannungen, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeugen oder in der Nähe starker Elektromotoren auftreten, kann
es geschehen, daß der Mikrocomputer in einen Undefinierten Status geschaltet wird. In diesem Fall muß durch eine
Rücksetzschaltung bewirkt werden, daß der Mikroprozessor wiederum in einen definierten Status gelängt.
Der Gedanke ist nun, eine Schaltungsanordnung dem Mikroprozessor hinzuzufügen, der das System zurücksetzt, wenn
es nicht periodische Signale vom Mikrocomputer erhält. Diese Signale können entweder durch die Software generiert
werden oder aber es können bereits vorhandene Multiplexsignale, beispielsweise für Anzeigevorrichtungen, verwendet
werden. Wenn der Mikroprozessor stoppt oder in einem Undefinierten Zustand gelangt oder wenn irgendwelche Ein-
oder Ausgangssignale nicht zur Verfügung stehen, brechen die Multiplexsignale an dem entsprechenden I/O-Port ab.
Diese Signale werden von der Rücksetzvorrichtung ausgewertet .
Δ. IHUUU
17760
Der I/O-Port des Mikroprozessors 1 ist ü"ber einen Widerstand
2 mit der positiven Versorgungsspannungsleitung verbunden. Weiterhin führt der I/O-Port über einen Widerstand
5 zum invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 7. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers
7 ist über einen Widerstand k an einen Spannungsteiler mit den Widerständen 3 und 6 angeschlossen,
wobei die Widerstände 3 und 6 in Reihe geschaltet sind und an den positiven bzw. negativen Pol der Versorgungsspannung
angeschlossen sind. Der Ausgang des Operationsverstärkers 7 ist über einen Widerstand 8 .
mitgekoppelt. Der Widerstand 8 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 verbunden.
Weiterhin ist an den Ausgang des Operationsverstärkers 7 eine Diode 10 angeschlossen. Der Diode
10 folgt eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 11. Zwischen der Diode 10 und der Diode 11 ist ein
Widerstand 9 angeschlossen, dessen weiteres Ende an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers
7 führt. Die Kathode der Diode 11 führt einerseits zum nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärker
18 andererseits zu einem Anschluß des Kondensators 12. Der weitere Anschluß des Kondensators
12 ist an den negativen Pol der Versorgungsspannung angeschlossen.
An den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 18 ist ein Spannungsteiler mit den Widerständen
13 und 1 k angeschlossen. Die Widerstände 13 und 1!+ sind
zwischen den Versorgungsspannungsleitungen geschaltet. An den Ausgang des Operationsverstärkers 18 ist ein Wi-
.... O^ I4UUO
• * · · ft I
177 50
derstand 15 angeschlossen, der zum nichtinvertierenden
Eingang des Operationsverstärkers 18 zurückgeführt wird,
Ein Widerstand 17 ist vom Ausgang des Operationverstärkers 18 zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers
18 geschaltet. Weiterhin führt ein Widerstand 16 zur positiven Versorgungsspannungsleitung.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 18 führt zu dem Reseteingang des Mikroprozessors 1.
Die Schaltungsanordnung hat die Aufgabe, die richtige Funktion des Mikroprozessors zu überwachen. Um diese
Überwachung zu ermöglichen, liefert der Mikroprozessor an einem geeigneten Ausgang ständig Rechtecksignale.
Bei Störungen irgendwelcher Art setzen diese Rechtecksignale aus, wobei das Ausgangssignal sowohl auf
logisch Null als auch auf logisch Eins stehen bleiben kann.
Die Überwachungsschaltung muß nun abhängig davon, ob Rechtecksignale geliefert werden oder nicht,den Reset-Eingang
des Mikroprozessors auf einen entsprechenden Pegel setzen.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist anhand der Figur 2 näher erläutert. Im Normalbetrieb ist der
Ausgang des Operationsverstärkers 18 null. Dieser negative Schaltzustand wird mit Hilfe des Spannungsteilers
mit den Widerständen 13 und lh und des entsprechend
aufgeladenen Kondensators 12 aufrechterhalten. Der Kondensator entlädt sich ständig über den
Widerstand 17. Damit seine Ladespannung die Schaltschwelle des Operationsverstärkers 18 nicht unter-
17760
schreitet, muß er nachgeladen werden. Dies geschieht impulsweise über die Widerstände 5 und 9 sowie die
Diode 11.
