DE4100751A1 - Porterweiterungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Porterweiterungsanordnung für eine Verarbeitungseinrichtung, insbesondere zum Einsatz in Motormanagementsystemen.

Die Aufgaben, die Verarbeitungseinrichtungen in Steuer- oder Motormanagementsystemen zugewiesen werden, werden immer umfangreicher. Dies soll am Beispiel eines Motor­ managementsystems in einem Kraftfahrzeug erläutert wer­ den. Ein derartiges Motormanagementsystem muß nicht nur eine Vielzahl von Daten erfassen, die von Sensoren bereitgestellt werden, es muß auch eine Vielzahl von Funktionen steuern, wobei in der Regel für jede Funktion eine Endstufe benötigt wird. Hierbei steuert die Verar­ beitungseinrichtung beispielsweise den Zündwinkel, den Schließwinkel, die Stellung der Luftklappe, die Förder­ leistung der Kraftstoffpumpe, die Einspritzzeiten und gegebenenfalls die Ventilöffnungs- und -schließwinkel.

Als Bearbeitungseinrichtung wird hierbei ein Mikroprozes­ sor oder Mikrocontroller verwendet. Dieser muß laufend überwachen, ob die von ihm angesteuerten Endstufen die von ihm stammenden Steuersignale auch erhalten. In der Regel überwacht die Verarbeitungseinrichtung hier zwei Zustände, nämlich einen Kurzschluß und eine Unterbrechung auf der zugehörigen Lastleitung. Die Verarbeitungsein­ richtung benötigt also für jede zu überwachende Endstufe zwei Eingänge. Bei einer Vielzahl von Endstufen erhöht sich entsprechend die Anzahl der Eingänge. Da eine größere Anzahl von Eingängen bei einer Verarbeitungsein­ richtung, wie einem Mikroprozessor oder einem Mikrocon­ troller, in der Regel nicht zur Verfügung stehen, benutzt man sogenannte Porterweiterungsanordnungen.

Um fehlerhafte Endstufen bzw. fehlerhafte Signalpfade zu den Endstufen schnell erkennen zu können, müssen die Eingänge ständig überwacht werden. Die Überwachung stellt für die Verarbeitungseinrichtung eine gewisse Belastung dar, da die Verarbeitungseinrichtung in den Zeiten, in denen sie die Eingänge auf Vorliegen eines möglichen Fehlers abfragt, keine weiteren Steueraufgaben wahrnehmen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Porter­ weiterungsanordnung anzugeben, die die Verarbeitungsein­ richtung von der Überwachung der Fehler weitgehend ent­ lastet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Porterweiterungsanordnung angegeben mit einer Anzahl von Anschlußeinheiten, die jede ein von der Verarbei­ tungseinrichtung während einer Initialisierungsphase beschreibbares Vergleichsregister und einen Vergleicher, der mit dem Vergleichsregister und einer Fehlermelde­ leitung verbunden ist, aufweist, und mit einer mit allen Vergleichern verbundenen Interrupterzeugungseinrichtung, die mit einem Interrupteingang der Verarbeitungseinrich­ tung verbindbar ist, wobei die Vergleicher den Inhalt des Vergleichsregisters ständig mit einem auf der Fehler­ meldeleitung anliegenden Signal vergleichen und die Interrupterzeugungseinrichtung bei einem Ausgangssignal eines der Vergleicher, das ein Abweichen von einer vorbe­ stimmten Eingangskombination des Vergleichers anzeigt, ein Interruptsignal erzeugt.

Die Verarbeitungseinrichtung kann in diesem Fall unbe­ lastet von allen Fehlerüberprüfungen arbeiten. Erst bei Auftreten eines Fehlers in einer der Endstufen wird ein Interruptsignal erzeugt, das der Verarbeitungsein­ richtung anzeigt, daß nun ein Fehler aufgetreten ist. Erst in diesem Fall muß eine Fehlerabwicklungsroutine abgewickelt werden. Die Zahl der zu überwachenden End­ stufen kann dadurch praktisch beliebig gesteigert werden.

Mit Vorteil ist die vorbestimmte Eingangssignalkombina­ tion ein Übereinstimmen beider Eingänge. Man benötigt hier keine weiteren Bausteine, die eine Inversion der Eingangssignale bzw. der Ausgänge der Vergleichsregister bewirken.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist jeder Vergleicher über ein ihm zugeordnetes Fehlerregister mit der Interrupterzeugungseinrichtung verbunden. Beim Erzeugen eines Interrupts wird daher automatisch die Information gespeichert, an welcher Stelle, d. h. im Zusammenhang mit welcher Endstufe, der Fehler aufgetreten ist und welcher Art (z. B. Kurzschluß oder Unterbrechung) der Fehler ist.

