DE3214006A1

DE3214006A1 - Vorrichtung zum ruecksetzen von rechenschaltungen

Info

Publication number: DE3214006A1
Application number: DE19823214006
Authority: DE
Inventors: Bernd 7022 Leinfelden Bodig; Gerd Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Höhne; Helmut Dipl.-Ing. 7064 Remshalden Schmied
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1983-10-20
Also published as: FR2525367B1; JPH0326417B2; FR2525367A1; US4512019A; DE3214006C2; JPS58186858A

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

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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

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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-

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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

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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

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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-

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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

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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.

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Leerseite

Claims

^R· 177 50

8.k.1982 Fd/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

I?) 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.

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k. 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.