In Figur 2a ist das Ausgangssignal des Mikroprozessors am I/O-Port aufgezeigt. Beim Flankenwechsel vom Zustand
Null zum Zustand Eins fließt der Ladestrom zum Kondensator 12 und lädt diesen entsprechend Figur 2b auf. Mit
zunehmendem Ladezustand des Kondensators 12 steigt auch die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstäkers
7 an (Figur 2c). Beim Erreichen einer vorgegebenen Spannung, die durch die Widerstände 3 und 6 ein
gestellt ist, schaltet der Operationsverstärker 7 um, so daß am Ausgang des Operationsverstärkers 7 eine Span
nung nach Figur 2d anliegt. Der Kondensator 12 kann nun mehr nicht weiter geladen werden, da ein eventuell
fließender Strom von der positiven Versorgungsspannung über die Widerstände 2, 5* 6 und über die Diode 10 nach
Masse abfließt. Eine Ladung des Kondensators 12 findet daher nur während des Zeitraums 22 statt. Danach entlädt
sich der Kondensator. Folgen nun nicht in kurzen Abständen Impulse, so entlädt sich der Kondensator
immer weiter, wie dies in den Zeiträumen 23 und 2k gezeigt ist. Wird dabei die Schwellspannung des Operationsverstärkers
18 unterschritten, so schaltet der Operationsverstärker 18 um und gibt somit ein Resetsignal
an den Mikroprozessor 1 ab. Hierbei ist es gleichgültig, ob die Ausgangsspannung am I/0-Port
ein logisches Nullsignal oder ein. logisches Einssignal darstellt. Bei einem logischen Nullsignal
liegt der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 7 auf jeden Fall niedriger als sein nicht
invertierender Eingang, so daß sein Ausgang auf einem logischen Einssignal liegt. Der Kondensator 12
Y-9.
kann über die Widerstände 5 und 9 sowie die Diode
nicht nachgeladen verden. Liegt am Ausgang des 1/0-Port
eine logische Eins an, so spielt sich der zuvor beschriebene Vorgang ab. Für die Überwachung
des Mikroprozessors benötigt diese Schaltungsanordnung nur den Speicherkondensator 12.
Die Schaltungsanordnung nach Figur 3 enthält in ihrem Kern die Überwachungsschaltung nach Figur 1.
Gleiche Bauelemente sind dabei mit gleichen Ziffern bezeichnet. Von dem I/O-Port eines hier nicht dargestellten
Mikroprozessors gelangt das Signal über einen Widerstand 5 zum invertierenden Eingang des
Operationsverstärkers 7. Weiterhin führt ein Widerstand 2 zur positiven Versorgungsspannungsleitung.
An den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers T ist über einen Widerstand h ein Spannungsteiler
mit den Widerständen 3 und 6 angeschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 7 führt
zu einer Diode 10 und zu einem Widerstand 8, der zum nichtinvertierenden. Eingang des Operationsverstärkers
7 zurückgeführt ist. Der Diode 10 folgt eine weitere Diode 11. Zwischen den Dioden 10 und 11 wird ein Widerstand
9 zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 geführt. An die Kathode der Diode 11 ist ein
Kondensator 12 angeschlossen, der seinerseits mit der Masseleitung in Verbindung steht. Die Kathode der Diode
11 führt desweiteren zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 18. Der nicht invertierende Eingang
des Operationsverstärkers 18 steht über den Widerstand 28 mit einer Spannungsteilerschaltung mit den Widerständen
13 und 1^ in Verbindung. Der Ausgang des Operationsverstärkers 18 ist einerseits über den
Widerstand 15 mit dem nichtinvertierenden Eingang und über den Widerstand 17 sowie der Reihenschaltung
eines Widerstandes 2β mit einer Diode 25 mit dem invertierenden
Eingang des Operationsverstärkers 18 verbunden. Weiterhin ist ein Widerstand 16 vorgesehen,
der vom Ausgang des Operationsverstärkers 18 zur positiven Versorgungsspannungsleitung führt. Ebenso führt
ein Widerstand 27 von der positiven Versorgungsspannungsleitung zum Ausgang des Operationsverstärkers
•In dieser Schaltungsanordnung ist die Reihenschaltung
einer Zehner-Diode 30 mit einem Widerstand 31 und mit einem Widerstand 32 vorgesehen. Diese Reihenschaltung
ist zwischen der positiven und der negativen Versorgungsspannungsleitunggeschaltet
. Zwischen den Widerständen 31 und 32 ist die Basis eines Transistors 3^
angeschlossen. Der Emitter des Transistors 3k führt zur
negativen Versorgungsspannungsleitung, während der Kollektor des Transistors 3^ einerseits zur Basis
eines Transistors 35 und andererseits über einen Widerstand 33 zur positiven Versorgungsspannungsleitung
geführt ist. Der Emitter des Transistors 35 ist an die negative Versorgungsspannungsleitung geschaltet,
-während der Kollektor des Transistors 35 über einen Widerstand 36 zum invertierenden Eingang
des Operationsverstärkers 18 geführt ist. Der Ausgang
des Operationsverstärkers 18 führt über einen Widerstand 37 zur Basis eines Transistors Uo. Der Emitter
des Transistors Uo führt zur negativen Versorgungsspannungsleitung.
