DE3503287A1

DE3503287A1 - Input/output circuit for microcomputers for detecting registers operating defectively

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Publication number: DE3503287A1
Application number: DE19853503287
Authority: DE
Inventors: Rainer Boschulte; Siegfried Mücke; Christoph 3300 Braunschweig Zeller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-01-31
Filing date: 1985-01-31
Publication date: 1986-08-07
Also published as: DE3503287C2

Abstract

The process messages to be evaluated in the microcomputer (MC) are logically combined with one command each before their input into an input register (ER) of the microcomputer. For the logic operation, discrete EXOR elements (EOI) are provided, to the inputs of which the potentials of input and output switching means (MI, KI) are applied. From the output signals of the EXOR elements (EOI), supplied to it via the input register (ER), the microcomputer determines the original messages of the input switching means (MI) by another logical EXOR operation with the respective commands. In a test mode, the commands are inverted for a short time and a test is made to establish whether the messages transmitted back, subjected to a double logical EXOR operation, correspond to the messages previously transmitted. During this process, all command and message status combinations of the registers (ER, AR) are sequenced. <IMAGE>

Description

Ein/Ausgabeschaltung für Mikrocomputer zum ErkennenInput / output circuit for microcomputers for recognition

fehlerhaft arbeitender Register Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.Malfunctioning Registers The invention relates to a Circuit according to the preamble of claim 1.

Für die Steuerung insbesondere umfangreicher Prozesse werden in zunehmendem Maße Mikrocomputer eingesetzt. Die von diesen Mikrocomputern erarbeiteten Prozeßsteuerkommandos werden von den Mikrocomputern in Ausgaberegistern abgelegt und von dort über Ausgabeschaltmittel an die Prozeßelemente ausgegeben. In entsprechender Weise werden den Prozeß betreffende Meldungen über Eingabeschaltmittel in Eingaberegistern der Mikrocomputer abgelegt und durch die Mikrocomputer von dort eingelesen.For the control of extensive processes in particular are increasing Dimensions microcomputer used. The process control commands developed by these microcomputers are stored by the microcomputers in output registers and from there via output switching means output to the process elements. Correspondingly, the process will be relevant Messages via input switching means are stored in input registers of the microcomputers and read in from there by the microcomputer.

Bei der heutigen Technik sind die Ein/Ausgaberegister üblicherweise durch hochintegrierte Schaltkreise dargestellt, deren mögliche Ausfallreaktionen nicht umfassend bekannt sind und aus Aufwandsgründen auch nicht durch Analyse ermittelt werden können. Ausfälle im Funktionsverhalten derartiger Register lassen sich damit nur durch Prüfprozeduren erkennen, in denen die einzelnen Speicherplätze der Register im Wechsel mit Prüfdaten unterschiedlicher Wertigkeit belegt werden und bei denen geprüft wird, ob die entsprechenden Speicherplätze des Registers diese Prüfdaten aufnehmen und bei denen ferner geprüft wird, daß diese Prüfdaten dabei keinerlei Auswirkungen auf die Belegung anderer Speicherplätze der betreffenden Register haben.In today's technology, the input / output registers are common represented by highly integrated circuits, their possible failure reactions are not fully known and, for reasons of expense, have not been determined by analysis can be. Failures in the functional behavior of such registers can thus be avoided only recognize through test procedures in which the individual memory locations of the registers are alternately occupied with test data of different values and where it is checked whether the corresponding memory locations of the register have these test data record and in which it is also checked that this test data does not have any Have an impact on the occupancy of other memory locations in the relevant registers.

Ein solches Verfahren zur Funktionsprüfung von Registern wird bei einem aus der DE-OS 32 34 787 bekannten Datenempfänger angewendet. Der Datenempfänger, der dort die Funktion eines Eingaberegisters für Meldungen in einen Mikrocomputer beinhaltet, wird vom Mikrocomputer her über gesonderte Kanäle mit Prüfdaten belegt, die zu einer Änderung der im Register abgelegten Daten führen. Die Änderung geschieht durch Kurzschließen des Datenempfängereingangs bzw. Einspeisung mit einem von einem Prüfsignal abgeleiteten bzw. von diesem geschalteten Potential. Such a procedure for the functional test of registers is described in a data receiver known from DE-OS 32 34 787 is used. The data recipient, there the function of an input register for messages in a microcomputer contains, is assigned test data from the microcomputer via separate channels, which lead to a change in the data stored in the register. The change is happening by short-circuiting the data receiver input or feeding it with one of one Test signal derived or switched from this potential.

3ei diesem bekannten überprüfbaran Daten empfänger sind für jeden Speicherplatz gesondert adressierbare Schaltmittel zum Kurzschließen der vom Prozeß stammenden Signale bzw.3 with this known verifiable data receivers are for everyone Memory space separately addressable switching means for short-circuiting the process originating signals or

zum Einprägen von Prüfpotentialen erforderlich. Dies schränkt mindestens bei umfangreichen Registern das verfügbare Adressiervolumen in unerwünschter Weise ein. Bei einer durch einen technischen Defekt gegebenen Dauereinspeisung des Prüfpotentials auf den Eingang eines Speichers ist das tatsächlich vom Prozeß stammende Datum für den lesenden Mikrocomputer nicht mehr erkennbar, weil es durch das Prüfsignal überdeckt ist. Durch Kurzschließen des Speichereinganges erkennt der Mikrocomputer lediglich, daß der Speicher selbst funktionsfähig ist, nicht aber, daß das von ihm eingelesene Datum in Wahrheit ein Prüfdatum ist. Für sicherheitsrelevante Anwendungen ist der aus der vorgenannten DE-OS bekannte überprüfbare Datenempfänger nicht ohne weiteres geeignet. Außerdem ist von Nachteil, daß das jeweils auszugebende Prüfdatum von der Wertigkeit des jeweiligen Nutzsignals abhängig zu machen ist und daß tatsächlich nur jeweils ein Meldezustand des Datenempfängers überprüfbar ist.required for impressing test potentials. This at least limits in the case of large registers, the available addressing volume is undesirable a. If the test potential is continuously fed in due to a technical defect on receipt of a memory is the actual date from the process for the reading microcomputer no longer recognizable because it is covered by the test signal is. By short-circuiting the memory input, the microcomputer only recognizes that the memory itself is functional, but not that what it has read in Date is actually a test date. For security-relevant applications, the verifiable data receivers known from the aforementioned DE-OS are not readily available suitable. Another disadvantage is that the test date to be output is from the value of the respective useful signal is to be made dependent and that actually only one message status of the data receiver can be checked at a time.

