DE3306724A1

DE3306724A1 - Verfahren zum betrieb einer fehlererkennungsschaltung

Info

Publication number: DE3306724A1
Application number: DE19833306724
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8122 Penzberg Schreier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1984-08-30
Also published as: DE3306724C2

Description

Verfahren zum Betrieb einer Fehlererkennungsschaltung.
Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen bekannten Verfahrens. Die Erfindung wurde insbesondere für einen Prozeßrechner eines digitalbetriebenen elektronischen Fernsprech-Vermittlungssystems entwickelt, wobei die Fehlererkennungsschaltung auch auf einem Prozessorchip zusammen mit anderen Einheiten dieses Prozessors untergebracht sein könnte. Die Erfindung ist jedoch allgemein auf Feh.lererkennungsschaltungen anwendbar, bei welchen zur Fehlererkennung die betreffenden Schaltungen doppelt angebracht sind, parallel betrieben werden und somit Schaltungshälften darstellen, deren Ausgangssignale durch eine nachgeschaltete und damit etwas verzögert betriebene Vergleicherschaltung auf Gleichzeit bzw. Ungleichheit verglichen werden. Sollte eine Ungleichheit von der Vergleicherschaltung festgestellt werden, wird ein Alarm ausgelöst.
Die bekannte Fehlererkennungsschaltung kann an sich Störungen aufweisen, welche dadurch entstehen, daß die Laufzeiten der Signale durch beide Schaltungshälften unterschiedlich groß sind und damit der Vergleich unzuverlässig wird. Um solche Störungen aus zuschalten, wird der Ausgang der bekannten Vergleicherschaltung so betrieben, daß er normalerweise "Alarm" = Fehler erkannt" meldet, daß aber dann, wenn die Ausgangssignale beider Schaltungshälften übereinstimmen, die Vergleicherschaltung, um eine gewisse Zeit verzögert, ein Alarm = alles in Ordnung" meldet.
Die Aufgabe der Erfindung ist, dem Verbraucher unverzögert das zunächst ungeprüfte Ausgangssignal zur sofortigen Weiterverarbeitung freigegeben zuzuführen und den Vergleich und ggf. den Alarm erst dazu verzögert durchzuführen, und so erst verzögert die Weiterverarbeitung durch den Verbraucher zu stoppen. Dies ist häufig zulässig.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene spezielle Fehlererkennungsschaltung gelöst.
Die in den Unteransprüchen angegebenen Weiterbildungen der Erfindung gestatten zusätzliche Vorteile, nämlich die Maßnahmen gem. Patentanspruch 2, zu verhindern, daß der Vergleicherschaltung das Ausgangssignal der zweiten Schaltungshälfte vor dem Ausgangssignal der ersten Schaltungshälfte zugeleitet wird; damit kann sogar bei Bedarf jenes Ausgangssignal der zweiten Schaltungshälfte selber den Vergleich in der Vergleicherschaltung auslösen; 3, zu verhindern, daß der Vergleicherschaltung das Ausgangssignal der ersten Schaltungshälfte vor dem Aus-- gangssignalsder zweiten Schaltungshälfte zugeleitet wird; damit kann sogar bei Bedarf jenes Ausgangssignal der ersten Schaltungshälfte selber den Vergleich in der Vergleicherschaltung auslösen; 4, bei taktgesteuerten Schaltungshälften und taktgesteuerter Vergleicherschaltung zuverlässig und streng definiert den Vergleich in der Vergleicherschaltung zu synchronisieren, sowie 5, die Zuverlässigkeit des den Verbraucher enthaltenden Systems, z.B. eines Vermittlungssystems, weiter zu erhöhen.
