DE3515611C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstel­ len vorgegebener Startverhältnisse in einem Mikrorechner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Durch­ führung des Verfahrens.

Es ist bereits allgemein bekannt, eine Versorgungsspan­ nung eines Mikrorechners, insbesondere beim Einschalten der Stromversorgung zu überwachen und beim Vorhandensein einer ausreichenden Versorgungsspannung ein Rücksetzsi­ gnal für den Mikrorechner zu beenden, um in diesem vor­ gegebene Startverhältnisse einzustellen. Hierzu werden vom Mikrorechner alle vorhandenen Systembausteine, wie beispielsweise Ein/Ausgabeeinheiten, die auch als "Ports" bezeichnet werden, in einen vorgegebenen Ausgangszustand versetzt. Das Versetzen in den Ausgangszustand wird auch als Initialisieren bezeichnet.

Zum Einstellen der vorgegebenen Startverhältnisse ist es auch erforderlich, daß an dem Mikrorechner anliegende Taktsignale eine ausreichende Amplitude und Frequenz auf­ weisen. Im Handel erhältliche integrierte Quarzoszillato­ ren weisen teilweise eine große Anschwingdauer auf. Das bedeutet, daß die Versorgungsspannung an dem Mikrorechner bereits anliegt, während die Taktsignale noch nicht vor­ handen sind. Wenn nun das Rücksetzsignal ausschließlich nach dem Vorhandensein der Versorgungsspannung beendet wird, so kann in dem Mikrorechner ein unkontrollierter Arbeitslauf erfolgen.

Aus der DE 30 40 326 C1 ist eine Rücksetzschaltanordnung für einen Mikrorechner bekannt, die ein Rücksetzsignal an einen Mikroprozessor abgibt, wenn eine ausreichende Versor­ gungsspannung für den Mikrorechner vorhanden ist und ein in dem Mikroprozessor vorgesehener Oszillator angeschwun­ gen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mittels denen vorgegebene Startverhältnisse in dem Mikrorechner nach dem Vorhanden­ sein einer ausreichenden Versorgungsspannung und geeigne­ ter Taktimpulse zuverlässig einstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich zu der Versorgungsspannung und den Taktsigna­ len noch mindestens einer weiteren Versorgungsspannung, Taktsignale und/oder mindestens einer weiteren physikali­ schen Größe zugeordnete Steuersignale überwacht. Derarti­ ge weitere physikalische Größen sind beispielsweise auch zulässige Temperaturbereiche für den Mikrorechner, Dreh­ zahlen oder Feuchtigkeitswerte. Die den physikalischen Größen zugeordneten Meldesignale werden nach dem Beenden des Rücksetzsignals über eine am Datenbus des Mikrorech­ ners angeschlossene Ein/Ausgabeeinheit abgefragt, um da­ mit vorgegebene Startverhältnisse einzustellen.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung zur Durch­ führung des Verfahrens enthält zum Überwachen der weiteren physikalischen Größen weitere Überwachungsstufen, die Steuersignale erzeugen und an die Ein/Ausgabeeinheit des Mikrorechners abgeben.

Die Überwachungsstufen enthalten vorzugsweise jeweils ei­ ne Anpassungsstufe, die die physikalische Größe in ein geeignetes Signal umsetzt und einen Komparator, der das jeweilige Signal mit einer Bezugsspannung vergleicht und die die Steuersignale bzw. die Meldesignale erzeugt. Zur Erzeugung der Bezugsspannung ist zweckmäßigerweise eine Bezugsspannungsquelle vorgesehen, die aus der Versorgungs­ spannung unter Verwendung einer Referenzdiode die Bezugs­ spannung erzeugt. Falls die Komparatoren ohne Kollektor­ widerstand an ihrem Ausgang ausgebildet sind, erfordert das Verknüpfungsglied einen besonders geringen Aufwand, wenn dieses als verdrahtetes ODER-Verknüpfungsglied aus­ gebildet ist.

