DE4422173C2 - Schaltungsanordnung zur Umschaltung eines sich in einem Steuersystem befindenden Mikroprozessors in einen Boots-Trap-Modus, insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umschaltung eines Mikropro­ zessors, welcher in einem Steuergerät angeordnet ist, in einen Boots-Trap-Modus, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei zur Aktivierung des Boots-Trap-Modus an einem Dateneingang des Mikroprozessors ein definierter Spannungspegel anlegbar ist.

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

Aus der DE 36 39 169 A1 ist eine Halbleiterspeichervorrichtung bekannt, bei welcher zur zuverlässigen Auslösung eines Testes an einen Eingang der Schaltung eine von der üblichen Betriebsspannung abweichende Spannung angelegt wird.

Neue Mikroprozessorfamilien ermöglichen einen Betriebsmodus, nach dessen Akti­ vierung nicht wie üblich das Programm im Programmspeicher des Mikroprozessors sondern ein fest im Chip in Form einer Schaltungskonfiguration vorgegebenes Pro­ gramm gestartet wird, welches die Übertragung von Daten über eine serielle Schnitt­ stelle steuert. Im Anschluß an die Übertragung der Daten werden diese als Pro­ grammcode behandelt und abgearbeitet. Dadurch ist der Mikroprozessor in der La­ ge, verschieden 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 pro­ grammiert sind, können mit Hilfe des in diesem Boots-Trap-Modus übertragenen Programms programmiert werden.

Dieser Boots-Trap-Modus 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 Be­ triebsart kommen kann.

Insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik würde die Aktivierung dieser Be­ triebsart Störungen im Programmablauf des Mikroprozessors und somit Fehlfunktion des Steuergerätes nach sich ziehen, so daß die Fahrzeugsicherheit nicht ausrei­ chend garantiert werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzuge­ ben, welche eine zuverlässige Auslösung des Boots-Trap-Modus eines Mikroprozes­ sors gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des An­ spruchs 1 gelöst.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nur durch eine bewußt an der externen Steuerleitung ausgelösten Spannungspegel eine Aktivierung des Boots-Trap-Modus möglich wird.

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 zusätzliche Steckverbindungen im Steuergerät eingespart. Außerdem ist ein problemloser Austausch von Steuerge­ räten möglich, welche bereits in das Endprodukt eingebaut sind, z. B. wenn der Ein­ satz von elektrisch löschbaren, nichtflüchtigen Programmspeichern gewünscht wird.

Diese können dann ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand im eingebauten Zu­ stand nach Aktivierung des Boots-Trap-Modus programmiert werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist eine Überprüfung der Steuerschaltung ohne programmiertes EPROM möglich. Dies erleichtert und verbil­ ligt den Fertigungsablauf, 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 Boots-Trap- Modus auslöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich­ net.

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 Auswertung einer absoluten Spannung

Fig. 2: erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Auswertung einer relativen Spannung

Fig. 3: erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Auswertung eines Span­ nungsbereiches.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden Mikroprozessoren in Steuergeräten verwendet, welche beispielsweise in Einspritzmenge oder die Luftmassenzufuhr eines Verbren­ nungsmotors steuern.

Gemäß Fig. 1 enthält das Steuergerät einen Mikroprozessor µP, der über Emfpangs- R × D und Sendeleitungen T × D mit einer Signalaufbereitung S verbunden ist.

Die Signalaufbereitung S kommuniziert über eine Diagnose-Leitung mit einem exter­ nen Rechner. Diese Diagnose-Leitung ist als serielle Eindrahtschnittstelle ausge­ führt

Ein Mikroprozessor, der die als Boots-Trap-Modus bezeichnete Betriebsart ermög­ licht, ist beispielsweise 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 Diagnose-Leitung mit dem Steuereingang des Halb­ leiterschalters verbunden. Bei Überschreiten der Zenerspannung wird die Zener- Diode Z1 leitend und steuert über einen Spannungsleiter 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. An­ schließend wird im Boots-Trap-Modus ein Programmierprogramm über die Diagno­ se-Leitung übertragen, welches in der Lage ist, ebenfalls über die serielle Schnitt­ stelle übertragene Daten in den Programmspeicher zu schreiben.

Gemäß Fig. 2 hat die Diagnose-Leitung in bekannten Ausführungen von Motorsteu­ erelektroniken einen Pull-up-Widerstand R1 nach Batteriespannung Klemme 30 Dauerplus. Parallel dazu liegt die Batteriespannung Klemme 30 über einen Wider­ stand R5 am Steuereingang eines zweiten Transistors T2. Die Diagnoseleitung ist auch hier mit der Kathode einer Zener-Diode 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 (10)

1. Schaltungsanordnung zur Umschaltung eines in einem Steuergerät angeord­ neten Mikroprozessors in einen Boots-Trap-Modus, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, wobei zur Aktivierung des Boots-Trap-Modus an einen Dateneingang des Mikroprozessors ein definierter Spannungspegel anlegbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Halbleiterschalter (T1) in Abhängigkeit von einem über eine Signalleitung des Steuersystems zugeführten Spannungssignal (Ub) den Dateneingang (E) des Mikroprozessors (µP) an den definierten Spannungspe­ gel (Masse) schaltet, wobei das zugeführte Spannungssignal (Ub) größer ist als die Betriebsspannung (Kl. 30) des Steuersystems.

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

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Signalleitung über eine in Sperrichtung gepolte Zener-Diode (Z1, Z2) mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters (T1) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, 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 Betriebsspannung des Systems (Kl. 30) speisbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (T1) den Dateneingang (E) des Mikroprozessors an den definierten Spannungspegel (M) schaltet, wenn die an der externen Signallei­ tung anliegende Spannung (Ub) innerhalb eines definierten Spannungsberei­ ches liegt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsbereich durch einen Fensterkomparator (OP1, OP2, R7, R8, R9, R10, R11) einstellbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Signalleitung eine im Steuergerät selbst vor­ handene Signalleitung ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Signalleitung die Diagnoseleitung des Steuergerätes ist.

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

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (T1) den Dateneingang (E) des Mikroprozessors (µP) an Masse schaltet.