Die Anwendung der aus der vorgenannten DE-OS bekannten Maßnahmen auch für die Funktionsprüfung von Ausgaberegistern führt zu einer weiteren Steigerung des Aufwands mit den gleichen Nachteilen, die den überprüfbaren Datenempfängern eigen sind.The application of the measures known from the aforementioned DE-OS as well for the functional test of output registers leads to a further increase the expense with the same disadvantages as the verifiable data recipients are peculiar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, durch die mit einem Minimum an Aufwand hinsichtlich hard- und software sowohl die Eingabe- als auch die Ausgaberegister eines Mikrocomputers auf ordnungsgerechtes Funktionsverhalten hin überprüfbar sind und bei der nicht ausschließbare technische Defekte, die Auswirkungen auf das Funktionsverhalten der Register haben, grundsätzlich als solche erkennbar sind.The object of the invention is to provide a circuit according to the preamble of claim 1, through which with a minimum of effort in terms of hardware and software both the input and output registers of a microcomputer can be checked for proper functional behavior and not excludable technical defects that affect the functional behavior of the Registers are basically recognizable as such.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.The invention solves this problem through the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Ausbildungen der Unteransprüche betreffen im wesentlichen im Aufwand optimierte Ausbildungen der Schaltmittel, die nach dem-Kennzeichen des Hauptanspruches für die Durchführung der Funktionsprüfung erforderlich sind.Advantageous developments of the invention are in the subclaims specified. The developments in the subclaims essentially relate to expenditure optimized training of the switching means according to the characteristic of the main claim are required for performing the functional test.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltung, in Figur 2 eine Wahrheitstabelle und in den Figuren 3 bis 5 verschiedene technische Realisierungen der erfindungsgemäßen Schaltung.The invention is illustrated below with reference to in the drawing Embodiments explained in more detail. The drawing shows the principle in FIG the circuit according to the invention, a truth table in FIG. 2 and in the figures 3 to 5 different technical implementations of the circuit according to the invention.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Ein/Ausgabeschaltung zum Erkennen fehlerhaft arbeitender Ein/Ausgaberegister ER, AR, an die sich hinter einer strichpunktierten Linie der Verarbeitungsteil eines Mikrocomputers MC anschließt.FIG. 1 shows the input / output circuit according to the invention for recognition incorrectly working input / output register ER, AR, to the ones behind a dash-dotted line connects the processing part of a microcomputer MC.

Von diesem Mikrocomputer werden Kommandos an das Ausgaberegister AR ausgegeben und Meldungen, die vom Prozeß her im Eingaberegister ER abgelegt werden, eingelesen. Zum Ausgeben der Kommandos an den Prozeß sind Ausgabeschaltmittel vorgesehen, von denen in Figur 1 nur das Schaltmittel Kl dargestellt ist. Diese Ausgabeschaltmittel stellen z.B. elektronische Schalter dar, deren Schaltleistung zum Schalten der nicht dargestellten Prozeßelemente ausreicht. Die Ausgabeschaltmittel sind vom Ausgaberegister beispielsweise durch zwischengeschaltete Optokoppler galvanisch getrennt. Rückmeldungen vom Prozeß an den Mikrocomputer über ein aktuelles Prozeßgeschehen werden durch Eingabeschaltmittel übertragen. In Figur 1 ist von einer Vielzahl von möglichen Eingabeschaltmitteln nur das Eingabeschaltmittel M1 dargestellt. Nach dem Stand der Technik wurden die von den Eingabeschaltmitteln geschalteten Zustandsmeldungen im Eingaberegister ER abgelegt und von dort durch den Mikrocomputer in dessen Arbeitsspeicher übernommen. Durch beliebige nicht vorhersagbare Defekte innerhalb des Eingaberegisters konnten dabei dem Mikrocomputer Meldezustände vorgetäuscht werden, die tatsächlich nicht mit den aktuellen Meldezuständen der Prozeßelemente übereinstimmten. Diese Verfälschungen sind für den Mikrocomputer bisher nur mit erheblichen Hard-und/oder Softwareaufwand sicher erkennbar.This microcomputer sends commands to the output register AR output and messages that are stored in the input register ER by the process, read in. Output switching means are provided for outputting the commands to the process, of which only the switching means Kl is shown in FIG. This output switching means represent e.g. electronic switches whose switching capacity for switching the process elements shown is sufficient. The output switching means are from the output register for example, galvanically separated by interposed optocouplers. Feedback from the process to the microcomputer via a current process event Transfer input switching means. FIG. 1 shows a multitude of possible Input switching means shown only the input switching means M1. According to the state the status messages switched by the input switching means became the technology stored in the input register ER and from there by the microcomputer in its working memory accepted. Any unpredictable defects within the input register could the microcomputer be simulated message states that actually did not match the current message statuses of the process elements. These So far, falsifications have only been possible for the microcomputer with considerable hardware and / or Software effort reliably recognizable.

