DE3631086C2 - Schaltungsanordnung zur Fehlerbearbeitung in Mikroprozessorsystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fehlerbe­ arbeitung in Mikroprozessorsystemen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-PS 23 27 669 ist eine Schaltungsanordnung zum Aus­ tausch von Daten zwischen einer zentralen und mehreren peri­ pheren Einrichtungen bekannt, wobei eine sogenannte zentrale Datenschiene und ein zentraler Zuteiler eingesetzt wird. Da­ bei werden die peripheren Einrichtungen auf anstehende An­ forderung zum Datenaustausch zyklisch mittels Adressen abge­ fragt. Diese Verfahrensweise garantiert, daß ein gleichzeitiger Zugriff zur zentralen Datenschiene, also zum sogenannten Bus, nicht stattfinden kann. Wenn eine Busanforderung vorliegt, so kann es in Abhängigkeit vom gerade herrschenden Zustand beim Abfragezyklus in ungünstigen Fällen relativ lange dauern, bis die Anforderung weitergegeben werden kann. Diese Verlustzeiten werden umso länger, je länger ein Abfragezyklus dauert. Außer­ dem kann es vorkommen, daß eine spätere Anforderung nur des­ halb vor einer früheren Anforderung bearbeitet wird, weil beim Abtastzyklus zufällig die Adressenkonstellation für die spätere Anforderung günstiger ist als für die frühere.

Wenn Anforderungen zum Datenaustausch ohne Abfragezyklus abge­ wickelt werden sollen, so kann es vorkommen, daß gleichzeitige Anforderungen vorliegen. Es muß dabei auf jeden Fall sicherge­ stellt werden, daß nur eine einzige Anforderung bearbeitet wird. In der DE-Fachzeitschrift "Elektronik", Heft 2, vom 29.1.1982 ist auf den Seiten 76-84 ein Aufsatz von Horst Huse mit dem Titel "Multi-Mikrocomputer-System modular aufgebaut" abgedruckt, worin Bus-Zugriffssteuerungen beschrieben werden, die ohne Abtastzyklus arbeiten. Dabei wird der gleichzeitige Zugriff von mehr als einem sogenannten Bus-Master durch die Vergabe von Prioritäten verhindert. Es ist auf Seite 82 beschrieben, daß eine serielle Prioritätensteuerung oder eine parallele Prioritätensteuerung angewendet werden kann. Bei einer seriellen Prioritätensteuerung, wie dies ini Bild 14 darge­ stellt ist, hängt die Priorität eines sogenannten Bus-Masters davon ab, an welcher Stelle er in einer Kettenschaltung ange­ ordnet ist. Bei einer parallelen Prioritätensteuerung ist eine besondere Bus-Steuerung erforderlich, die auf Seite 83 in Bild 15 als paralleler Bus-Zuteiler (Supervisor-Modul) dargestellt ist. Die Prioritätenzuweisung kann dabei frei gewählt werden, so wie es für die betrieblichen Belange am günstigsten ist.

Wird eine derartige parallele Prioritätensteuerung angewendet, um den Datenaustausch zwischen einer Steuereinheit und mehreren massiven peripheren Einheiten zu realisieren, so kann es zweckmäßig sein, der Steuereinheit die niedrigste Priorität zuzuordnen, weil die Steuereinheit in der Lage ist, auf Anforderungen höherer Priorität zu reagieren, und auch ggf. ein gerade laufendes Programm zu unterbrechen, um eine neue Anforderung aufzunehmen. Bei einer derartigen Verfahrensweise treten im allgemeinen beim Normalbetrieb keine Schwierigkeiten auf. Wenn jedoch ein Fehlerfall vorliegt, so kann es vorkommen, daß bei starkem Datenverkehr auf dem gemeinsamen Bus die Steuereinheit infolge ihrer niedrigen Priorität nicht recht­ zeitig auf eine Fehlermeldung reagieren kann.