Hierbei ist bevorzugt, daß das Fehlerregister als Flip-Flop ausgebildet ist. Das Fehlerregister muß im Grunde genommen nur die Information von einem Bit spei­ chern. Ein Flip-Flop ist extrem einfach aufgebaut und läßt sich leicht handhaben.

Bevorzugterweise ist ein mit den Vergleichsregistern verbundener und mit der Verarbeitungseinrichtung verbind­ barer Vergleichsregisterbus vorgesehen. Uber einen der­ artigen Bus lassen sich die Vergleichsregister während der Initialisierungsphase leicht beschreiben. Die Initia­ lisierungsphase kann beispielsweise bei jedem Motorstart vorgesehen sein.

Auch ist bevorzugt, daß ein mit den Fehlerregistern verbundener und mit der Verarbeitungseinrichtung ver­ bindbarer Fehlerregisterbus vorgesehen ist. Über einen derartigen Bus lassen sich die Fehlerregister nach Auf­ treten eines Interrupts auslesen und gegebenenfalls zurücksetzen.

Mit Vorteil sind Vergleichsregisterbus und Fehlerregi­ sterbus identisch. Vergleichsregister und Fehlerregister können über unterschiedliche Adressen angesprochen wer­ den. Ansonsten ist die Art der Information, die über den Bus übertragen werden soll, gleich.

Bevorzugterweise ist auf der Fehlerleitung dem Verglei­ cher eine Signalaufbereitungsanordnung, insbesondere eine Entprellogik, vorgeschaltet. Diese Logik verhindert, daß Störungen, die lediglich auf der Fehlermeldeleitung eingestreut werden, zu einer Fehlermeldung führen.

Mit Vorteil ist die Interruptsignalerzeugungseinrichtung als invertierendes ODER-Gatter ausgebildet. Ein ODER-Gat­ ter erzeugt dann an seinem Ausgang ein Signal logisch Null, wenn mindestens einer seiner Eingänge ebenfalls ein Signal logisch Eins zeigt. Lediglich diese Funktion muß die Interruptsignalerzeugungseinrichtung erfüllen. Wenn an einer der Endstufen ein Fehler aufgetreten ist, muß ein Interruptsignal erzeugt werden.

Bevorzugterweise sind alle Elemente der Porterweiterungs­ anordnung auf einem gemeinsamen Baustein angeordnet. Ein derartiger Baustein läßt sich in einer Schaltungsan­ ordnung bequem handhaben und unterbringen.

Die Erfindung betrifft auch eine Schaltungsanordnung mit einer derartigen Porterweiterungsanordnung und einer Verarbeitungseinrichtung, bei der die Verarbeitungsein­ richtung nach Auftreten eines Interruptsignals alle Fehlerregister ausliest. Die Verarbeitungseinrichtung erhält damit die Information, bei welcher Endstufe der Fehler aufgetreten ist und kann in Abhängigkeit davon die weitere Steuerung übernehmen. Beispielsweise kann sie beim Auftreten von Fehlern in einer Art von Endstufen einen Standardwert annehmen, bei Fehlern in einer zweiten Art von Endstufen den Fehler ignorieren und lediglich anzeigen und bei Fehlern in einer dritten Art von End­ stufen die zu steuernde Einheit, beispielsweise den Motor, anhalten, um größere Schäden zu verhindern.

Dabei kann die Verarbeitungseinrichtung nach dem Auslesen alle Fehlerregister zurücksetzen. Damit wird der ur­ sprüngliche Zustand wieder hergestellt. Gegebenenfalls kann die Verarbeitungseinrichtung die Zahl der bei einer Endstufe auftretenden Fehler abspeichern, um bei Über­ schreiten einer vorbestimmten Anzahl von Fehlern entspre­ chende Maßnahmen zu treffen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsan­ ordnung und

Fig. 2 den näheren Aufbau einer Porterweiterungsanord­ nung.

Eine Schaltungsanordnung für ein Motormanagementsystem weist eine Vielzahl von Endstufen 1, 1′ auf, die über eine Porterweiterungsanordnung 2 mit einem als Steuerein­ richtung ausgebildeten Mikrocontroller 3 verbunden sind. Dargestellt sind im vorliegenden Fall nur solche Verbin­ dungen, über die der Mikrocontroller 3 Fehler in den Leitungsverbindungen zwischen den Endstufen 1 und Lasten feststellen kann. Signalleitungen vom Mikrocontroller 3 zu den Endstufen 1, 1′ sind nicht dargestellt.