Demgegenüber sieht die Erfindung vor, die einzelnen Meldungen wie sie von den Eingabeschaltmitteln her gegeben sind mit an sich beliebigen Kommandos nach einer EXOR-Beziehung zu verknüpfen, das dabei gewonnene Signal über das Eingaberegister an den Mikrocomputer zu geben und dort durch erneute EXOR-Verknüpfung mit dem jeweils berücksichtigten Kommando den aktuellen Meldezustand des jeweils betrachteten Eingabeschaltmittels zurückzugewinnen; während eines Prüfbetriebes zum Erkennen fehlerhaft arbeitender Register, bei dem die Kommandos vorübergehend invertiert werden, sind die dann gefundenen Meldezustände mit den dem Mikrocomputer bekannten Meldezuständen der Eingabeschaltmittel vor Beginn des Prüfbetriebes zu vergleichen. Durch das Invertieren des nach einer EXOR-Beziehung mit einer Meldung verknüpften Kommandos läßt sich das an den Mikrocomputer jeweils übertragene Signal gezielt umsteuern und zwar unabhängig davon, ob durch das Eingabeschaltmittel außerhalb des Prüfbetriebes L- oder H-Potential geschaltet ist.In contrast, the invention provides the individual messages such as they are given by the input switching means with any commands per se to link according to an EXOR relationship, the signal thus obtained via the input register to the microcomputer and there by renewed EXOR link with the respective the current message status of the command taken into account looked at Recover input switching means; during a test operation for detection Incorrectly working register in which the commands are temporarily inverted are the message states then found with those known to the microcomputer To compare the message states of the input switching means before the start of the test operation. By inverting the linked to a message after an EXOR relationship With commands, the signal transmitted to the microcomputer can be targeted change direction regardless of whether by the input switching means outside of the test operation L or H potential is switched.

In Figur 2 sind in einem Schaubild die sich bei unterschiedlichen Stellungen der Ein- und Ausgabeschaltmittel M1 und Kl am Ausgang des EXOR-Gliedes E01 einstellenden Signalzustände dargestellt. Befinden sich die beiden Schaltmittel Kl und M1 in der in Figur 1 dargestellten Schaltstellung, in der keines der beiden Eingänge des EXOR-Gliedes E01 mit einem Signal beaufschlagt ist, so führt das EXOR-Glied ausgangsseitig L-Potential. Gleiches gilt, wenn die beiden Ein- und Ausgabeschaltmittel geschlossen sind, weil dann an den Eingängen des EXOR-Gliedes jeweils gleiches Potential anliegt. Ist dagegen das Eingabeschaltmittel M1 geschlossen, das Ausgabeschaltmittel Kl jedoch geöffnet oder umgekehrt, so liegen an den Eingängen des EXOR-Gliedes unterschiedliche Potentiale und das EXOR-Glied führt an seinem Ausgang H-Potential. Dieses Signal wird über das Eingaberegister ER in den Mikrocomputer eingegeben. Der Mikrocomputer verknüpft nun intern das ihm vom Eingaberegister bei dem jeweils ausgegebenen Kommando übermittelte Signal mit dem betreffenden Kommando und erhält so unter der Voraussetzung, daß die in den Prüfbetrieb eingebundenen Register ordnungsgerecht arbeiten, eine Aussage über den Meldezustand des jeweils überprüften Eingabeschaltmittels. Durch Vergleich- des von ihm durch EXOR-Verknüpfung rückgebilde- ten Meldezustandes mit dem ihm bekannten Meldezustand stellt der Mikrocomputer fest, ob die in den Prüfbetrieb eingebundenen Register ordnungsgerecht gearbeitet haben oder nicht; im Falle einer Abweichung veranlaßt er die Ausgabe eines entsprechenden Signals S. Für die erneute EXOR-Verknüpfung und den Vergleich der Meldezustände steht in Figur 1 das EXOR-Glied EO und der Vergleicher V; die Funktionen dieser Schaltglieder sind im Mikrocomputer vorzugsweise softwaremäßig zu realisieren.In FIG. 2, a diagram shows the different Positions of the input and output switching means M1 and Kl at the output of the EXOR element E01 setting signal states are shown. Are the two switching means Kl and M1 in the switching position shown in Figure 1, in which neither of the two If a signal is applied to the inputs of the EXOR element E01, the EXOR element leads L potential on the output side. The same applies if the two input and output switching means are closed, because then the same potential at the inputs of the EXOR element is present. If, on the other hand, the input switching means M1 is closed, the output switching means However, if Kl is open or vice versa, there are different ones at the inputs of the EXOR element Potentials and the EXOR element has H potential at its output. This signal is entered into the microcomputer via the input register ER. The microcomputer now internally links that from the input register to the command issued in each case transmitted signal with the relevant command and received under the condition that that the registers integrated in the test operation work properly, one Statement about the message status of the input switching means checked in each case. By Comparison of what he has recovered through the EXOR link th The microcomputer determines the status of the message with the message status known to it, whether the registers integrated in the test operation have worked properly or not; in the event of a discrepancy, he will issue a corresponding one Signals S. For the renewed EXOR link and the comparison of the message states FIG. 1 shows the EXOR element EO and the comparator V; the functions of this Switching elements are preferably to be implemented in software in the microcomputer.

Die für den rechnerinternen Vergleich und die EXOR-Verknüpfung erforderlichen Angaben entnimmt der Mikrocomputer seinem Arbeitsspeicher AS, in dem die von ihm zuvor ermittelten Meldezustände und die aktuellen Kommandos abgespeichert sind. Die Ausgabe der Kommandos erfolgt außerhalb des Prüfbetriebes durch Prozeßsteuerkommandos des Mikrocomputers und während des Prüfbetriebes durch Prüfkommandos eines Programmgebers PG; die Abhängigkeit der Kommandos von Prozeß und Prüfbetrieb wird in der Zeichnung durch eine ODER-Schaltung 0 symbolisiert.The ones required for the internal computer comparison and the EXOR link The microcomputer takes information from its main memory AS, in which the previously determined message states and the current commands are saved. The commands are output outside of the test mode using process control commands of the microcomputer and during the test operation by test commands from a programmer PG; the dependency of the commands on the process and test mode is shown in the drawing symbolized by an OR circuit 0.