Der Kollektor des Transistors Uo führt einerseits über einen Widerstand 39 zur positiven
Versorgungsspannungsleitung andererseits zum
Takteingang eines D-Flipflops k2. Des weiteren ist
17^006
eine Diode 38 vom invertierenden Eingang des Operationsverstärkers
7 zum Kollektor des Transistors 1+0 geschaltet. Am Kollektor des Transistors ^O ist des
weiteren das negierte Resetsignal für den Reseteingang des nicht dargestellten Microcomputers abgreifbar.
Der D-Eingang des Flipflops 1+2 ist über einen Widerstand kl mit der positiven Versorgungsspannungsleitung
verbunden. Der Setzeingang des D-Flipflops ist an Masse geführt. Der Rücksetzeingang des Flipflops 1+2 steht mit dem Ausgang eines Und-Gliedes k3
in Verbindung. Ein Eingang des Und-Gliedes 1+3 ist an den Ausgang des D-Flipflops k2 angeschlossen. Ein
weiterer Eingang des Und-Gliedes k3 steht mit dem
Funktionsausgang k6 des Mikrocomputers in Verbindung.
An ein Oder-Glied kk. ist einerseits der Funktionsausgang
k6 des Mikroprozessors andererseits der Ausgang
des Flipflops 1+2 angeschlossen. Der Ausgang des Oder-Gliedes kk führt zu einem Eingang eines Oder-Gliedes
1+5. Der andere Eingang des Oder-Gliedes 1+5 steht mit
dem Ausgang des Operationsverstärkers 18 in Verbindung. Der Ausgang des Oder-Gliedes 1+5 steht über einen
Widerstand 1+7 mit der Basis eines Transistors 1+8 in Verbindung. Der Emitter des Transistors 1+8 führt zur
negativen Versorgungsspannungsleitung, während der Kollektor der Transistors 1+8 über einen Widerstand 1+9
mit der positiven Versorgungsspannungsleitung verbunden ist. Vom Kollektor des Transistors k8 führt
eine Leitung zu einer Zündvorrichtung 50 für eine nicht weiter dargestellte Brennkraftmaschine. In
der Zündstufe 50 ist schematisch eine Zündspule 52
I4UUQ
und ein Schalttransistor 51 dargestellt, der als Unterbrecher für die Zündspule arbeitet. Die Basis
des Schalttransistors 51 wird dabei von der Signal*·
leitung vom Kollektor des Transistors k& gesteuert.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung mit den Operationsverstärkern 7 und 18 ist die gleiche,
wie sie bereits anhand der. Figur 1 beschrieben worden ist. Durch den Transistor ho wird eine
Invertierung des Resetsignales bewirkt, was für manche Mikroprozessoren notwendig ist. Die Batteriespannungsüberwachung
besteht im wesentlichen aus der Zehner-Diode 30 und den Transistoren 3^ und
35. Die Ansprechspannung dieses Schaltungsteils ist so ausgelegt, daß beim Unterschreiten einer minimalen
Versorgungsspannung der Transistor 3^ sperrt und der
Transistor 35 leitend schaltet. Der Kondensator 12 wird dann über den Widerstand 36 entladen, was das
Setzen eines Resets durch den Operationsverstärker bewirkt. Da auch bei einem Einschaltvorgang die Versorgungsspannung
zumindest anfangs unter einem gewissen Wert liegt, ist diese Schaltungsanordnung auch
in der Lage, den "Power-on" Reset zu erfüllen.
Durch die Diode 38 wird gewährleistet, daß nach Beendigung eines Resetvorgangs der Operationsverstärker
7 in jedem Fall sperrt. Damit wird nach Beendigung des Resetimpulses der Kondensator 12 auf seine
maximal mögliche Spannung aufgeladen. Dadurch ist sichergestellt, daß der Entladevorgang des Kondensators
12 im Normalbetrieb und nach dem Reset identisch ist. Dadurch wird die Schaltungsanordnung unab-
* m m
ft * » ♦
17760
hängig davon, vann die nächste Flanke der Rechtecksignale beim I/O-Port auftritt. Dies hat den Vorteil,
daß die Ansprechzeit der Resetauslösung klar definiert ist. Als weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß
der Kondensator aufgrund der definierten Verhältnisse relativ klein gewählt werden kann.
In vielen Fällen ist es notwendig, während des Resetvorgangs und kurze Zeit danach, während beispielsweise
ein Intialisierungsprogramm abläuft, angeschlossene Verbraucher in definierte Zustände zu bringen. Als
Beispiel sei eine rechnergesteuerte Zündanlage genannt, deren Endstufe stromlos sein soll, daädnrfch
eine dauernd stromführende Endstufe beispielsweise die Zündspule der Zündanlage zerstört werden kann.