Jede Endstufe 1, 1′ wird daraufhin überwacht, ob auf der Lastleitung zu ihr ein Kurzschluß oder eine Unter­ brechung auftritt. Für beide Fehlerfälle meldet die Endstufe 1, 1′ getrennt ein Fehlersignal an die Porter­ weiterungsanordnung über Fehlermeldeleitungen 4, 5, 4′, 5′. Normalerweise haben diese Leitungen einen Pegel von beispielsweise logisch Null. Bei Auftreten eines Fehlers, d. h. einer Unterbrechung oder eines Kurzschlus­ ses auf der Lastleitung, wechselt dieser Pegel auf den Pegel logisch Eins. Die Porterweiterungsanordnung 2 ist über eine Interruptleitung 6 mit einem Interruptein­ gang 7 des Mikrocontrollers 3 verbunden. Ferner ist die Porterweiterungsanordnung 2 über einen Bus 8 mit dem Mikrocontroller 3 verbunden.

Der nähere Aufbau der Porterweiterungsanordnung 2 wird anhand von Fig. 2 erläutert. Hierbei wird zunächst eine Anschlußeinheit für eine Endstufe diskutiert. Jede Feh­ lermeldeleitung 4, 5 ist mit einer Signalaufbereitungsan­ ordnung 9 bzw. 10 verbunden. Die Signalaufbereitungsan­ ordnung 9, 10 kann beispielsweise als Entprellogik ausge­ bildet sein. Sie verhindert, daß Störungen, die auf die Fehlermeldeleitungen 4, 5 eingestreut werden, einen in Wirklichkeit nicht existierenden Fehler anzeigen. Jede Signalaufbereitungsanordnung ist mit einem Eingang eines Vergleichers 11, 12 verbunden. Der andere Eingang des Vergleichers 11, 12 ist mit einem Vergleichsregister 13, 14 verbunden. Der Vergleicher vergleicht, ob das auf der Fehlermeldeleitung 4, 5 anstehende Signal mit dem Inhalt des Vergleichsregisters 13, 14 übereinstimmt. Der Ausgang des Vergleichers 11, 12 ist mit einem Fehler­ register 15, 16 verbunden, das wiederum mit einer Inter­ rupterzeugungseinrichtung 17 verbunden ist. Die Inter­ rupterzeugungseinrichtung 17 ist als invertierendes ODER-Gatter ausgebildet. Der Ausgang der Interrupter­ zeugungseinrichtung 17 ist mit der Interruptleitung 6 verbunden.

Die Fehlerregister 15, 16 und die Vergleichsregister 13, 14 sind mit dem Bus 8 verbunden, der wiederum mit dem Mikrocontroller 3 verbunden ist. Während einer Ini­ tialisierungsphase beschreibt der Mikrocontroller 3 die Vergleichsregister 13, 14, d. h. er initialisiert die Vergleichsregister 13, 14. Jedes Vergleichsregister 13, 14 hat den Zustand zum Inhalt, der im fehlerfreien Fall auf der zugeordneten Fehlermeldeleitung 4, 5 herr­ schen würde. Die beiden Eingänge des Vergleichers 11, 12 stimmen dann überein. Am Ausgang des Vergleichers er­ scheint beispielsweise der Pegel logisch Null. Somit hat auch das Fehlerregister 15, 16 den Pegel logisch Null. Das Signal logisch Null wird an die Interrupter­ zeugungseinrichtung 17 weitergeleitet. Wenn alle Fehler­ register 15, 16 den Pegel logisch Null haben, hat auch die Interruptleitung 6 den Pegel logisch Eins. Dies ist für den Mikrocontroller 3 ein Zeichen, daß keine Fehler vorliegen.

Tritt hingegen an einer der Fehlermeldeleitungen 4, 5 ein Fehlersignal auf, stellt der zugeordnete Vergleicher 11, 12 das Nichtübereinstimmen beider Eingänge fest und erzeugt ein Fehlersignal, beispielsweise den Pegel logisch Eins. Dieser Pegel logisch Eins setzt das Fehler­ register 15, 16, d. h. das Flip-Flop. Am Ausgang des Fehlerregisters 15, 16 erscheint daher ebenfalls der Pegel logisch Eins. Da die Interrupterzeugungseinrichtung 17 im vorliegenden Fall als invertierendes ODER-Gatter (NOR) ausgebildet ist, erscheint auf der Interruptleitung 6 ebenfalls der Pegel logisch Null. Der Mikrocontroller 3 erhält einen Interrupt.