Ein Datenverarbeitungssystem mit mehreren Funktionseinheiten ist in der deutschen Patentschrift 21 64 686 B2 beschrieben. Dort ist ein gemeinsamer Fehleranzeiger vorgesehen, der durch jeden festgestellten Fehler gesetzt wird. In diesem Fall werden alle Funktionseinheiten, die keinen Fehler aufweisen, sofort vom Sammelleitungssystem abgetrennt. Nur diejenigen Funktionseinheiten, die einen Fehler melden, bleiben mit dem Sammelleitungssystem verbunden, damit eine Diagnoseeinheit mit ihnen in Verbindung treten kann. Für eine derartige Logikanordnung sind zusätzliche Leitungen erfordelrich, und es müssen entsprechende Verknüpfungen in den Funktionseinheiten vorgesehen sein. Da eine Funktionseinheit, die keinen Fehler meldet, sofort vom Sammelleitungssystem abgetrennt wird, wenn der gemeinsame Fehleranzeiger aktiviert worden ist, wird eine Datenübertragung sofort unterbrochen. Dadurch können Informationsverluste auftreten, wenn eine Fehlermeldung erscheint. In der Beschreibung ist nicht eindeutig angegeben, mit welchen Kriterien die Fehleranzeige aufgehoben wird und wie lange fehlerfreie Funktionseinheiten vom Sammelleituungssystem abgetrennt bleiben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungs­ anordnung anzugeben, womit beim Vorliegen eines Fehlers in Mikroprozessorsystemen eine unabhängig von den Prioritäten bei der Buszuteilung ablaufende Fehlerbe­ arbeitung sichergestellt wird. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Merkmalskombination, wie sie im Patent­ anspruch 1 angegeben ist. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß in einem Fehlerfall die Bus-Steuerung eine besondere Meldung erhält, wodurch zunächst alle Bus-Anforde­ rungssignale unterdrückt werden. Damit ist die Steuereinheit sofort bei freiem oder frei werdendem Bus in der Lage, auf das Fehlerkriterium zu reagieren und dafür vorgesehene Pro­ gramme abzuarbeiten. Mit dem Beendigen derartiger Fehler­ programme wird das Fehlerregister frei geschaltet, wodurch die Busvergabe wieder freigegeben wird.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben, womit zusätzliche Kriterien aufgenommen und weiter gegeben werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine Steuereinheit MPU dargestellt, die ebenso wie die peripheren Einheiten PE-P 1 bis PE-Pn sowie PE-PEm an den gemeinsamen Datenbus BUS angeschlossen ist. Bei den peripheren Einrichtungen PE kann es sich um passive Einrichtungen PE-P 1 bis PE-Pn handeln, die lediglich zum Zwecke des Datenaustausches adressiert werden können, aber keine eigenen Anforderungen für einen Datenaustausch erzeugen. Im weiteren Verlauf der Beschreibung bleiben diese passiven peripheren Einrichtungen PE-P 1 bis PE-Pn unberücksichtigt. Diese passiven peripheren Einrichtungen PE-P 1 bis PE-Pn können aber auch an die gemeinsame Fehlerleitung (FL) angeschlossen sein.

Diejenigen peripheren Einrichtungen PE-1 bis PEm, die eigene Anforderungen des Datenbusses BUS erzeugen können, sind über jeweils zwei Leitungen mit der Bus-Steuerung BS verbunden, womit die Busvergabe geregelt wird. Es handelt sich dabei um jeweils eine Busanforderungsleitung BA 1 bis BAn und um jeweils eine Bus-Zuteilleitung BZ 1 bis BZn. Die Anforderung des Daten­ busses BUS wird von einer peripheren Einrichtung, z. B. PE 1, auf direktem Weg über die Busanforderungsleitung BA 1 der Bus­ steuerung BS angeboten. Wenn an dem auf einer gemeinsamen Bus- Besetzt-Leitung BB herrschenden Potential erkannt wird, daß der Datenbus BUS frei ist, wird dieses Kriterium auf der Bus- Anforderungsleitung BA der Steuereinheit MPU mitgeteilt. Daraufhin erfolgt als Quittung die Buszuteilung, die zunächst über die Leitung BZ an die Bus-Steuerung BS abgegeben wird. Von dort aus wird dieses Quittungssignal an diejenige peri­ phere Einrichtung, z. B. PE 1 in diesem Fall über die Leitung BZ 1 weitergegeben. Nun kann der Datenaustausch stattfinden, wobei die Bus-Besetzt-Leitung BB den Belegtzustand des Daten- Busses BUS signalisiert. Wenn von mehreren peripheren Einrich­ tungen PE 1 bis PEm gleichzeitig Bus-Anforderungen anstehen, so wird innerhalb der Bus-Steuerung BS dafür gesorgt, daß nur eine einzige der peripheren Einrichtungen PE 1 bis PEm das Zugriffs­ recht über die zugeordnete Bus-Zuteilleitung BZ erhält. Dies wird im einfachsten Fall durch eine Prioritätsvergabe innerhalb der Bussteuerung BS erreicht.

Da die Steuereinheit MPU mit einem hohen Maß an Intelligenz ausgestattet ist, können Bus-Anforderungen auch dann ange­ nommen werden, wenn die Steuereinheit MPU belegt ist. Es tritt deshalb keine Beeinträchtigung des Betriebes auf, wenn die Steuereinheit MPU die niedrigste Priorität bei der Anforde­ rung des Datenbusses BUS zugeteilt erhält.