Die Erfindung und deren Weiterbildungen werden anhand der in den beiden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei Fig. 1 ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel, sowie Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit speziell synchronisierten Einheiten zeigen.
Die in Fig. 1 gezeigte Fehlererkennungsschaltung weist die beiden, parallel betriebenen, ,jedenfalls im wesentlichen identischen, also verdoppelten Schaltungshälften H1, H2 auf. Die nachgeschaltete Vergleicherschaltung V vergleicht die Ausgangssignale al, a2 der beiden Schaltungshälften Ml, H2, indem die beiden Signaleingänge der Vergleicherschaltung V mit den betreffenden Signalausgängen beider Schaltungshälften H1, H2 verbunden sind.
Die Empfangssignale e werden den beiden Schaltungshälften H1, 22 eingangsseitig zur Verarbeitung in diesen Schaltungshälften zugeleitet. Nach der Verarbeitung werden die erhaltenen Ausgangssignale al, a2 beider Schaltungshälften Ml, H2 in der Vergleicherschaltung verglichen, wobei bei Ungleichheit der verglichenen Ausgangssignale al, a2 von der Vergleicherschaltung V ein Alarm Al ausgelöst wird.
Der Signalausgang der ersten Schaltungshälfte H1 ist unmittelbar mit einem Ausgangsanschluß A verbunden, um unmittelbar das Ausgangssignal al dieser ersten Schaltungshälfte H1 an einen in der Figur nicht gezeigten nachgeschalteten Verbraucher, dessen Zuleitung an den Ausgangsanschluß A angeschlossen ist, abzugeben. Die zweite Schaltungshälfte H2 leitet, zumindest normalerweise wenn nicht ständig, zur Uberwachung der ersten Schaltungshälfte H1 sein Ausgangssignal a2 unmittelbar der Vergleicherschaltung V zu, also nicht über den Ausgangsanschluß A dem Verbraucher. Die Vergleicherschaltung prüft die Gleichheit bzw. Ungleichheit der Ausgangssignale al, a2 erst dann, wenn dem Verbraucher das Ausgangssignal al der ersten Schaltungshälfte H1 bereits über seine Zuleitung zugeleitet wurde.
Erfindungsgemäß gibt normalerweise der Ausgang der Vergleicherschaltung V ständig das Signal ab, daß die Prüfung der Eingangssignale e ergeben hätte, daß kein Alarm nötig sei. Dadurch wird vermieden, daß, durch die von der Vergleicherschaltung V gesteuerte Prüfung der ersten Schaltungshälfte H1, eine Verzögerung für den Verbraucher eintritt, welche die -maximale Taktfrequenz, mit der die Fehlererkennungsschaltung betreibbar ist, vermindern wurde Die erfindungsgemäße Fehlererkennungsschaltung gestattet also einen besonders raschen Betrieb der Schaltungshälften und des Verbrauchers, was insbesondere für Prozeßrechner von Fernsprech-Vermittlungssystemen, die auch aus integrierten Bausteinen aufgebaut sein können, wegen der dort hohen Taktfrequenz sehr wichtig ist. Nur wenn mit einer gewissen Verzögerung nachtraglich von der Vergleicherschaltung V ermittelt wird, daß ein Alarm nötig war, wird nachträglich das AlarmsXgnal über den Anschluß Al-abgegeben, was- in vielen Fällen dann immer noch rechtzeitig genug ist. Die Prüfung durch die Vergleicherschaltung V verzögert daher den normalen fehlerfreien Betrieb des Verbrauchers nicht unnötig, wobei rechtzeitig genug dessen Betrieb beim Auftreten von Fehlern gestoppt werden kann.