Das Verfahren und die Anordnung gemäß der Erfindung wer­ den im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung,

Fig. 2 ein Schaltbild der Anordnung.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild der Anordnung zeigt einen Mikrorechner MR, der einen Mikroprozessor MP, mindestens eine an einem Datenbus DB angeschlossene Ein/ Ausgabeeinheit P, die als Portbaustein ausgebildet ist, sowie mindestens einen nicht dargestellten Speicher, der ebenfalls am Datenbus DB angeschlossen ist. Dem Mikro­ rechner MR werden eine in einer Spannungsquelle SP 1 er­ zeugte Versorgungsspannung U 1 und in einem Oszillator OS 1 erzeugten Taktsignalen T 1 zugeordnete Taktsignale T 2 zu­ geführt. Wenn die Versorgungsspannung U 1 einen vorgegebe­ nen Mindestwert überschreitet, erzeugt eine Überwachungs­ stufe US 1 ein Steuersignal ST 1, das einem Verknüpfungs­ glied V zugeführt wird. Wenn auch die Taktsignale T 1 eine ausreichende Amplitude und Frequenz aufweisen, erzeugt eine Überwachungsstufe US 2 ein Steuersignal ST 2, das ebenfalls dem Verknüpfungsglied V zugeführt wird, das seinerseits beim Vorliegen beider Steuersignale ST 1 und ST 2 ein Rücksetzsignal RS beendet. Nach dem Beenden des Rücksetzsignals RS werden in dem Mikrorechner MR vorgege­ bene Startverhältnisse eingestellt, wobei vom Mikrorech­ ner MR alle vorhandenen Systembausteine initialisiert werden.

Durch das Verknüpfungsglied V ist sichergestellt, daß die Initialisierung nicht bereits dann erfolgt, wenn nur die Versorgungsspannung vorhanden ist und die Amplitude und/ oder die Frequenz der Taktsignale T 1 noch nicht ausrei­ chend vorhanden sind. Dem Verknüpfungsglied V können noch weitere Steuersignale SFN zugeführt werden, falls es er­ forderlich ist, das Rücksetzsignal RS erst nach dem Vor­ handensein von weiteren physikalischen Größen zu beenden. Derartige physikalische Größen können beispielsweise wei­ tere Versorgungsspannungen, Taktsignale oder Drehzahlen, Temperaturbereiche oder Feuchtigkeitswerte sein. Auch in diesem Fall sind entsprechende Überwachungsstufen vorhan­ den, die die Steuersignale erzeugen und dem Verknüpfungs­ glied V zuführen.

Die Überwachung der weiteren physikalischen Größen, wie beispielsweise einer in einer Spannungsquelle SPN erzeug­ ten Versorgungsspannung UN, von in einem Oszillator OSN erzeugten Taktsignalen TN und/oder mittels eines Tempera­ turfühlers TF ermittelten Temperaturwerten TP kann auch mittels der an dem Datenbus DB angeschlossenen Ein/Ausga­ beeinheit P erfolgen. Zu diesem Zweck sind weitere Über­ wachungsstufen US 3, US 4 bis USN vorgesehen, die Meldesi­ gnale M 1, M 2 bis MN erzeugen und diese der Ein/Ausgabe­ einheit P zuführen. Der Mikroprozessor MP fragt nach dem Beenden des Rücksetzsignals RS die Meldesignale M 1 bis MN ab, um in Abhängigkeit davon vorgegebene Startverhältnis­ se einzustellen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Schaltbild wird die Über­ wachungsstufe US 1 aus einer Anpassungsstufe A 1 und einem Komparator K 1 gebildet, während die Überwachungsstufe US 2 aus einer Anpassungseinheit A 2 und einem Komparator K 2 gebildet wird. Zusätzlich ist für die beiden Überwachungs­ stufen US 1 und US 2 eine Bezugsspannungsquelle B vorgese­ hen, die eine Bezugsspannung UB an die beiden Komparato­ ren K 1 und K 2 abgibt.

Die von der Spannungsquelle SP 1 abgegebene Versorgungs­ spannung U 1 liegt einerseits an der Bezugsspannungsquelle B an, die zum Erzeugen einer konstanten Bezugsspannung UB eine Referenzdiode R enthält. Weiterhin enthält die Be­ zugsspannungsquelle B zwei Widerstände und einen Konden­ sator. Die Bezugsspannung UB wird den Komparatoren K 1 und K 2 an jeweils einem ersten Eingang zugeführt. Falls bei­ spielsweise die Versorgungsspannung U 1 einen Nennwert von +5 V aufweist, weist die Bezugsspannung UB beispielswei­ se einen Wert von +2,5 V auf. Die Anpassungsstufe A 1 enthält einen aus zwei Widerständen R 1 und R 2 gebildeten Spannungsteiler, der an seinem Ausgang eine Vergleichs­ spannung U 2 erzeugt. Der Spannungsteiler aus den beiden Widerständen R 1 und R 2 ist derart eingestellt, daß der Komparator K 1 schaltet, wenn die Versorgungsspannung U 1 größer als 4,5 V ist. In diesem Fall ist die Vergleichs­ spannung U 2 größer als die Bezugsspannung UB, so daß der Komparator K 1 schaltet. Das Verknüpfungsglied V ist je­ doch entsprechend einem verdrahteten ODER-Glied ausgebil­ det, so daß das Rücksetzsignal RS erst dann beendet wer­ den kann, wenn auch der Komparator K 2 schaltet.