Mindestens so lange wie der Mikrocomputer Übereinstimmung zwischen den bekannten und den von ihm rückgebildeten Meldezuständen erkennt, veranlaßt er die Fortsetzung des Prüfprogrammes. Hierbei veranlaßt er über den Programmgeber PG, daß das Ausgaberegister AR schrittweise sämtliche möglichen Zustände einnimmt. In entsprechender Weise ändern sich durch die EXOR-Verknüpfung die Meldezustände im Eingaberegister, bis sämtliche möglichen Kommando- und Meldezustandskombinationen für die Register durchlaufen werden.At least as long as the microcomputer match between recognizes the known and the remodeled message states, he initiates the continuation of the test program. He initiates this via the programmer PG that the output register AR gradually assumes all possible states. The message statuses change accordingly through the EXOR link in the input register until all possible command and message status combinations for the registers to be traversed.

Bei einem Acht-Bit-Register ist dies nach 256 unterschiedlichen Kommandokombinationen der Fall. Die verschiedenen Kommandokombinationen entnimmt der Mikrocomputer entweder einem entsprechenden Speicherbaustein PG bzw. er generiert diese selbst.In the case of an eight-bit register, this is after 256 different command combinations the case. The microcomputer either extracts the various command combinations a corresponding memory module PG or it generates it itself.

Zum Überprüfen des Funktionsverhaltens von Ein- und Ausgaberegistern ist es nicht erforderlich, auf den einzelnen EXOR-Gliedern ganz bestimmte Eingabeschaltmittel mit ganz bestimmten Ausgabeschaltmitteln zusammenzuführen.For checking the functional behavior of input and output registers it is not necessary to have very specific input switching means on the individual EXOR elements merge with very specific output switching means.

Wichtig ist nur, daß für die Rückgewinnung des Meldezustandes aus dem von einem EXOR-Glied abgegebenen Signal im Mikrocomputer der gleiche Kommandozustand herangezogen wird wie er für die externe EXOR-Verknüpfung berücksichtigt wurde. Wichtig ist auch, daß die nach der Erfindung verwendeten EXOR-Glieder in diskreter Technik realisiert sind. Bei in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführten EXOR-Gliedern müßte nämlich wieder von einem möglichen unbekannten Ausfallverhalten des integrierten Schaltkomplexes ausgegangen werden, was zu fehlerhafter Bewertung der Prüfvorgänge führen könnte. Bei in diskreter Technik ausgeführten EXOR-Gliedern kann davon ausgegangen werden, daß eine Störung in einem EXOR-Glied von seiner Auswertung her beschränkt bleibt auf das durch die Störung direkt betroffene EXOR-Glied. Diese Störung wird als solche sicher und individuell erkannt.It is only important that for the recovery of the message status from the signal emitted by an EXOR element in the microcomputer has the same command status it is used as it was taken into account for the external EXOR link. It is also important that the EXOR elements used according to the invention are more discrete Technology are realized. With EXOR elements implemented in integrated circuit technology would have to be aware of a possible unknown failure behavior of the integrated Switching complex can be assumed, leading to incorrect evaluation of the test processes could lead. This can be assumed for EXOR elements made using discrete technology that a disturbance in an EXOR element is limited by its evaluation remains on the EXOR element directly affected by the fault. This disorder will recognized as such safely and individually.

Die für die Funktionsprüfung der Ein/Ausgaberegister auszugebenden Prüfkommandos sind zeitlich gesehen in bekannter Weise so kurz zu wählen, daß dadurch der zu steuernde und/oder zu überwachende Prozeß selbst nicht beeinflußt wird, d.h. die durch die Kommandos angesteuerten Prozeßelemente selbst noch nicht reagieren. Ggf. muß dafür Sorge getragen werden, daß die einzelnen Prozeßelemente während des Prüfbetriebes von der Kommando seite her nicht angesteuert werden können und daß der jeweilige Betriebszustand des betreffenden Prozeßelementes während des Prüfbetriebes aufrecht erhalten bleibt.The ones to be output for the functional test of the input / output registers Test commands are to be selected so briefly in terms of time that they the process to be controlled and / or monitored is not influenced, i.e. the process elements controlled by the commands do not yet respond. If necessary, care must be taken that the individual process elements during the Test mode cannot be controlled from the command side and that the respective operating status of the relevant process element during the test operation is maintained.

In den Figuren 3 bis 5 sind mögliche technische Ausgestaltungen der nach der Erfindung vorgesehenen EXOR-Glieder dargestellt. Vereinfachend sind dabei jeweils nur die an eine Registerstufe angeschlossenen Ein/Ausgabeschaltmittel und die zu ihrer Verknüpfung erforderlichen Elemente dargestellt.In Figures 3 to 5 are possible technical configurations of the according to the invention provided EXOR members shown. Simplifying are in each case only the input / output switching means connected to a register stage and the elements required to link them are shown.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist das durch ein bestimmtes Kommando zu beeinflussende Prozeßelement durch ein Relais R symbolisiert, das durch ein durch einen Feldeffekttransistor realisiertes Ausgabeschaltmittel Kl an- bzw. abschaltbar ist. Zur Stromversorgung des Ausgabeschaltmittels und des Prozeßelementes dient dabei die Spannung U2 einer nicht dargestellten Spannungsquelle. Zur Potentialtrennung zwischen Ausgaberegister AR und Ausgabeschaltmittel Kl ist ein Optokoppler OK1 vorgesehen, der primärseitig aus einer Spannungsquelle mit der Spannung U1 und ausgangsseitig aus der Spannungsquelle der Spannung U2 betrieben wird.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, this is due to a specific one Command to be influenced process element symbolized by a relay R, which is through an output switching means Kl implemented by a field effect transistor on or can be switched off. For power supply of the output switching means and the process element the voltage U2 is used for a voltage source (not shown). For potential separation an optocoupler OK1 is provided between the output register AR and output switching means Kl, the primary side from a voltage source with the voltage U1 and the output side is operated from the voltage source of the voltage U2.

