DE4303406C2 - Verfahren zur Inhaltsänderung eines Registers eines Mikrocomputers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Inhaltsänderung eines Registers, das in einem Mikrocomputer enthalten ist.

Ein Mikrocomputer enthält üblicherweise, wie in Fig. 6 gezeigt, eine Zentraleinheit (CPU) 1, einen Speicher 2, periphere Einheiten 3, wie einen Zeitgeber und ähnliches, ein Ein-/Ausgabetor (I/O-Tor) 4, und eine Adressen-Vielfachleitung 5 und eine Daten-Vielfachleitung 6, die beide zur Verbindung der vorhergehenden Komponenten dienen. Gemäß Fig. 5 beihaltet der Speicher 2, dessen Speicherinhalt mittels Adressierung ausgelesen werden kann, einen Nur-Lese-Speicher-Bereich (ROM) 8 und einen Schreib-/Lese-Speicher-Bereich (RAM) und zudem einen Sonderfunktionsregister-Bereich (SFR) 7, in dem die Register angeordnet sind, die sich auf die Kontrolle des Ein/Ausgabetors 4 und der peripheren Einheiten 3 beziehen. Das vorerwähnte Sonderfunktions-Register 7 enthält ein Richtungs-Register R2 zur Feststellung, ob das Tor des Mikrocomputers in einer Eingabe-Betriebsart oder in einer Ausgabe-Betriebsart verwendet wird. Zudem enthält es ein Torregister R3 zum Empfangen und Senden von Daten von und nach außen mittels des Ein-/Ausgabetors 4, ein A/D-Kontroll-Register R4 für verschiedene Kontroll-Betriebsarten für einen A/D-Wandler, einen Bereich R5 zur Kontrolle einer Ein-/Ausgabe-Kontrollschaltung (UART) und verschiedener Zeitgeber, und insbesondere ein Betriebsart-Register R1, das mit der Kontrolle der Betriebsarten des Mikrocomputer verbunden ist und dessen Inhalt verändert wird, um die Auswahl der verschiedenen Betriebsarten mit Hilfe einer zusätzlichen Software sicherzustellen.

Die vorerwähnten Betriebsarten beinhalten eine Einchip-Betriebsart, in der alle Tore als programmierbare Ein/Ausgangs-Anschlüsse dienen, eine Speichererweiterungs-Betriebsart, in der der Speicher 2, die peripheren Einheiten 3, usw. um einen beliebigen Bereich eines Adreßbereichs erweiterbar sind, wenn die Speicherkapazität nur mit dem eingebauten Speicher 2 und dem Ein-/Ausgabe-Tor 4 nicht ausreichend ist. Zudem beinhalten die vorerwähnten Betriebsarten eine Mikroprozessor-Betriebsart, in der ein Zugriff auf einen internen Nur-Lese-Speicher in der vorerwähnten Speichererweiterungs-Betriebsart zwangsweise unterbunden wird. Diese Betriebsarten unterscheiden sich in Anschlußfunktionen von Teilen, in Speicheranordnungen und in Speicherbereichen, so daß das vorerwähnte Betriebsart-Register R1, insbesondere, wenn es zwischen den verschiedenen Registern in dem SFR-Bereich 7 angeordnet ist, die Funktion des Mikrocomputers wesentlich beeinflußt.