Wenn jedoch in einem derartigen System Fehler auftreten, so kann sich die niedrige Priorität der Steuereinheit MPU unter Umständen negativ auswirken, weil dann eine Fehler­ behandlung erst dann stattfinden kann, wenn keine Bus-Anforde­ rungen von den peripheren Einrichtungen PE 1 bis PEm mehr vor­ liegen. Je nach Art des Fehlers kann es dabei in Extremfällen zu Bus-Blockierungen kommen.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist eine gemeinsame Fehler­ leitung FL vorgesehen, worüber von den peripheren Einrichtungen PE 1 bis PEm Fehlermeldungen abgegeben werden können. Wenn eine Fehlermeldung vorliegt, wird das Fehlerregister FR eingeschal­ tet, wodurch sofort sich das Potential auf einer Befehlsleitung BSV ändert, womit die Bussteuerung BS so eingestellt wird, daß keine Bus-Anforderungen mehr zur Steuereinheit MPU ge­ langen können. Da die Fehlermeldung auch der Steuereinheit MPU selbst angeboten wird, kann diese im Rahmen von abzu­ wickelnden Fehlerprogrammen auf den Datenbus BUS zugreifen, wenn dies erforderlich ist. Sind die für Fehlerfälle vorge­ sehenen Steuerprozeduren beendet, so wird über den Datenbus BUS eine besondere Information gesendet, womit der Befehl Busfreigabe BF das Fehlerregister FR zurücksetzt. Das Signal Busvergabe sperren wird auf der zugehörigen Leitung BVS weg­ genommen, so daß die Bussteuerung BS wieder ihren normalen Be­ triebszustand einnimmt.

Neben dem Fehlerregister FR kann außerdem eine Überwachungs­ einrichtung ÜE vorgesehen sein, die ein fehlerhaftes Verhalten der Steuereinheit MPU feststellen kann. Diese Überwachungs­ einrichtung ÜE ist ebenfalls an die Fehlerleitung FL ange­ schlossen, so daß auch beim Ansprechen der Überwachungsein­ richtung ÜE die vorher beschriebene Funktion bewirkt wird. Die Überwachungseinrichtung ÜE kann außerdem noch durch starke externe Fehlermeldungen aktiviert werden, so daß auch dann von der Steuereinheit MPU Fehlermeldungen bearbeitet werden können.

Das Fehlerregister FR besteht im einfachsten Fall nur aus einem einzigen Flip-Flop, womit aber lediglich die Busver­ gabe durch die Bussteuerung BS so lange gesperrt werden kann, bis sie von der Steuereinheit MPU wieder freigegeben wird. Anstelle der in der Zeichnung nur einfach dargestellten Fehler­ leitung FL kann auch ein Leitungsbündel vorgesehen sein, womit beispielsweise codiert verschiedene Arten von Fehlermeldungen darstellbar sind. Durch weitere zusätzliche Leitungen kann außerdem eine Angabe über den Fehlerort in das Fehlerregister FR oder auch in die Steuereinheit MPU eingegeben werden, so daß beispielsweise gezielt, diejenige periphere Einrichtung PE angesteuert und ggf. abgeschaltet werden kann, die einen Fehler aufweist.

Da die Steuereinheit MPU bei einer Busanforderung BA jedesmal prüft, ob auf der gemeinsamen Fehlerleitung FL eine Fehler­ meldung vorliegt, bevor der Befehl für eine Buszuteilung BZ abgegeben wird, werden Fehlermeldungen trotz der geringen Priorität der Steuereinheit MPU auf jeden Fall schnellstens bearbeitet.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Fehlerbearbeitung in Mikroprozessor­ systemen, wobei für den Datenaustausch zwischen mindestens einer Steuereinheit und peripheren Einrichtungen ein ge­ meinsamer Datenbus vorgesehen ist, und wobei das Zugriffs­ recht zu diesem Datenbus durch eine Bussteuerung an die einzelnen peripheren Einrichtungen vergeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fehlerregister (FR) vorgesehen ist, welches über eine gemeinsame Fehlerleitung (FL) von allen peripheren Einrichtungen (PE) aktivierbar ist, daß die Bussteuerung (BS) durch das aktivierte Fehlerregister (FR) über eine besondere Leitung (BSV) gesperrt wird und damit die Busver­ gabe zu den peripheren Einrichtungen (PE) so lange unter­ bunden wird, bis die Steuereinheit (MPU) nach Abarbeitung von für Fehlerfälle vorgesehenen Programmen das Fehlerregister durch einen Busfreigabebefehl (BF) wieder freigibt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlerregister (FR) im einfachsten Fall aus nur einem Flipflop besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlerregister (FR) zusätzliche Informationen über die Art und die Herkunft von Fehlern aufnimmt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungseinrichtung (ÜE) vorgesehen ist, womit Fehler in der Steuereinheit (MPU) feststellbar sind, und daß von dort aus das Fehlerregister (FR) eingeschal­ tet wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (ÜE) über einen zusätzlichen Eingang (FE) externe Fehler aufnehmen kann.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (MPU) vor der Abgabe eines Buszuteil­ befehls (BZ) jedesmal prüft, ob auf der Fehlerleitung (FL) eine Fehlermeldung vorliegt.