Als Eingabeschaltmittel für eine Meldung dient ein Kontakt M1. Übernommen wird der Meldezustand des Kontaktes in das Eingaberegister ER durch einen Optokoppler OK2.A contact M1 is used as input switching means for a message. Accepted the message status of the contact is entered into the input register ER through an optocoupler OK2.

Dieser Optokoppler wird primärseitig aus der Spannungsquelle mit der Spannung U2 und ausgangsseitig aus der Spannungsquelle mit der Spannung U1 betrieben. Solange die Leuchtdiode des Optokopplers OK2 dunkel ist, liegt die Spannung U1 an dem betrachteten Eingang des Eingaberegisters ER. Sie wechselt infolge Potentialverschiebung beim Aufleuchten der Leuchtdiode von H auf L.This optocoupler is connected to the primary side from the voltage source Voltage U2 and operated on the output side from the voltage source with voltage U1. As long as the light-emitting diode of the optocoupler OK2 is dark, the voltage U1 is present the considered input of the input register ER. It changes as a result of a shift in potential when the LED lights up from H to L.

Zur Realisierung des in Figur 2 näher angegebenen Schaltverhaltens für das nach der Erfindung vorgesehenen EXOR-Glied dienen der Primärseite des Optokopplers OK2 teilweise parallel und teilweise in Reihe geschaltete Schaltmittel, die von dem vom Ausgabeschaltmittel Kl geschalteten Potential steuerbar sind. Bei der in Figur 3 angenommenen Schaltstellung des Eingabeschaltmittels M1 kann die Leuchtdiode des Optokopplers OK2 nur dann aufleuchten, wenn das Eingabeschaltmittel Kl durch ein entsprechendes Kommando leitend geschaltet ist. Es fließt dann ein Strom über die einander in Reihe geschalteten Leuchtdioden des Optokopplers OK2 und eines weiteren Optokopplers OK3 sowie das eingestellte Ausgabeschaltmittel Kl. Das Leuchten der Leuchtdiode des Optokopplers OK3 ist dabei ohne Bedeutung für die Leuchtdiode des Optokopplers OK2, weil diese über die Diode D von der Schaltstrecke des Schalttransistors des Optokopplers OK3 entkoppelt ist. Bei der betrachteten Konstellation der Ein- und Ausgabeschaltmittel schaltet der Schalttransistor des Optokopplers OK2 durch und verbindet den Eingang des durch ihn belegten Eingaberegister-Speicherplatzes mit Bezugspotential. Wird nun im Prüfbetrieb das mit dem Meldezustand des Eingabeschaltmittels M1 zu verknüpfende Kommando durch einen entsprechenden Kommandowechsel geändert, so wird hierdurch das Eingabeschaltmittel Kl gesperrt. Hierbei unterbricht das Eingabeschaltmittel die Speisung für die Leuchtdioden der Optokoppler OK2 und OK3, so daß der Schalttransistor des Optokopplers OK2 wieder hochohmig wird und den von ihm belegten Speicherplatz des Eingaberegisters auf H-Potential (U1) legt.To implement the switching behavior specified in more detail in FIG the primary side of the optocoupler is used for the EXOR element provided according to the invention OK2 partly in parallel and partly in series switching means that are operated by the potential switched by the output switching means Kl can be controlled. At the in Figure 3 assumed switching position of the input switching means M1 can light emitting diode of the optocoupler OK2 only light up when the input switching means Kl through a corresponding command is switched on. A current then flows over the light-emitting diodes of the optocoupler OK2 and another one connected in series Optocoupler OK3 as well as the set output switching means Kl. The lighting of the The light-emitting diode of the optocoupler OK3 is irrelevant for the light-emitting diode of the Optocoupler OK2, because this via the diode D of the switching path of the switching transistor of the optocoupler OK3 is decoupled. With the considered constellation of one and output switching means switches the switching transistor of the optocoupler OK2 through and connects the input of the input register memory space occupied by it with reference potential. If now in the test mode that with the message status of the input switching means M1 command to be linked changed by a corresponding command change, as a result, the input switching means Kl is blocked. The input switching means interrupts this the supply for the light-emitting diodes of the optocouplers OK2 and OK3, so that the switching transistor of the optocoupler OK2 becomes high resistance again and the memory space it occupies of the input register to H potential (U1).

Sollte vor dem Beginn des Prüfbetriebes das Eingabeschaltmittel M1 geschlossen sein, so würde die Leuchtdiode des Optokopplers OK2 über die mit ihr in Reihe geschaltete Diode D und das Eingabeschaltmittel M1 aufleuchten, solange durch ein entsprechendes Kommando das Ausgabeschaltmittel Kl gesperrt ist. Durch einen Kommandowechsel während des Prüfbetriebes, bei dem das Ausgabeschaltmittel Kl durchgesteuert würde, würde dieses auch die Leuchtdiode des Optokopplers OK3 anschalten. Dabei würde der Schalttransistor des Optokopplers OK3 schalten und dabei das Potential an der Basis eines nachgeordneten Schalttransistors T so verändern, daß dieser leitend werden und mit seiner Schaltstrecke die Leuchtdiode des Optokopplers OK2 kurzschließen würde. Dabei würde der Schalttransistor des Optokopplers OK2 wieder hochohmig werden und den Eingang des von ihm belegten Speicherplatzes auf H-Potential (U1) schalten.Should the input switching means M1 be closed, the light-emitting diode of the optocoupler OK2 would be connected to it series-connected diode D and the input switching means M1 light up as long as the output switching means Kl is blocked by a corresponding command. By a change of command during the test operation, in which the output switching means Kl would be controlled through, this would also the light-emitting diode of the optocoupler OK3 turn on. The switching transistor of the optocoupler would switch OK3 and thereby change the potential at the base of a downstream switching transistor T so that that these become leading and with its switching path the light-emitting diode of the optocoupler OK2 would short-circuit. This would be the switching transistor of the optocoupler OK2 become high-resistance again and the input of the memory space occupied by it Switch to H potential (U1).