Auch wenn der Fehler auf der Fehlermeldeleitung 4, 5 wieder verschwindet, bleibt das zugehörige Fehlerregister 15, 16 gesetzt. Der Mikrocontroller, der aufgrund des Interruptsignals auf der Interruptleitung 6 eine Inter­ ruptroutine abwickelt, um den Fehler zu lokalisieren, liest nun die Fehlerregister 15, 16 aus. Nachdem er festgestellt hat, an welcher Endstufe der Fehler aufge­ treten ist und welcher Art er war, kann er über den Bus 8 die Fehlerregister 15, 16 wieder zurücksetzen.

Der Mikrocontroller 3 wird durch die Porterweiterungsan­ ordnung 2 frei von allen Überwachungsaufgaben gehalten. Lediglich in dem Fall, in dem ein Fehler auftritt, muß der Mikrocontroller eingreifen und seine normalen Ar­ beitsablauf unterbrechen. Dies sollte aber bei Auftreten eines Fehlers ohnehin der Fall sein.

Im vorliegenden Beispiel sind zwei Endstufen 1, 1′ dar­ gestellt. Für jede Endstufe ist eine Anschlußeinheit vorgesehen, die für alle Endstufen gleich aufgebaut ist. In Fig. 2 sind daher die entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen, denen ein " hinzu­ gefügt ist.

Die Anzahl der Anschlußeinheiten für die Endstufen 1, 1′, ist nicht auf zwei beschränkt. Es können eine Vielzahl von Endstufen vorgesehen sein. Bevorzugterweise sind dabei alle Elemente der Porterweiterungsanordnung auf einem einzigen Baustein vorgesehen. Dies läßt sich mit einer integrierten Technik leicht erreichen, da fast alle Elemente auf Halbleiterbasis erzeugt werden können.

Claims (12)

1. Porterweiterungsanordnung für eine Verarbeitungsein­ richtung (3), insbesondere zum Einsatz in Motormanage­ mentsystemen, mit einer Anzahl von Anschlußeinheiten, die jede ein von der Verarbeitungseinrichtung (3) während einer Initialisierungsphase beschreibbares Vergleichsregister (13, 14, 13′, 14′) und einen Ver­ gleicher (11, 12, 11′, 12′), der mit dem Vergleichs­ register (13, 14, 13′, 14′) und einer Fehlermeldelei­ tung (4, 5, 4′, 5′) verbunden ist, aufweist, und mit einer mit allen Vergleichern (11, 12, 11′, 12′) verbundenen Interrupterzeugungseinrichtung (17), die mit einem Interrupteingang (7) der Verarbeitungs­ einrichtung (3) verbindbar ist, wobei die Vergleicher (11, 12, 11′, 12′) den Inhalt des Vergleichsregisters (13, 14, 13′, 14′) ständig mit einem auf der Fehler­ meldeleitung (4, 5, 4′, 5′) anliegenden Signal ver­ gleichen und die Interrupterzeugungseinrichtung (17) bei einem Ausgangssignal eines der Vergleicher (11, 12, 11′, 12′), das ein Abweichen von einer vorbestimm­ ten Eingangskombination des Vergleichers (11, 12, 11′, 12′) anzeigt, ein Interruptsignal erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Eingangssignalkombination ein Übereinstimmen beider Eingänge ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Vergleicher (11, 12, 11′, 12′) über ein ihm zugeordnetes Fehlerregister (15, 16, 15′, 16′) mit der Interrupterzeugungseinrichtung (17) verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlerregister (15, 16, 15′, 16′) als Flip-Flop ausgebildet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit den Vergleichsregistern (13, 14, 13′, 14′) verbundener und mit der Verarbei­ tungseinrichtung verbindbarer Vergleichsregisterbus (8) vorgesehen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit den Fehlerregistern (15, 16, 15′, 16′) verbundener und mit der Verarbeitungs­ einrichtung (3) verbindbarer Fehlerregisterbus (8) vorgesehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Vergleichsregisterbus (8) und Fehlerregisterbus (8) identisch sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Fehlermeldeleitung (4, 5, 4′, 5′) dem Vergleicher (11, 12, 11′, 12′) eine Signalaufbereitungsanordnung (9, 10, 9′, 10′) insbe­ sondere eine Entprellogik, vorgeschaltet ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Interruptsignalerzeugungsein­ richtung (17) als invertierendes ODER-Gatter ausge­ bildet ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle ihre Elemente auf einem gemeinsamen Baustein angeordnet sind.

11. Schaltungsanordnung mit einer Porterweiterungsanord­ nung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer Verarbeitungseinrichtung (3), bei der die Verarbei­ tungseinrichtung (3) nach Auftreten eines Interrupt­ signals alle Fehlerregister (15, 16, 15′, 16′) aus­ liest.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (3) nach dem Aus­ lesen alle Fehlerregister (15, 16, 15′, 16′) zurück­ setzt.