Die vom Oszillator OS 1 abgegebenen Taktsignale T 1 werden in der Anpassungsstufe A 2 einerseits verstärkt und als Taktimpulse T 2 dem Mikrorechner MR zugeführt und anderer­ seits integriert und als Signal S 1 dem Komparator K 2 zu­ geführt. Wenn der Momentanwert des Signals S 1 größer wird als die Bezugsspannung UB, schaltet auch der Komparator K 2, so daß das Rücksetzsignal RS beendet wird und den Mi­ krorechner MR freigibt, um vorgegebene Startverhältnisse einzustellen.

Die Anpassungsstufe A 2 enthält einen Verstärker V mit mehreren Verstärkerstufen V 1 bis V 3, wobei die Verstär­ kerstufe V 1 die Taktsignale T 1 verstärkt und die Taktsi­ gnale T 2 erzeugt. Die Verstärkerstufe V 2 verstärkt eben­ falls die Taktsignale T 1 und führt die verstärkten Takt­ signale T 3 einem aus einem Kondensator C 1 und zwei Wider­ ständen R 3 und R 4 gebildeten Differenzierglied zu. Das Differenzierglied differenziert die Taktsignale T 3 und erzeugt Impulse, die von der Verstärkerstufe V 3 verstärkt und über eine Diode D einem mit einem Widerstand R 5 und einem Kondensator C 2 versehenen Integrierglied zugeführt werden. Dieses Integrierglied erzeugt unter Verwendung von Widerständen R 6 und R 7 das Signal S 1, dessen Momen­ tanwert von der Amplitude und der Frequenz der Taktsigna­ le T 1 abhängt. Wenn die Taktsignale T 1 eine ausreichende Amplitude und Frequenz aufweisen, überschreitet der Mo­ mentanwert des Signals S 1 den Wert der Bezugsspannung UB und der Komparator K 2 schaltet dann, so daß das Rücksetz­ signal RS beendet wird.

Nach der Freigabe des Mikrorechners MR durch das Rück­ setzsignal RS beginnt die Initialisierung des Mikrorech­ ners MR, wobei über die Ein/Ausgabeeinheit P weitere Be­ dingungen für die Initialisierung abgefragt werden kön­ nen. Beispielsweise kann die von der Spannungsquelle SPN abgegebene Versorgungsspannung UN auf einen vorgegebenen Wert hin überwacht werden. Zu diesem Zweck sind eine An­ passungsstufe A 3 und ein Komparator K 3 vorgesehen. Die Anpassungsstufe A 3 ist ähnlich ausgebildet wie die Anpas­ sungsstufe A 1 und enthält einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen R 8 und R 9, der den Wert der Versorgungsspan­ nung UN auf einen geeigneten Wert UN 1 umsetzt. Der Kompa­ rator K 3 vergleicht in ähnlicher Weise wie der Komparator K 1 die an seinem ersten Eingang anliegende Bezugsspannung UB mit dem Wert UN 1 und wenn dieser größer ist als die Bezugsspannung UB, schaltet der Komparator K 3, so daß an der Ein/Ausgabeeinheit P ein entsprechendes Meldesignal M 1 anliegt.

In entsprechender Weise können, wie in Fig. 1 dargestellt, durch weitere Überwachungsstufen US 3 bis USN andere phy­ sikalische Größen wie Taktsignale TN oder Temperaturwer­ te TP oder Feuchtigkeitswerte usw. abgefragt werden, um in dem Mikrorechner MR vorgegebene Startverhältnisse ein­ zustellen.