Der die Meldungen einlesende und die Kommandos ausgebende Computer MC kann sowohl außerhalb des Prüfbetriebes aus den statischen Meldungen und Kommandos den jeweiligen Meldezustand der Eingabeschaltmittel erkennen, als auch während des Prüfbetriebes durch zusätzlichen Vergleich der von ihm dann ermittelten Meldezustände mit den vor Beginn des Prüfbetriebes vorliegenden Meldezuständen eine Aussage über das Funktionsverhalten der Ein/Ausgaberegister als auch der in die Verknüpfung der Meldungen und Kommandos einbezogenen Schaltmittel machen.The computer reading in the messages and issuing the commands MC can use the static messages and commands outside of the test mode recognize the respective message status of the input switching means, as well as during the Test operation by additional comparison of the message states then determined by it with the message statuses available before the start of the test operation a statement about the functional behavior of the input / output registers as well as that in the linkage of the Make messages and commands involved switching devices.

Eine der in Figur 3 dargestellten Schaltung sehr ähnliche Schaltung zur Realisierung der Erfindung ist in Figur 4 dargestellt; einander entsprechende Bauteile tragen die gleichen Bezugszeichen. Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 das Invertieren der Meldezustände spannungsgesteuert vor sich geht, geschieht dies bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 stromgesteuert. Die Ausführungsform gemaß Figur 4 hat den Vorteil, daß das zu steuernde Prozeßelement in angeschaltetem Zustand einer Durchgangsprüfung unterzogen ist, wobei das Ergebnis dieser Durchgangsprüfung über das Eingaberegister dem bewertenden Mikrocomputer mitgeteilt wird.A circuit very similar to the circuit shown in FIG for realizing the invention is shown in Figure 4; corresponding to each other Components have the same reference numbers. While in the embodiment According to Figure 3, the inverting of the message states is voltage-controlled, this is done in a current-controlled manner in the exemplary embodiment in FIG. The embodiment according to Figure 4 has the advantage that the process element to be controlled is switched on State is subjected to a continuity test, the result of this continuity test is communicated to the evaluating microcomputer via the input register.

Eine weitere vorteilhafte, vom Aufwand her minimierte Ausführung der EXOR-Glieder für die Funktionsprüfung von Ein- und Ausgaberegistern bei Mikrocomputern ist nach Figur 5 dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von steuerbaren Schaltmitteln zum Kurzschließen der die Signale in das Eingaberegister eingebenden Leuchtdiode dort eine Brückenschaltung von Dioden D1 bis D4 vorgesehen ist.Another advantageous embodiment of the minimized in terms of effort EXOR elements for functional testing of input and output registers in microcomputers is characterized according to Figure 5, that instead of controllable switching means to short-circuit the the signals in the input register Light emitting diode there is provided a bridge circuit of diodes D1 to D4.

Diese Brückenschaltung ist mit ihren Gleichspannungsanschlüssen an die Leuchtdiode des Optokopplers angeschlossen und mit ihren Wechselspannungsanschlüssen über Begrenzungswiderstände R1, R2 mit dem einen Pol der Versorgungsspannung U2 und über das Ausgabeschaltmittel Kl bzw.This bridge circuit is connected to its DC voltage connections the light-emitting diode of the optocoupler connected and with their AC voltage connections Via limiting resistors R1, R2 with one pole of the supply voltage U2 and via the output switching means Kl or

das Eingabeschaltmittel M1 an den anderen Pol der Versorgungsspannung angeschlossen. Ist das Eingabeschaltmittel M1 wie in Figur 5 angenommen hochohmig, so kann der Optokoppler OK2 nur dann ansprechen, wenn das Ausgabeschaltmittel Kl durch ein entsprechendes Kommando leitend geschaltet ist. Dann nämlich fließt über den Begrenzungswiderstand R1, die Diode D2, die Leuchtdiode des Optokopplers OK2, die Diode D4 und das Ausgabeschaltmittel Kl ein Strom, der zum Durchschalten des Optokoppler-Transistors führt. An dem Eingang des durch den Optokoppler belegten Speicherplatzes des Eingaberegisters liegt dann L-Potential. Wird dagegen bei der angenommenen Schaltstellung des Eingabeschaltmittels M1 durch Änderung des Kommandos für das Ausgabeschaltmittel Kl dieses gesperrt, so ist ein Stromfluß über die Leuchtdiode des Optokopplers OK2 nicht mehr möglich und der Optokoppler legt H-Potential (U1) an den Eingang des von ihm belegten Speicherplatzes.the input switching means M1 to the other pole of the supply voltage connected. If the input switching means M1 is high-resistance as assumed in FIG. so the optocoupler OK2 can only respond when the output switching means Kl is switched conductive by a corresponding command. Then namely overflows the limiting resistor R1, the diode D2, the light-emitting diode of the optocoupler OK2, the diode D4 and the output switching means Kl a current which is used to switch through the Optocoupler transistor leads. At the input of the occupied by the optocoupler The storage location of the input register is then L potential. On the other hand, the assumed switching position of the input switching means M1 by changing the command for the output switching means Kl this blocked, then a current flow through the light emitting diode of the optocoupler OK2 is no longer possible and the optocoupler applies H potential (U1) to the input of the memory space occupied by it.