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist in den Signalweg der zweiten Schaltungshälfte H2 ein Verzögerungsglied D2 eingefügt, z.B. dieser Schaltungshälfte H2 vorgeschaltet oder nachgeschaltet, wobei die Verzö.gerung dieses Verzögerungsgliedes D2 gleich groß oder größer ist als die Summe der Laufzeittoleranzen-der beiden Schaltungshälften H1, H2. Beträgt also die Laufzeittoleranz jeder der beiden Schaltungshälften jeweils 50 Nanosekungen, dann soll die Verzögerung des Verzögerungsgliedes D2 mindestens rund 100 Nanosekungen betragen. Dann ist sichergestellt, daß trotz Herstellungstoleranzen mit Sicherheit das Ausgangssignal a2 der zweiten Schaltungshälfte H2 der Vergleicherschaltung V später zugeleitet wird als das Ausgangssignal al der ersten Schaltungshälfte H1. Auf diese Weise ist es sogar möglich, den inneren Aufbau der Vergleicherschaltung V so zu wählen, daß der Vergleich der Vergleicherschalturg V jeweils durch das Ausgangssignal a2 der zweiten Schaltungshälfte H2 selber ausgelöst wird, wobei mit Sicherheit dann bereits bei Beginn des Vergleichs das Ausgangssignal al der ersten Schaltungshälfte H1 dem Vergleicher V zugeleitet ist. Auf diese Weise ist ein zuverlässiger, klar definierter Vergleich in der Vergleicherschaltung V möglich.
Ein Verzögerungsglied Dl, das das Ausgangssignal a1 der ersten Schaltungshälfte H1 für den Vergleicher V, bezogen auf den Ausgangsanschluß A, weiter verzögert, gestattet einerseits bei vernünftiger Dimensionierung, unabhängig von den Laufzeittoleranzen der Schaltungshälften H1, H2 den Vergleich in der Vergleicherschaltung V auch durch das Ausgangssignal al der ersten Schaltungshälfte H1 steuerun zu lassen. Insbesondere dann, wenn man beide Verzögerungsglieder Dl, D2 einfügt und wenn alle die Einheiten Ml, H2, V über eigene Taktimpulseingänge Cl taktgesteuert sind, kann man die Verzögerungen der beiden Verzögerungsglieder Dl, D2 auch so wählen, daß die Vergleicherschaltung V erst etwa einen Taktimpuls später die dieser Vergleicherschaltung V zugeleiteten Ausgangssignale al, a2 vergleicht, als der Verbraucher das Ausgangssignal al der ersten Schaltungshälfte Ki über den Ausgangsanschluß A zugeleitet erhält. In diesem Fall erfolgt also der Vergleich in der Vergleicherschaltung V so synchronisiert, daß im Alarmfall das Alarmsignal Al streng synchronisiert mit den Taktimpulsen auftritt, wodurch der Betrieb einer Anordnung, welche die Fehlererkennungsschaltung enthält, noch strenger definiert und damit häufig noch zuverlässiger ist.
Zusammenfassend ist also zur Erfindung folgendes anzumerken: Die Erfindung gestattet, durch verdoppelte, synchron betriebene Schaltungen bzw. Schaltungshälften eine sichere Fehlererkennung ohne die sonst üblichen Laufzeitverzögerungen bzw. Laufzeitverschlechterungen gegenüber Schaltungsanordnungen ohne Verdoppelungen, - sowie auch gegenüber solchen mit Verdopplungen, deren Vergleicherschaltung im Ruhezustand ständig Alarm anzeigt.
Bedeutsam ist die Unterscheidung und die unterschiedliche Behandlung der Signale, die der Fehlererke#nnungsschaltung an den äußeren Schnittstellen als vmptangssignale e zu geleitet werden und solchen Signalen al, die nach außen abgegeben werden. Während die abgegebenen Ausgangssignale al nur aus einer einzigen, die Fthrung übernehmenden ersten Schaltungshälfte H1 entnommen werden, sind die Eingangssignale e beiden-Schaltungshälften, also auch der nur prüfenden H2, zugeleitet. Dadurch wird erreicht, daß für die Signalab- gabe am Ausgangsanschluß A nur die erste, führende Schaltungshälfte Ml maßgebend ist und daß sich damit Laufzeitunterschiede zwischen beiden Schaltungshälften H1 und H2, z.B. durch Herstellungstoleranzen, nicht ablaufverzögernd auswirken.