Dies wird dadurch bewirkt, daß das Signal des Funktionsausganges nicht an den Verbraucher -weitergefleitet
wird.
In dem Ausführungsbeispiel wird dies wie folgt realisiert: Während des Resetvorganges wird das benötigte
Sperrsignal direkt vom Ausgang des Operationsverstärkers 18 über die Oder-Schaltung U 5 weitergeleitet. Am
Ende der Resetzeit wird durch die positive Flanke am Kollektor des Transistors ko der Ausgang Q des Flipflops k-2. auf eine logische Eins gesetzt. Bei einem
normalen Ablauf des Rücksetzvorganges wird während der Rücksetzzeit auch der Funktionsausgang h6 auf
eine logische Eins gesetzt. Somit liegt an beiden Eingängen des Und-Gliedes U3 nach Ablauf des Resetsignales
eine logische Eins an, wodurch der Ausgang Q durch den Rücksetzeingang R des Flipflops \2
ιπυυυ
wieder auf eine logische Null gesetzt wird. Das Signal vom Funktionsausgang wird in diesem Fall bis zum Ablauf
des Initialisierungsprogramm über die Oder-Glieder
kh und 1+5 weiterhin aufrecht erhalten.
Liegt ein Störfall vor, so wird ein logisches Einssignal am Funktionsausgang h6 des Mikroprozessors nicht auftreten.
Nunmehr kann der Ausgang Q des Flipflops nicht zurückgesetzt werden. Ein Schaltvorgang des Transistors
kQ kann nun auf Grund des gesetzten Flip-Flops 1+2 nicht
erfolgen. Für den Fall einer Zündanlage bedeutet dies, daß die Endstufe der Zündanlage somit weiterhin stromlos
bleibt.
Diese Schaltungsanordnung hat wiederum den Vorteil, daß sie mit nur einem Kondensator auskommt. Sie ist daher
leicht integrierbar und kann beispielsweise zusammen mit dem Mikroprozessor auf einem Chip untergebracht werden
oder einem weiteren Chip zur Ansteuerung des Mikroprozessors beigefügt werden.
.'4S-
Leerseite
Claims (1)
- R· 177 508.k.1982 Fd/PiROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1AnsprücheI?) Schaltungsanordnung zur Überwachung von elektronischen Rechenbausteinen, die an einem ihrer Ausgänge bei ordnungsgemäßem Betrieb dynamische Signale abgeben, mit einer Rücksetzschaltung und mit einem Speicherkondensator zur Speicherung dieser Signale, dadurch gekennzeichnet, daß eine rückgekoppelte Verstärkungsvorrichtung (7) vorgesehen ist, die den Speicherkondensator (12) bei dynamischen Ausgangssignalen lädt.2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgekoppelte Verstärkervorrichtung ein Diodennetzwerk (9, 10, 11) aufweist, das ein Aufladen des Speicherkondensators (12) im statischen Zustand verhindert.3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Versorgungsspannungsüberwachung (30 bis 36) vorgesehen ist, die beim Einschalten der Versorgungsspannung oder nach einem Absinken der Versorgungsspannung unter einem vorgegebenen Wert einen Rücksetzimpuls veranlaßt.32H006k. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (38) von dem Ausgang der Rechenschaltung zur Rücksetzleitung geführt ist, so daß nach der Beendigung eines Resetvorganges ein Spannungssprung auftritt, durch den der Kondensator (12) auf seine maximal mögliche Spannung aufgeladen wird.5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (h1 bis h9), insbesondere ein Speicherglied (^2), vorgesehen sind, die ein Sperrsignal an die vom Funktionsausgang (^6) gesteuerten Vorrichtungen (50) abgeben, wenn während der Rücksetzzeit von der Rechenschaltung nicht zumindest kurzzeitig ein Sperrsignal abgegeben -worden ist.6. Rechnergesteuerte Zündvorrichtung mit einer Zündspule und einer Transistorschaltung und mit einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorschalter (51) während der Resetzeit stromlos geschaltet ist und daß der stromlose Zustand des Transistorschalter (51) aufrechterhalten wird, wenn von dem Funktionsausgang (h6) des Mikroprozessors während des Resetvorganges kein Signal abgegeben wird.7. Zündvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherglied (k2) vorgesehen ist, das von einem Rücksetzsignal für die Rechenschaltung gesetzt wird und das durch ein Signal des Funktionsausganges (h6) rückgesetzt wird.
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- 1983-04-14 JP JP58064625A patent/JPS58186858A/ja active Granted
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