Ist das Eingabeschaltmittel M1 dagegen niederohmig und das Ausgabeschaltmittel Kl gesperrt, so liegt der mit dem Ausgabeschaltmittel Kl verbundene Wechselspannungsanschluß an der Versorgungsspannung U2, während der mit dem Eingabeschaltmittel verbundene Wechselspannungsanschluß auf Bezugspotential liegt. Die Potentialdifferenz zwischen den Wechselspannungsanschlüssen sorgt dabei dafür, daß über die Diode D1, die Leuchtdiode des Optokopplers OK2 und die Diode D3 sowie das Eingabeschaltmittel M1 ein Strom fließt, der zum Aufleuchten der Leuchtdiode des Optokopplers OK2 und damit zum Schalten des zugehörigen Schalttransistors führt. Der Optokoppler OK2 führt dabei seinem Speicherplatz L-Potential zu. Wird dagegen bei niedeohmigem Eingabeschaltmittel M1 durch ein entsprechendes Kommando auch das Ausgabeschaltmittel Kl leitend geschaltet, so liegen beide Wechselspannungsanschlüsse der Brückenschaltung auf Bezugspotential und die Leuchtdiode des Optokopplers OK2 wird dunkel geschaltet. Der zugehörige Schalttransistor sperrt, wobei H-Potential an den Eingang des durch den Optokoppler belegten Speicherplatzes des Eingaberegisters gelegt wird.If, on the other hand, the input switching means M1 is low-resistance and the output switching means Kl blocked, the AC voltage connection connected to the output switching means Kl is present at the supply voltage U2, while the connected to the input switching means AC voltage connection is at reference potential. The potential difference between the AC voltage connections ensures that via the diode D1, the light-emitting diode of the optocoupler OK2 and the diode D3 and the input switching means M1 a current flows, which causes the LED to light up of the optocoupler OK2 and thus leads to the switching of the associated switching transistor. The optocoupler OK2 supplies L potential to its storage location. On the other hand, it is used with low resistance Input switching means M1 also the output switching means by a corresponding command When Kl is switched on, both AC voltage connections of the bridge circuit are present to reference potential and the light-emitting diode of the optocoupler OK2 is switched to dark. The associated switching transistor blocks, whereby H potential is applied to the input of the the memory space of the input register occupied by the optocoupler.

Auch bei dieser Ausführungsform des EXOR-Gliedes ist durch entsprechende Invertierung des mit einer Meldung verknüpften Kommandos während des Prüfbetriebes eine Änderung des Meldezustandes des jeweils angesprochenen Speicherplatzes möglich, und zwar unabhängig davon, welchen Schaltzustand das Eingabeschaltmittel jeweils einnimmt.In this embodiment of the EXOR element, too, is appropriate Inversion of the command linked to a message during the test operation a change of the message status of the addressed memory location is possible, regardless of which switching state the input switching means in each case occupies.

Durch die Verknüpfung mit dem Schaltzustand des Eingabeschaltmittels ist es für den Mikrocomputer möglich zu prüfen, ob das von ihm bei den einzelnen Kommandos erwartete Rückmeldesignal dem ihm bekannten Meldezustand des Eingabeschaltmittels zuzuordnen ist oder nicht. Nach Abschluß des Prüfbetriebes, bei dem das Ausgaberegister sämtliche möglichen Kommondozustandskombintionen und das Eingaberegister sämtliche möglichen Meldezustandskombinationen durchlaufen hat, kann der Mikrocomputer eine Aussage darüber machen, ob die in den Prüfvorgang einbezogenen Register ordnungsgerecht gearbeitet haben oder nicht und er kann ggf. auch aus den dabei aufgetretenen Abweichungen den Ort einer Störung, d.h. den von der Störung betroffenen Speicherplatz lokalisieren.By linking with the switching state of the input switching means it is possible for the microcomputer to check whether this is done by him for the individual Commands expected feedback signal to the known status of the input switching means can be assigned or not. After completion of the test operation, in which the output register all possible Kommondo state combinations and the input register all has gone through possible message status combinations, the microcomputer can one Make a statement about whether the registers included in the test process are correct have worked or not and he can possibly also from the deviations that have occurred locate the location of a fault, i.e. the storage space affected by the fault.

Da auch bei einem nur kurzzeitigen Prüfbetrieb nicht ausgeschlossen werden kann, daß vom Prozeß her der Zustand eines Eingabeschaltmittels wechselt, was durch den Mikro- v I A w w | computer zunächst als Störung angesehen würde, ist es vorteilhaft, vor der Ausgabe eines Störungssignales die Ein/ Ausgaberegister einer mindestens einmaligen erneuten Prüfung zu unterziehen, d.h. zunächst einmal die aktuellen Meldezustände einzulesen und dann durch gezieltes Ändern der Kommandos die Meldezustände mit diesen Kommandos zu verknüpfen. Ist der Prüfbetrieb dann ohne Störungen über sämtliche möglichen Kommandokombinationen durchzuführen, so war die zunächst registrierte Störung durch einen betriebsmäßigen Wechsel mindestens eines Eingabeschaltmittels veranlaßt worden und kann daher ohne Berücksichtigung bleiben.Since not excluded even with only a short test operation can be that the process changes the state of an input switching means, what through the micro v I A w w | computer initially as a disturbance would be considered, it is advantageous, before outputting a fault signal, the To subject the input / output register to at least one renewed test, i.e. first of all to read in the current message status and then through targeted Change the commands to link the message states with these commands. Is the Carry out test operation then without malfunctions using all possible command combinations, at least that was the disturbance initially registered due to an operational change an input switching means and can therefore be disregarded stay.

