DE4422173A1 - Schaltungsanordnung zur Umschaltung eines sich in einem Steuersystem befindenden Mikroprozessors in einen programmfreien Betriebsmodus, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Um­ schaltung eines Mikroprozessors, welcher in einem Steuer­ gerät angeordnet ist, in einen programmfreien Betriebs­ modus, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei zur Aktivierung des programmfreien Betriebsmodus an einem Dateneingang des Mikroprozessors ein definierter Span­ nungspegel anlegbar ist.

Es ist bekannt, daß Mikroprozessoren durch äußere Be­ schaltung in unterschiedliche Betriebszustände versetzt werden können.

Neue Mikroprozessorfamilien ermöglichen einen Betriebs­ modus, nach dessen Aktivierung nicht wie üblich das Programm im Programmspeicher des Mikroprozessors sondern ein fest im Chip in Form einer Schaltungskonfiguration vorgegebenes Programm gestartet wird, welches die Über­ tragung von Daten über eine serielle Schnittstelle steuert. Im Anschluß an die Übertragung der Daten werden diese als Programmcode behandelt und abgearbeitet. Dadurch ist der Mikroprozessor in der Lage, verschiedene Programme, die über die serielle Schnittstelle in den flüchtigen Speicher (RAM) übertragen werden, je nach Anforderung auszuführen.

Auch nichtflüchtige Speicher des Mikroprozessors, die noch nicht oder falsch programmiert sind, können mit Hilfe des in diesem Betriebsmodus übertragenen Programms pro­ grammiert werden.

Dieser programmfreie Betriebsmodus wird dadurch ausgelöst, daß an dem entsprechenden Dateneingang des Mikroprozessors eine definierte Spannung bei Einschaltung der Versorgungsspannung ansteht.

Nachteilig ist, daß es durch ungewollte Nebenschlüsse zur Auslösung dieser Betriebsart kommen kann.

Insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik würde die Aktivierung dieser Betriebsart Störungen im Programmablauf des Mikroprozessors und somit Fehlfunktion des Steuer­ gerätes nach sich ziehen, so daß die Fahrzeugsicherheit nicht ausreichend garantiert werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, welche eine zuverlässige Auslösung der programmfreien Betriebsart eines Mikro­ prozessors gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Halbleiterschalter in Abhängigkeit von einem über eine externe Signalleitung des Steuersystems zugeführten Span­ nungssignal den Dateneingang des Mikroprozessors an den definierten Spannungspegel schaltet.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nur durch eine bewußt an der externen Steuerleitung ausgelösten Spannungspegel eine Aktivierung der programmfreien Be­ triebsart möglich wird.

Vorteilhafterweise schaltet der Halbleiterschalter nur, wenn die Spannung an der externen Steuerleitung größer ist als die Betriebsspannung des Steuersystem. Dadurch wird sichergestellt, daß keine im Steuersystem auftretende Spannung diese Betriebsart auslösen kann.

In einer Ausgestaltung wird als externe Signalleitung die im Steuergerät vorhandene Diagnose-Leitung genutzt.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, ohne zusätzliche Zuleitungen nach außen, wahlweise in die gewünschte Betriebsart zu schalten.

Aufgrund dieser sehr einfachen Anordnung werden zusätz­ liche Steckverbindungen im Steuergerät eingespart. Außerdem ist ein problemloser Austausch von Steuergeräten möglich, welche bereits in das Endprodukt eingebaut sind, z. B. wenn der Einsatz von elektrisch löschbaren, nichtflüchtigen Programmspeichern gewünscht wird.

Diese können dann ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand im eingebauten Zustand nach Aktivierung der programmfreien Betriebsart programmiert werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist eine Überprüfung der Steuerschaltung ohne programmiertes EPROM möglich. Dies erleichtert und verbilligt den Ferti­ gungsablauf, da Fertigungsfehler frühzeitig erkannt werden können.

Vorteilhafterweise wird der Spannungspegel dem Halbleiterschalter über eine interne Signalleitung des Steuersystems zugeführt. Dabei wird der Mikroprozessor von einer Überwachungsschaltung, vorzugsweise einem weiteren Mikroprozessor, überwacht, welcher im Bedarfsfall das entsprechende Signal zur Aktivierung des programmfreien Betriebsmodus aus löst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Drei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Aus­ wertung einer absoluten Spannung,

Fig. 2 erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Aus­ wertung einer relativen Spannung,

Fig. 3 erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Aus­ wertung eines Spannungsbereiches.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden Mikroprozessoren in Steuergeräten verwendet, welche beispielsweise die Ein­ spritzmenge oder die Luftmassenzufuhr eines Verbrennungs­ motors steuern.

Gemäß Fig. 1 enthält das Steuergerät einen Mikroprozessor µP, der über Empfangs-RxD und Sendeleitungen TxD mit einer Signalaufbereitung S verbunden ist.

Die Signalaufbereitung S kommuniziert über eine Diagnose- Leitung mit einem externen Rechner. Die Diagnose-Leitung ist als serielle Eindrahtschnittstelle ausgeführt.

Ein Mikroprozessor, der die als Boots-Trap-Modus bezeich­ nete programmfreie Betriebsart ermöglicht, ist bei­ spielsweise der 80 C 167 der Firma Siemens.

Der am Eingang E des Mikrocomputers µP liegende pull-down Widerstand R2 ist zur Aktivierung des Boots-Trap-Modus gegen Masse zu schalten.