Im herkömmlichen Mikrocomputer ist auf den SFR-Bereich 7 mittels Software wie auf Schreib-/Lese-Speicher und dergleichen leicht zuzugreifen. Der Mikrocomputer besitzt keine Funktion zum Schutz des Inhalts in dem SFR-Bereich 7, dessen Inhalt daher aller Wahrscheinlichkeit nach einer unerwarteten Veränderung aufgrund von fehlerhafter Software und einem unkontrollierten Ablaufenlassen eines Programms unterliegt. Demzufolge kann, sobald ein neuer Inhalt in das Register, das sich auf die Kontrolle der Betriebsart des Mikrocomputers bezieht, wie insbesondere das vorerwähnte Betriebsart-Register R1, eingeschrieben wird, ein ernsthafter Fehler auftreten. Wenn beispielsweise der Mikrocomputer in der Einchip-Betriebsart betrieben wird, wobei das Ein/Ausgabe-Tor 4 als Eingangs-Anschluß dient, und wenn ein Signal von einem externen integrierten Schaltkreis (IC) eingegeben wurde, könnten dahingehend Schwierigkeiten auftreten, daß der Inhalt in dem Register, das sich auf die Kontrolle der Betriebsart des Mikrocomputers bezieht, wie das Betriebsart-Register R1, verändert wird, und zwar aufgrund von fehlerhafter Software oder einem unkontrolliertem Ablaufenlassen eines Programms. Außerdem könnten dahingehend Schwierigkeiten auftreten, daß das Register von der Einchip-Betriebsart in die Mikroprozessor-Betriebsart verändert wird. Das vorerwähnte Eingabe-/Ausgabe-Tor 4 wird dann in seiner Funktion von einem Eingangs-Tor zu einem Adreß-Ausgabe-Tor verändert. In diesem Fall unterliegt das Eingabe-/Ausgabe-Tor 4 nicht nur der Ausgabe des externen IC, sondern auch irgendeiner Ausgabe aus dem Inneren des Mikrocomputers. So kann das Eingabe-/Ausgabe-Tor 4 überlastet und der Baustein zerstört werden.

Eine versehentliche bzw. ungewollte Neubeschreibung dieses Registers kann mithin zu schwerwiegenden Funktionsstörungen oder gar zur (teilweisen) Zerstörung des Mikrocomputers führen. Andererseits ist es aus Gründen möglichst variabler Einsatzmöglichkeiten des Mikrocomputers nicht erwünscht bzw. möglich, ein Neubeschreiben des Registers durch eine Ausbildung des Registers beispielsweise als Nur-Lese-Speicher (ROM) zu verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Neubeschreibung eines Registers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs derart weiterzubilden, daß ein gewolltes Neubeschreiben des Registers weiterhin möglich, hingegen ein versehentliches Neubeschreiben wirkungsvoll verhindert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Genauer ist aufgrund der quasi mehrfachen Sicherung gegen ein ungewolltes bzw. versehentliches Neubeschreiben ein Verfahren bereitgestellt, das die gestellte Aufgabe auf wirkungsvolle und trotzdem einfachen Weise löst.

Gemäß der JP 55-42312 (A) wird mittels einer Logik-Schaltung ein Schreibzugriff außerhalb eines durch eine höchste und eine niedrigste Adresse festgelegten Speicherbereichs verhindert, wenn der Programmzeiger sich gerade innerhalb des durch die vorstehenden Grenzen definierten Bereichs befindet. Somit wird ein Bereich definiert, in den eingeschrieben werden kann, und zudem wird jedweder andere Schreibzugriff außerhalb des so definierten Bereichs verhindert.

Gemäß der JP 61-40652 (A) wird ein Schreibzugriff auf einen kompletten Speicherbereich jeweils nur bei einer unmittelbaren Wiederholung desselben Schreibzugriffs zugelassen. Mithin zeigt sich hier ein Speicher, zu dessen Beschreibung jedesmal ein Mehrfachschreibzugriff erforderlich ist. Der gewünschte Schutz des nur einen Betriebsartenregisters wird also durch eine Verschlechterung des gesamten Speicherzugriffsverhaltens erkauft.

Gemäß dem IBM, Technical Disclosure Bulletin, Vol. 31, No. 3. August 1988, S. 230 und 231, ist zur wirksamen Einschreibung das Voranstellen eines speziellen Start-Befehls sowie zur Beendigung der Schreiboperation die Ausgabe eines speziellen End-Befehls erforderlich. Dabei steht zum Beschreiben eines Speicherbereichs dann nur ein vorbestimmtes Zeitintervall zur Verfügung, dessen Dauer von einer Watchdog-Schaltung bestimmt ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht hinsichtlich eines Speicherbereichs eines in einem Mikrocomputer enthaltenen Speichers, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist,

Fig. 2 eine Ansicht hinsichtlich eines Speicherbereichs zum Verändern des Registerinhalts an einer spezifischen Adresse des Speichers gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer CPU, bei der das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer CPU, bei der das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls anwendbar ist,

Fig. 5 eine Ansicht hinsichtlich eines Speicherbereichs eines in einem herkömmlichen Mikrocomputer enthaltenen Speichers, und