Die Komparatoren K 1 bis K 3 enthalten jeweils einen Rück­ kopplungswiderstand RR, der dafür sorgt, daß die Kompara­ toren K 1 bis K 3 ein Verhalten entsprechend einem Schmitt- Trigger aufweisen. Weiterhin weisen die Komparatoren K 1 bis K 3 vorzugsweise keine Kollektorwiderstände an ihren Ausgangstransistoren auf, so daß die Ausgänge miteinander verbunden werden können, um eine verdrahtete ODER-Ver­ knüpfung durchzuführen, wie es bei dem Verknüpfungsglied V dargestellt ist. Die verdrahtete ODER-Verknüpfung ent­ spricht in diesem Fall einer UND-Verknüpfung, da das Rücksetzsignal RS nur dann beendet wird, wenn beide Kom­ paratoren K 1 und K 2 schalten. Es ist jedoch auch möglich, Komparatoren mit eingebauten Kollektorwiderständen zu verwenden und die UND-Verknüpfung im Verknüpfungsglied V durch bekannte im Handel erhältliche Verknüpfungsglieder durchzuführen.

Die Bezugsspannung UB kann selbstverständlich auch auf andere Weise erzeugt werden und beispielsweise kann auch für jeden Komparator K 1 bis K 3 eine eigene Bezugsspan­ nungsquelle mit verschiedenen Bezugsspannungen UB verwen­ det werden.

Es ist auch möglich, die an der Verstärkerstufe V 2 abge­ gebenen Taktsignale T 3 unmittelbar einem Integrierglied zuzuführen, ohne diese Taktsignale T 3 vorher zu differen­ zieren, jedoch erweist es sich als zweckmäßig, die Dif­ ferenzierstufe einzuführen, um für die Integration ein­ deutige Ausgangsverhältnisse unabhängig von der Flanken­ steilheit der Taktsignale T 3 zu erzeugen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Einstellen vorgegebener Startverhältnis­ se in einem Mikrorechner, wobei die Versorgungsspannung des Mikrorechners überwacht wird, wobei an dem Mikrorech­ ner ein Rücksetzsignal anliegt, das beim Vorliegen einer ausreichenden Versorgungsspannung beendet wird, so daß der Mikrorechner die vorgegebenen Startverhältnisse ein­ stellt, wobei das Vorhandensein geeigneter Taktsignale für die Mikrorechner überwacht wird und wobei das Rück­ setzsignal nur bei Vorhandensein der ausreichenden Ver­ sorgungsspannung und der geeigneten Taktsignale beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beenden des Rücksetzsignals (RS) durch den Mikrorechner (MR) das Vorhandensein mindestens einer wei­ teren Versorgungsspannung (UN), von Taktsignalen (TN) und/oder mindestens einer anderen physikalischen Größe mittels einer an einem Datenbus (DB) des Mikrorechners (MR) angeschlossenen Ein/Ausgabeeinheit (P) überwacht wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, bei dem eine die Versorgungsspannung überwa­ chende erste Überwachungsstufe vorgesehen ist, die beim Vorliegen einer ausreichenden Versorgungsspannung ein er­ stes Steuersignal erzeugt und bei dem eine zweite Überwa­ chungsstufe vorgesehen ist, die beim Vorliegen geeigneter Taktsignale ein zweites Steuersignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weite­ re Überwachungsstufe (US 3 bis USN) vorgesehen ist, die nach dem Vorliegen mindestens einer weiteren Versorgungs­ spannung (UN), von Taktsignalen (TN) und/oder mindestens einer anderen physikalischen Größe (TP) Meldesignale (M 1, M 2, MN) erzeugen und diese einer am Datenbus (DB) des Mikrorechners (MR) angeschlossenen Ein/Ausgabeeinheit (P) zuführen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Überwachungsstufen (US 1 bis USN) jeweils eine Anpassungsstufe (A 1 bis A 3) zum Umsetzen der physikalischen Größe in ein geeignetes Signal und jeweils einen Komparator (K 1 bis K 3) zum Ver­ gleich des jeweiligen Signals mit einer Bezugsspannung (UB) enthalten.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bezugsspannung (UB) in einer für alle Komparatoren (K 1 bis K 3) gemeinsamen Bezugsspannungsquelle (B) erzeugt wird.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Verknüpfungsglied (V) vorgesehen ist, das die Steuersi­ gnale (ST 1 bis STN) verknüpft.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kom­ paratoren (K 1 bis K 3) jeweils einen Rückkopplungswider­ stand (RR) zum Erzeugen eines Schmitt-Trigger-Verhaltens aufweisen.