An der Diagnose-Leitung liegt eine absolute Spannung Ub an, die größer ist als die Batteriespannung an Klemme 30 des Kraftfahrzeuges. Über eine in Sperrichtung gepolte Zener- Diode Z1 ist die Diagnoseleitung mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters verbunden. Bei Überschreiten der Zenerspannung wird die Zener-Diode Z1 leitend und steuert über einen Spannungsteiler R3, R4 die Basis des Halbleiterschalters T1 an. Um ein sicheres Schalten des Transistors T1 zu erreichen, muß die Spannung Ub an der Diagnose-Leitung größer sein als die Zenerspannung der Diode Z1, so daß der Widerstand R2 an Masse liegt.

Der Mikroprozessor µP wird von der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung beim Einschalten der Versorgungsspannung so in den Boots-Trap-Modus geschaltet. Anschließend wird im Boots-Trap-Modus ein Programmier­ programm über die Diagnose-Leitung übertragen, welches in der Lage ist, ebenfalls über die serielle Schnittstelle übertragene Daten in den Programmspeicher zu schreiben.

Gemäß Fig. 2 hat die Diagnose-Leitung in bekannten Aus­ führungen von Motorsteuerelektroniken einen Pull-up-Wider­ stand R1 nach Batteriespannung Klemme 30 Dauerplus. Parallel dazu liegt die Batteriespannung Klemme 30 über einen Widerstand R5 am Steuereingang eines zweiten Tran­ sistors T2. Die Diagnoseleitung ist auch hier mit der Kathode einer Zenerdiode Z2 verbunden, deren Anode an den Emitter des zweiten Transistors T2 führt. Der Kollektor des Transistors T2 ist über den Spannungsteiler R3, R4 mit der Basis des Halbleiterschalters T1 verbunden.

Wenn die Diagnose-Leitung von außen mit einer Spannung Ub beaufschlagt wird, die mindestens um die Zenerspannung der Zenerdiode Z2 höher ist als die Batteriespannung Klemme 30, wird der Transistor T2 allmählich leitend und der Schalttransistor wird eingeschaltet. Dadurch liegt der Dateneingang E des Mikroprozessors µP über den Pull-down- Widerstand R2 an Masse.

Der absolute Wert der Spannung an Klemme 30 des Kraftfahr­ zeuges ist dabei genauso wenig entscheidend, wie die Span­ nung an der Diagnose-Leitung. Es wird nur die Überspannung ausgewertet.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird ein Fenster­ komparator benutzt, um die Spannung Ub an der Diagnose- Leitung auszuwerten.

Der Fensterkomparator besteht aus zwei Operationsver­ stärkern OP1 und OP2, die über die kaskadierte Beschaltung ihrer Eingänge über die Widerstände R7, R8, R9 zwischen Batteriespannung und Masse sowie über die Widerstände R10, R11 zwischen Diagnose-Leitung und Masse einen bestimmten Spannungsbereich definieren.

Befindet sich die an der Diagnose-Leitung anliegend ex­ terne Spannung Ub innerhalb dieses Bereiches, werden beide operationsverstärker OP1 und OP2 an ihrem Ausgang hoch­ ohmig und der Transistor T1 wird über den Widerstand R6 angesteuert. Der Eingang E des Mikroprozessors µP liegt über den pull-down-Widerstand R2 an Masse.

Liegt die Spannung an der Diagnose-Leitung oberhalb der Schwelle a, wird der Operationsverstärker OP1 niederohmig nach Masse und der Transistor T1 wird dadurch ausgeschal­ tet und hochohmig.

vergleichbares gilt, wenn die Spannung Ub an der Diagnose- Leitung unterhalb der Schwelle b liegt. Der Operationsver­ stärker OP2 wird dann niederohmig nach Masse und schaltet seinerseits den Transistor T1 aus.

Claims (11)

1. Schaltungsanordnung zur Umschaltung eines in einem Steuergerät angeordneten Mikroprozessors in einen pro­ grammfreien Betriebsmodus, insbesondere für Kraftfahrzeu­ ge, wobei zur Aktivierung des programmfreien Betriebsmodus an einen Dateneingang des Mikroprozessors ein definierter Spannungspegel anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterschalter (T1) in Abhängigkeit von einem über eine Signalleitung des Steuersystems zugeführten Spannungssignal (Ub) den Dateneingang (E) des Mikropro­ zessors (µP) an den definierten Spannungspegel (Masse) schaltet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungspegel (Ub) dem Halbleiterschalter (T1) über eine externe Signalleitung des Steuersystems zuführbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das über die externe Signalleitung zuge­ führte Spannungssignal (Ub) größer ist als die Betriebs­ spannung (Kl. 30) des Steuersystems.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die externe Signalleitung über eine in Sperrichtung gepolte Zener-Diode (Z1, Z2) mit dem Steuer­ eingang des Halbleiterschalters (T1) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anode der Zenerdiode (Z2) über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (T2) mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters (T1) verbunden ist, wobei die Basis des Transistors (T2) von der Betriebs­ spannung des Systems (Kl. 30) speisbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (T1) den Dateneingang (E) des Mikroprozessors an den definierten Spannungspegel (M) schaltet, wenn die an der externen Signalleitung anliegende Spannung (Ub) innerhalb eines definierten Spannungsbereiches liegt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannungsbereich durch einen Fenster­ komparator (OP1, OP2, R7, R8, R9, R10, R11) einstellbar ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Signal­ leitung eine im Steuergerät selbst vorhandene Signal­ leitung ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die externe Signalleitung die Diagnose­ leitung des Steuergerätes ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungspegel (Ub) dem Halbleiterschalter (T1) über eine interne Signalleitung des Steuersystems zuführbar ist, welche eine Überwachungsschaltung mit dem Mikroprozessor (µP) verbindet.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (T1) den Dateneingang (E) des Mikroprozessors (µP) an Masse schaltet.