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Mikrocomputers gemäß Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein Speicherbereich in einem in einem Mikrocomputer enthaltenen Speicher 2 in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In diesem Speicher 2 bezeichnet das Bezugszeichen 7 ein Sonderfunktionsregister (SFR), in dem Register eingerichtet sind, die sich auf die Kontrolle eines Ein-/Ausgabe-Tors (I/O-Tor) 4 im Mikrocomputer und von peripheren Einheiten 3 wie einem Zeitgeber beziehen; 9 bezeichnet einen Schreib-/Lese-Speicher (RAM) (Region); R1 bezeichnet einen Betriebsart-Register-Bereich, der in einem bestimmten Speicherbereich eingerichtet ist und insbesondere mit der Kontrolle der Betriebsarten des Mikrocomputers verbunden ist; und R1a bezeichnet einen Speicherbereich, der eine Veränderungsanweisung zum Verändern von Inhalten im Betriebsart-Register R1 beinhaltet. Der Speicherbereich R1a befindet sich an der spezifischen Adresse P0 im Speicher 2, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Gemäß Fig. 3 wird eine Funktion (zum Verändern der Inhalte im Betriebsart-Register R1) einer CPU 1 (mit Bezug auf Fig. 6) als das erste Ausführungsbeispiel in Form eines Blockschaltbilds veranschaulicht. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen Befehlszähler zur Überprüfung der spezifischen Adresse P0 (3); 14 bezeichnet eine AND-Schaltung, R1a den Speicherbereich und R1 das Betriebart-Register.

Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels ist wie folgt. Zur Veränderung des Inhalts im Betriebsart-Register R1, das sich auf die Kontrolle der Betriebsarten bezieht, wird eine andere, von der für Register und Schreib-/Lese-Speicher (RAMs), die für andere Zwecke betrieben werden, verschiedene Technik verwendet. Insbesondere wird eine Anweisung zuvor an der spezifischen Adresse P0 gespeichert, wobei diese Anweisung beinhaltet, den Inhalt des Betriebsart-Registers R1, das sich auf die Kontrolle der Betriebsarten bezieht, erneut einzuschreiben.

Wenn der Inhalt im Betriebsart-Register R1, das sich auf die Kontrolle der Betriebsarten bezieht, verändert werden soll, dann ist es erforderlich, die Veränderungsanweisung zu verwenden, die in dem Speicherbereich R1a an der spezifischen Adresse P0 gespeichert ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, überprüft der Befehlszähler 13, wenn das Schreib-Signal für das Betriebsart-Register R1 der AND-Schaltung zugeführt wird, in Übereinstimmung mit einer von der CPU ausgegebenen Anweisung, ob die Anweisung zum Verändern des Inhaltes im Betriebsart-Register R1 sich an der spezifischen Adresse P0 befindet. Vorausgesetzt, daß die Veränderungsanweisung an der spezifischen Adresse P0 vorhanden ist, d. h. innerhalb des Speicherbereichs R1a, wird auf die in dem Speicherbereich R1a vorhandene Anweisung zugegriffen und sie wird ausgelesen und dazu verwendet, den Inhalt im Betriebsart-Register R1 zu verändern, das sich auf die Kontrolle der Betriebsarten bezieht. Da nur die Anweisung, die sich an der spezifischen Adresse P0 befindet, den Inhalt im Betriebsart-Register R1, das sich auf die Kontrolle der Betriebsarten bezieht, verändert, wird, auch im Falle des Beschreibens des SFR-Bereichs 7 aufgrund von fehlerhafter Software und unkontrollierten Ablaufenlassens eines Programms, das Betriebsart-Register R1, das sich auf die Kontrolle der Betriebsart bezieht, vor einem fehlerhaften Beschreiben geschützt, wie es in den Registern, Schreib-/Lese-Speichern (RAMs), usw., die für andere Zwecke betrieben werden, geschehen kann.