Durch feste Verzögerungen von al oder a2 -(z.B. mittels des Verzögerungsgliedes D2,wodurch die erste Schaltungshälfte H1 ihre Ausgangssignale al verlässig stets abgibt, bevor die zweite Schaltungshälfte H2 ihre Ausgangssignale a2 an die Vergleicherschaltung V abgibt) wird erreichbar, daß trotz der erwähnten Laufzeitunterschiede bzw. Toleranzen die Abläufe in der prüfenden, zweiten Schaltungshälfte H2 den Abläufen in der ersten, führenden Schaltungshälfte H1 zuverlässig stets nacheilen oder stets voreilen. Dadurch erhöht sich die tolerierbare Laufzeit der von der ersten bzw. zweiten Schaltungshälfte H1 bzw. H2 vorlaufend zur zweiten bzw. ersten Schaltungshälfte H2 bzw. H1 erzeugten Ausgangssignale al bzw. a2 um eine Zeitspanne, die größer ist als die durch die erwähnten Laufzeitunterschiede bzw. Toleranzen gebildete Zeitspanne. Dadurch können die sogenannten SETUP-Times der zweiten bzw.
ersten Schaltungshälfte H2 bzw. H1 sicher erfüllt werden. Um die Verfügbarkeit der Eingangssignale e für die zweite bzw. erste Schaltungshälfte H2 bzw. Ki über die für die erste bzw. zweite Schaltungshälfte H1 bzw.
H2 erforderliche Zeit hinaus sicherzustellen, werden die Eingangssignale e (nur) für die zweite bzw. erste Schaltungshälfte H2 bzw. H1 um eine kurze, z.B. durch das in Fig. 2 gezeigte Verzögerungsglied D2 bzw. D1 definierbare Zeitspanne gelatchet. Dadurch können die sogenaneten HCLD-Times der zweiten bzw. ersten Schaltungshälfte H2 bzw. H1 sicher erfüllt werden.
Die Fehlererkennung wird durch den ständigen Vergleich der Ausgangssignale al, a2 ermöglicht, wobei bei Ungleichheit ein Alarm ausgelöst wird. Um den zeitlichen Versatz zwischen der ersten und der zweiten Schaltungshälfte für die Vergleicherschaltung V zu kompensieren, können die Ausgangssignale al der ersten bzw. zweiten Schaltungshälfte H1 bzw. H2 ebenfalls etwa um die Verzögerung des Verzögerungsgliedes D2 bzw. D1 verzögert der Vergleicherschaltung V zugeführt werden.
Die Erfindung ermöglicht also, daß es nicht mehr nötig ist, die Verdoppelung der Schaltungshälften so durchzuführen, daß beide Schaltungshälften möglichst exakt parallel und synchron arbeiten. Auch yird vermieden, daß durch Herstellungstoleranzen bedingte Laufzeitunterschiede, bzw. daß das Timing des Vergleichs in der Vergleicherschaltung, von der langsameren der beiden Schaltungshälften bestimmt wird und daß der Verbraucher erst nach Abschluß des Vergleiches mit dem Ausgangssignal bzw. mit eine#m Gültigkeitssignal beliefert wird.
Die Erfindung gestattet also, trotz Vergleich die beim Stand der Technik deutliche Timing-Verschlechterung gegenüber einem ungedoppelten Einfachsystem zu vermeiden Ganz besonders sicher wird der Betrieb eines Verbrauchers, bzw. einer den Verbraucher enthaltenden Anlage wie ein Fernsprech-Vermittlungssystem, wenn das Empfangssignal e ein von einem Befehlsempfanger, z.B.
Verbraucher A, geliefertes Quittungssignal ist, das den Empfang von vorher übermittelten Informationen quittiert, wobei die Fehlererkennungsschaltung prüft, ob diese Quittung e der Meldung bzw. den Informationen wirkliCh entspricht und wobei der Verbraucher A nun seinerseits von der Fehlererkennungsschaltung eine #geprüfte Abschlußquittung al erhält, die die Fehlerfreiheit der Quittung e nachträglich bestätigt.
5 Patentansprüche 2 Figuren.

