DE3800396C2 - Schaltungsanordnung zur Programmierung eines wiederholt beschreibbaren Festwertspeichers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Pro­ grammierung eines wiederholt beschreibbaren Festwertspei­ chers mit einer Programmierstufe und einer Steuereinheit.

Eine derartige Anordnung wird z. B. zur Sicherung von wichtigen Daten innerhalb digitaler Systeme benötigt, die im Normalbetrieb in flüchtigen Arbeits- oder Zwischen­ speichern gespeichert sind. Bricht die Versorgungsspan­ nung des digitalen Systems zusammen, so wird vor ihrem endgültigen Ausfall ein Datentransfer von den flüchtigen Speichern des Systems zu Festwertspeichern vorgenommen. Beim Wiedereinsetzen der Versorgungsspannung werden die Daten aus den Festwertspeichern ausgelesen und das digi­ tale System mit ihnen in den Zustand versetzt, in dem es sich vor Ausfall der Versorgungsspannung befand. Eine Schaltungsanordnung mit den oben angeführten Merkmalen ist z. B. aus der DE 28 40 305 A1 bekannt.

Bei Festwertspeichern bleibt - im Gegensatz zu flüchtigen Speichern - der Speicherinhalt auch nach Ausfall ihrer Betriebsspannung erhalten. Die zur Zeit auf dem Markt er­ hältlichen elektrisch löschbaren Festwertspeicher haben jedoch den Nachteil, daß sie nur 10⁴ bis 10⁶ mal mit neu­ en Daten geladen (programmiert) werden können (vergleiche hierzu: Tietze, U. und Schenk, Ch.: Halbleiter-Schal­ tungstechnik. 8. Auflage, Springer Verlag, 1986, Seiten 270 bis 274), weil dann Abnutzungserscheinungen den Spei­ cher unbrauchbar machen. Er muß dann - das ist u. U. ein aufwendiger Reparaturvorgang - gegen einen neuen ausge­ tauscht werden. Bei Festwertspeichern früherer Generatio­ nen treten ähnliche Erscheinungen auch bei den Lesevor­ gängen auf, die bei den heute erhältlichen Typen (ver­ gleiche Tietze, l.c.) kein Problem mehr sind.

In der DE 31 30 546 C1 ist ein Verfahren beschrieben, durch das die Gebrauchsdauer eines elektrisch änderbaren Festwertspeichers (EEPROM) dadurch verlängert wird, daß Adressen, unter denen Teilinformationen abgespeichert sind, systematisch verändert werden. Teilinformationen, die häufiger ausgelesen werden müssen als andere, bela­ sten dadurch nicht immer den gleichen Teil des Speichers, sondern die Belastung verteilt sich auf alle Zellen des Speichers gleichmäßig. Allerdings muß - damit eine gewün­ schte Information wieder auffindbar ist - mindestens ein immer gleichbleibender Speicherplatz für eine charakte­ ristische Adresse reserviert werden, die bei jeder Umpro­ grammierung des Speichers verändert wird.

Aus der DE 35 17 087 A1 ist ein Verfahren bekannt, durch das die Gebrauchsdauer eines wiederholt beschreibbaren Festwertspeichers ebenfalls verlängert werden soll. Der Festwertspeicher weist mindestens zweimal soviel Speicher­ plätze auf, wie zur Speicherung des größten Satzes von Daten erforderlich ist. Nach dem bekannten Verfahren wird der Speicherraum des wiederholt programmierbaren Speichers in Bereiche eingeteilt, die jeweils so groß sind, daß in einem Bereich genau die zu sichernden Daten abgelegt werden können. Ein Bereich wird nun solange für die Siche­ rung von Daten verwendet, bis die Zahl der Schreibzyklen einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dann wird ein neuer Bereich zur Speicherung benutzt.

Zu den zu sichernden Daten gehört auch der Stand eines Zyklus-Zählers, der die Zahl der Neuprogrammierungen eines Bereiches zählt. Ebenfalls wird in einer vorbestimmten Speicherstelle des Speichers die Nummer des Bereichs abgelegt, der für die Speicherung der zu sichernden Daten vorgesehen ist. Der Inhalt dieser Speicherstelle wird nur geändert, wenn ein neuer Speicherbereich zur Speicherung der zu sichernden Daten vorgesehen ist.

Bei dem bekannten Verfahren besteht die Gefahr, daß eine Speicherstelle innerhalb eines Bereiches funktionsunfähig wird, bevor die vorgegebene Zahl der maximalen Schreib­ vorgänge überschritten worden ist. In diesem Falle ist der gesamte Speicher unbrauchbar, obwohl es in ihm Speicher­ bereiche geben kann, die noch nie zur Speicherung von Daten verwendet worden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal­ tungsanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen anzu­ geben, mit der die Gebrauchsdauer eines wiederholt be­ schreibbaren Festwertspeichers verlängerbar ist, ohne daß in ihm Speicherplätze für charakteristische Adressen vor­ gesehen werden müssen.

Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Festwert­ speicher mindestens zweimal soviele Speicherplätze auf­ weist wie zur Speicherung des größten Satzes von zu spei­ chernden Daten erforderlich ist, daß die Steuereinheit vor der Neuprogrammierung einen Suchlauf startet, durch den die Adressen des Festwertspeichers ermittelt werden, unter denen Daten abgespeichert sind, daß diese Daten gelöscht werden und daß die neuen Daten mit Hilfe der Programmiereinheit unter systematisch ge­ ordneten Adressen abgespeichert werden, die nicht durch den Suchlauf ermittelt wurden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels, dessen Prinzipschalt­ bild in der Figur dargestellt ist, soll die Erfindung nä­ her beschrieben werden.

In der Figur wird ein elektrisch löschbarer Festwertspei­ cher SP (auch EEPROM bezeichnet) über Leitungen CE, T und D von einem Mikroprozessor MP programmiert. Eine Pro­ grammiereinheit kann entfallen, weil zum Programmieren dieses Festwertspeichers eine Programmierspannung von fünf Volt ausreicht (dies gilt z. B. für den Speicher SDA 2506; wegen weiterer Typen siehe Tietze: l.c., Seite 274). Über die Leitung CE wird das sogenannte CHIP- ENABLE-Signal übertragen, über die Leitung T ein Takt und über die Leitung D Daten.

Der Mikroprozessor enthält einen - gegebenenfalls nur einmal beschreibbaren - Festwertspeicher, in dem ein Suchprogramm abgelegt ist, mit dessen Hilfe alle Adressen des Festwertspeichers SP in zyklischer Reihenfolge durch­ laufen und abgefragt werden, ob unter ihnen Daten gespei­ chert sind oder nicht. Adressen bzw. die ihnen zugeordne­ ten Speicherplätze, die Daten enthalten, sind ohne weite­ res von solchen unterscheidbar, die gelöscht sind. Denn einen Speicherplatz löschen soll im vorliegenden Zusam­ menhang immer heißen, ihn mit einem vereinbarten Codewort überschreiben, das unter den Daten nicht vorkommt. Werden neue Daten in den Speicher SP eingeschrieben, werden hierfür unbeschriebene Speicherplätze verwendet, während die Speicherplätze für die alten Daten gelöscht werden.

Ist ein Festwertspeicher mit N Speicherstellen z Mal pro­ grammierbar, so ist dieser Speicher äquivalent zu einem Speicher mit z _* N Speicherplätzen, die alle nur einmal programmierbar sind. Werden für die Speicherung eines Da­ tensatzes B Speicherplätze benötigt, so ist der Spei­ cher

Mal beschreibbar, wobei |a| die größte ganze Zahl bedeutet, die höchstens so groß wie a ist. Da das Löschen eines Festwertspeichers die gleichen Abnut­ zungserscheinungen hervorruft wie das Einschreiben von Daten, ist ein Festwertspeicher, der entsprechend der Er­ findung verwendet wird,

Mal mit Daten ladbar. Gegenüber einem Speicher mit genau B Speicherplätzen und z Programmierungen, der nicht ge­ löscht zu werden braucht, weil von vornherein klar ist, unter welchen Adressen die Daten zu finden sind, ergibt sich erst dann ein Vorteil, wenn N größer als 2 _* B ist.

Wird die erfindungsgemäße Schaltung z. B. in einer digita­ len Phasenregelschleife (zur Phasenregelschleife vergl. die DE 34 41 226 A1) verwendet, in der die Steuerspannung für den spannungsgesteuerten Oszillator als 16-Bit-Code­ wort häufig abgespeichert wird, damit bei einem evtl. Versorgungsspannungsausfall möglichst aktuelle Daten nach dem Wiedereinsetzen der Versorgungsspannung zur Verfügung stehen, so ergibt sich eine Verlängerung der Gebrauchs­ dauer des Speichers um den Faktor z/z = 128, wenn ein 4kbit-EEPROM verwendet wird.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Programmierung eines wiederholt beschreibbaren Festwertspeichers mit einer Programmier­ stufe und einer Steuereinheit, wobei der Festwertspeicher (SP) mindestens zweimal soviele Speicherplätze aufweist wie zur Speicherung des größten Satzes von zu speichernden Daten erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (MP) vor der Neuprogrammierung einen Suchlauf startet, durch den die Adressen des Festwertspei­ chers (SP) ermittelt werden, unter denen Daten abgespei­ chert sind,
daß diese Daten gelöscht werden und
daß die neuen Daten mit Hilfe der Programmiereinheit (MD) unter systematisch geordneten Adressen abgespeichert werden, die nicht durch den Suchlauf ermittelt wurden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Steuereinheit (MP) um einen Mikropro­ zessor handelt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Festwertspeicher (SP) um einen elek­ trisch löschbaren Speicher handelt und die Funktion der Programmiereinheit (MP) ebenfalls von dem Mikroprozessor übernommen wird.