Sobald die Anweisung zum Verändern des Inhalts im Betriebsart-Register R1, das sich auf die Kontrolle der Betriebsart bezieht, eingegeben ist, prüft die CPU unter Verwendung des Befehlszählers 13, ob die vorerwähnte Anweisung sich an der spezifischen Adresse P0 befindet (schraffierter Bereich der Fig. 2). Falls keine Veränderungsanweisung an der spezifischen Adresse P0 vorhanden ist, führt die CPU 1 die Veränderungsanweisung für das Betriebsart-Register R1 nicht aus. Falls irgendeine Veränderungsanweisung an der spezifischen Adresse P0 vorhanden ist, sendet die CPU 1 eine Adresse im Speicher 2, in dem die ebenerwähnte Anweisung gespeichert ist, über die Adreß-Vielfachleitung 5 an den Speicher 2. Die Anweisung zum Verändern des Inhalts in dem Speicherbereich R1a, die sich im schraffierten Bereich der Fig. 2 befindet, wird über die Daten-Vielfachleitung 6 an die CPU 1 gesendet. In Übereinstimmung mit der ebenerwähnten Anweisung sendet die CPU 1 die Adresse des Speicherbereichs R1a und die Veränderungseinzelheiten an den Speicher 2 über die Adreß-Vielfachleitung 5 bzw. die Datenvielfachleitung 6. Der Inhalt im Betriebsart-Register R1, das sich auf die Kontrolle der Betriebsarten bezieht, wird also neu eingeschrieben.

Es wird demgemäß überprüft, ob die Anweisung zum Verändern des Inhalts im Betriebsart-Register R1 an der spezifischen Adresse P0 vorhanden ist, und, als Ergebnis dieser Überprüfung, wird der Inhalt im Betriebsart-Register R1 auf der Grundlage der Veränderungsanweisung geändert, die aus dem Speicherbereich R1a ausgelesen wird, um so die Ausführung von fehlerhaftem Schreiben zu verhindern.

Obwohl im vorstehenden Ausführungsbeispiel der Fall beschrieben wurde, bei dem nach dem Verändern des Inhalts im Betriebsart-Register R1, das sich auf die Kontrolle der Betriebsarten bezieht, der Inhalt im Betriebsart-Register R1 nur anhand der Anweisung verändert wurde, die sich in dem Speicherbereich R1a befand, d. h. an der spezifischen Adresse P0, kann eine andere, abgeänderte Ausführungsform geschaffen werden, die eine identische Wirkung zeigt wie das vorstehend erwähnte erste Ausführungsbeispiel.

In dem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine ausschließliche Anweisung auf neue Art und Weise nur für die Veränderung des Inhalts im Betriebsart-Register R1 festgelegt, dessen Inhalte nicht ohne die Verwendung der ausschließlichen Anweisung verändert werden kann. Insbesondere, wie bei Fig. 4 gezeigt, kann eine ausschließliche Anweisung in dem Speicherbereich R1a im Speicher 2 gemäß Fig. 1 ausgelesen werden, um den Inhalt im Betriebsart-Register R1 neu einzuschreiben.

Obwohl in den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen ein Betriebsart-Register R1 einer beispielhaften Art zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, kann die vorliegende Erfindung auch in Registern verwendet werden, die andere wichtige Funktionen besitzen.

Bei der Erfindung wird, vorstehend beschrieben, eine Anweisung zum Verändern des Inhalts im Register vorab an einer spezifischen Adresse in einem Speicher gespeichert und ausgelesen, um dann den Inhalt im Register auf der Grundlage der Anweisung zu verändern. Demgemäß wird in dem Register, das sich auf die Kontrolle der Betriebsarten eines Mikrocomputers bezieht, der Inhalt davor geschützt, unerwartet verändert zu werden, was sonst zu ernsthaften Fehlern aufgrund von fehlerhafter Software und unkontrolliertem Ablaufenlassen eines Programms führen könnte.

Claims (1)

1. Verfahren zur Inhaltsänderung eines Registers (R1) eines Mikrocomputers, der einen Speicher (2), aus dem Daten durch Adressierung auslesbar sind, das in einem bestimmten Adreßbereich des Speichers angeordnete Register (R1) eine Zentraleinheit (1) und einen Befehlszähler (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Inhaltsveränderung des Registers (R1) in einem dem Register (R1) zugeordneten Speicherbereich (R1a) eine Anweisung zum Verändern des Registerinhalts eingespeichert wird, und bei einem Schreibzugriff auf das Register (R1) mittels des Befehlszählers (13) geprüft wird, ob die Anweisung zum Verändern des Registerinhalts sich innerhalb des Speicherbereichs (R1a) befindet und, falls dies der Fall ist, die in dem Speicherbereich (R1a) vorhandene Anweisung ausgelesen und dazu verwendet wird, den Inhalt des Registers (R1) zu ändern.