Claims

Patentansprüche.

Fehlerschutzschaltung mit zur Fehlererkennung verdoppelten, parallel betriebenen Schaltungshälften (H1, H2) und mit nachgeschalteter Vergleicherschaltung (v), deren beide Signaleingänge mit den Signalausgängen beider Schaltungshälften (H1, H2) verbunden sind, wobei - der Signalausgang der ersten Schaltungshälfte (H1) unmittelbar mit einem Ausgangsanschluß (A), zur unmittelbaren Abgabe seiner Ausgangssignale (ai) mit der Zuleitung zu einem nachgeschalteten Verbraucher (A).

verbunden ist, - die zweite Schaltungshälfte (H2), zumindest normalerweise wenn nicht ständig, zur Überwachung der ersten Schaltungshälfte (H1) seine Ausgangssignale (a2) unmittelbar der Vergleicherschaltung (V) und nicht dem Verbraucher zuleitet, - beiden Schaltungshälften (H1, H2) das Empfangssignal (e) zur Verarbeitung zugeleitet wird, - nach der Verarbeitung die erhaltenen Ausgangssignaie (a1, a2) beider Schaltungshälften (H1, H2) in der Vergleicherschaltung (V) miteinander verglichen werden, Vergleicherschaltung (V) die Gleichheit bzw. Ungleichheit der verglichenen Ausgangssignale (a^, a2) erst prüft und damit sein Vergleicherausgang (Al) ein Prüfergebnis erst abgibt, nachdem damit begonnen ist, dem Verbraucher (A) das Ausgangssignal (al) der ersten Schaltungshälfte (Hi) über die Zuleitung zuzuleiten, und - bei Ungleichheit der verglichenen Ausgangssignale (al f a2) von der Verglencherschaltung (V) ein Alarm (A1) ausgelöst wird, insbesondere auf einem Frozessorchip für einen Prozeß- rechner eines digital betriebenen elektronischen Fernsprech-Veri:iittlungssystens, d 2 d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß der Vergleicherausgang (AL) ständig das Prüfergebnis "kein Alarm" abgibt, außer wenn die Vergleicherschaltung (V),gegen das Ausgangssignal (al) der ersten Schaltungshälfte (Hi) mindestens um die Laufzeittoleranzen der beiden Schaltungshälften (H1,H2) verzögert, das Vorliegen eines Fehlers erkannte.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a. d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das Ausgangssignal der zweiten Schaltungshälfte (H2), durch ein Verzögerungsglied (D2) um einen tVert verzögerbt der gleich groß oder größer ist als die Summe der Laufzeittoleranzen der beiden Schaltungshälften (H1, H2) beträgt, der Vergleicherschaltung (V) zugeleitet wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß --- der Signalausgang der ersten Schaltungshälfte (H1), durch ein Verzögerungsglied (DI, das dem betreffenden Eingang der Verzögerungsschaltung (N) vorgeschaltet isb, um einen ert verzögert, der gleich groß oder größer ist als sie Summe der Laufzeittoleranzen der beiden Schaltungshälften (H1, 2) beträgt, der Vergleicherschaltung (V) zugeleitet wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 2 und 3 aus taktgesteuerten (C1) einheiten (H1, H2, V), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - die Verzögerungen beider Verzögerungsglieder (D4,D2) so groß sind, daß die taktgesteuerte Vergleicher schaltung (V) erst etwa einen Taktimpuls (Cl) später die ihr zugeleiteten Ausgangssignale (al, a2) ver- gleicht, bezogen auf den Zeitpunkt der Abgabe des Ausgangssignals (al) der ersten Schaltungshälfte (") an den Verbraucher (A).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das Empfangssignal (e) ein von einem Befehlsempfänger (A) geliefertes Quittungssignal ist, das Informationen über vorher dem Befehlsempfänger (A) zugeleitete Mel--dungen enthält, - die Schaltungshälften (H1, H2) prüfen, ob das Quittungssignal (e) fehlerfrei der Meldung entspricht, und - der Verbraucher (A), entsprechend dem Ergebnis der Prüfung der Meldung, in einen zugeordneten Zustand gesteuert wird.