Bei einem signaltechnisch sicheren aus mehreren Mikrocomputern bestehenden Rechnersystem, bei dem die durch die Eingabeschaltmittel definierten Meldungen über unterschiedliche Eingaberegister gleichzeitig in verschiedene Mikrocomputer eingelesen werden, würde der Wechsel eines Eingabeschaltmittels während des Prüfbetriebes in allen Mikrocomputern zu einer Störungsmeldung führen. Dies ist jedoch der Beweis dafür, daß die signalisierte Störung durch einen Meldezustandswechsel während des Prüfbetriebes veranlaßt worden ist. Wäre nämlich tatsächlich ein Fehler an einem der Register oder einem der EXOR-Glieder aufgetreten, so hätte jeweils nur einer der Mikrocomputer die betreffende Störung erkannt, während der oder die anderen Mikrocomputer, die über ihre eigenen Register mit dem Prozeß kommunizieren, von dieser Störung unbeeinflußt geblieben wären. Eine tatsächliche Störung an einem der Register liegt also nur dann vor, wenn nur einer der Mikrocomputer eine Störung signalisiert, die anderen Mikrocomputer dagegen keine Störung feststellen. Die tatsächliche Störungskennzeichnung hat dann über ein EXOR-Glied zu erfolgen, dessen Eingänge von den Störungsmeldungen der einzelnen Mikrocomputer zu belegen sind.In the case of a signal-technically secure one consisting of several microcomputers Computer system in which the messages defined by the input switching means via different input registers are read into different microcomputers at the same time would be, the change of an input switching means during the test operation in cause all microcomputers to report a malfunction. However, this is the evidence that the signaled malfunction is caused by a change of message status during the Test operation has been initiated. That would actually be a mistake in one the register or one of the EXOR members occurred, only one would have the microcomputer recognized the fault in question while the other Microcomputers communicating with the process through their own registers, from this disturbance would have remained unaffected. An actual malfunction in one the register is only available if only one of the microcomputers has a fault signals, the other microcomputers, however, do not detect any malfunction. The actual Fault identification must then be carried out via an EXOR element whose inputs must be substantiated by the error messages from the individual microcomputers.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Verwendung der in den Figuren 3 bis 5 dargestellten, vorstehend näher erläuterten EXOR-Glieder; vielmehr können für die Realisierung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips beliebige andere, allerdings ebenfalls in diskreter Technik aufgebaute EXOR-Glieder verwendet werden. The invention is not limited to the use of the FIGS. 3 to 5 illustrated EXOR members explained in more detail above; much more can be any for the implementation of the principle underlying the invention other EXOR elements, however, also constructed using discrete technology, are used will.

Für die Funktionsprüfung der Ein-Ausgaberegis#er sind nach der Lehre der Erfindung beliebige Eingabeschaltmittel mit beliebigen Ausgabeschaltmitteln zu verknüpfen. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, daß die zu bewertenden Meldungen in irgendeinem funktionellen Zusammenhang zu den Kommandos stehen, mit denen sie verknüpft werden. So kann es sich bei einem Eingabeschaltmittel um einen von irgendwelchen Kommandos völlig unabhängigen Meldebaustein handeln, z.B. um einen temperaturgesteuerten Schwellwertschalter. Für die Funktionsprüfung der Register ist dieser Schwellwertschalter meldeseitig dann mit einem beliebigen Ausgabeschaltmittel zu verknüpfen, wobei dieses Ausgabeschaltmittel einem tatsächlichen Prozeßsteuerkommando oder auch lediglich einem Prüfkommando zugeordnet sein kann.For the functional test of the input / output registers are after the apprenticeship the invention any input switching means with any output switching means to link. It is not absolutely necessary that the Messages are functionally related to the commands in any way, with to which they are linked. So it can be an input switching means act completely independent of any commands, e.g. a temperature-controlled threshold switch. For the functional test of the registers if this threshold switch is on the reporting side then with any output switching means to be linked, this output switching means to an actual process control command or can only be assigned to a test command.

9 Patentansprüche 5 Figuren - Leerseite -9 claims 5 figures - blank page -

Claims

Claims 1. Input / output circuit for microcomputers, in particular In the signaling sense, safe microcomputers, in the case of those of the microcomputers Commands in output registers and from the process elements that act in the direction of the process messages acting in the direction of the microcomputer are stored in input registers and via training or

Input switching means are output or input, for recognizing incorrectly working registers by temporarily inverting the register contents in the context of a testing company, that is to say, that all Input switching means (M1) for messages and all output switching means (K1) for commands to the inputs of individual EXOR elements (EOL) implemented using discrete technology are performed, the outputs of which are assigned to the relevant input switching means (M1) Storage locations of the input register (ER) are connected to that of the microcomputer (MC) the message states of the individual input switching means (M1) from EXOR links the memory locations occupied by the output signals of the individual EXOR elements (EOl) of the input register (ER) with the respective commands and compares with the message states known to him before the start of the test operation, in order to partially invert the commands at least in the case of a match, until the input register (ER) gradually shows all possible message status combinations has passed through or, in the event of a discrepancy, to a related signal (S) set.

2. Input / output circuit according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the EXOR element (Fig. 3) consists of an optocoupler (OK2) and a this with its switching path connected in parallel on the input side electronic Switch (T) consists of which the optocoupler (OK2) with its switching transistor the output and, with its light-emitting diode, one input of the EXOR element, while the other input of the EXOR element through the control input of the electronic Switch (T) is shown.

3. Input / output circuit according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the light-emitting diode of the optocoupler (OK2) has one in the forward direction operated diode (D) and the input switching means (M1) is connected to the supply voltage and that the electronic switch (T) can be controlled via a transistor which Part of another optocoupler (OK3) is whose light-emitting diode with the light-emitting diode of the other optocoupler (OK2) connected in series and via the output switching means (K1) is connected to the supply voltage.

4. Input / output device according to claim 2 or 3, d a -d u r c h g It is evident that the EXOR element (FIG. 3) is connected in parallel to the process element (R) which can be controlled via the command linked in the relevant EXOR element.

5. Input / output device according to claim 2 or 3, d a -d u r c h g It is noted that the EXOR element (FIG. 4) via the output switching means (K1), which can be controlled via the command linked in the relevant EXOR element is, with the process element (R) connected in series, which is through the relevant Output switching means (K1) is switchable.

6. input / output circuit according to claim 1 ,. d u r c h e k e n n z e i c h n e t that the EXOR element (Fig. 4) consists of an optocoupler (OK2) and a This is connected in parallel with their DC voltage connections on the input side There is a diode bridge circuit (D1 to D4) whose AC voltage connections have at least one limiting resistor (R1, R2) each on one pole (U2) of the supply voltage and via the output or the input switching means (K1 or M1) at the other pole (0) of the supply voltage.

7. Input / output circuit according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n notices that the output of the signal (S) from the repetition of the test procedure is made dependent.

8. Input / output device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n It does not indicate that in a secure one consisting of several microcomputers Processing system the output of the signal is made dependent on that not all microcomputers in the system have detected the same difference.

9. Input / output device according to claim 8, d a d u r c h g e k e n It is not indicated that the signal is output via an EXOR element.