DE4441231C1

DE4441231C1 - Standard-Rechenanlage, programmierbarer, elektronischer Zusatzschaltkreis hierfür zur Verarbeitung eichfähiger Meßwerte sowie Verfahren zum Anzeigen eichfähiger Meßwerte

Info

Publication number: DE4441231C1
Application number: DE19944441231
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hoch; Klaus Mueller; Guenter Nagat
Original assignee: Bizerba SE and Co KG
Current assignee: Bizerba SE and Co KG
Priority date: 1994-11-19
Filing date: 1994-11-19
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2014-11-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Standard-Rechenanlage, insbesonde re Personal Computer, mit einem programmierbaren, elektroni schen Zusatzschaltkreis zur Verwendung bei der Verarbeitung von eichfähigen Meßwerten, den Zusatzschaltkreis als solchen sowie ein Verfahren zum Anzeigen eichfähiger Meßwerte an einem Bildschirm einer Standard-Rechenanlage.

Solche Schaltkreise als Zusatzschaltkreis in Form von Steck karten, die in einem freien Steckkartenplatz der Personal Com puter eingesteckt werden können, sind bisher bei der Verarbei tung von Wägesignalen bekannt, wobei die Eichfähigkeit insbe sondere dadurch erzielt wird, daß der elektronische Schalt kreis dem Videosignal der Standard-Rechenanlage, das der An steuerung des Bildschirms dieser Anlage dient, ein eigenes, unverfälschbares Signal aufprägt, unter Umgehung der der Stan dard-Rechenanlage eigenen Videoelektronik (vgl. EPSON PC-SU Produktbeschreibung.

Nachteilig bei dieser Art Zusatzschaltkreisen ist, daß nicht der Videoschaltkreis der Standard-Rechenanlage zur Anzeige der ermittelten Meßwerte verwendet werden kann, sondern im Prinzip dieselbe Schaltung noch einmal bereitgestellt werden muß. Da mit ist die Verwendbarkeit des Zusatzschaltkreises einge schränkt, da dieser jeweils auf die Art der verwendeten Video elektronik in der Standard-Rechenanlage abgestimmt sein muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stan dard-Rechenanlage mit einem Zusatzschaltkreis der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, bei der zur Anzeige eichfähi ger Meßwerte auf einen gesonderten Videoschaltkreis verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Standard-Rechenanlage mit Zusatz schaltkreis der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß da durch gelöst, daß der Zusatzschaltkreis eine Datenverarbei tungseinheit zur Verarbeitung und Weiterleitung von eichfähi gen Meßwertsignalen als eichfähige Meßwerte zum Videospeicher der Standard-Rechenanlage und zur Anzeige am Bildschirm der Standard-Rechenanlage umfaßt, daß ferner ein eichfähiger Meß wertaufnehmer vorhanden ist, welcher mit einem Eingang für eichfähige Meßwertsignale der Datenverarbeitungseinheit ver bunden ist und daß der Zusatzschaltkreis ferner einen schreib geschützten, programmierbaren Speicherbereich zur Aufnahme von Verschlüsselungsinformation umfaßt, wobei die Datenverarbei tungseinheit mit der Standard-Rechenanlage über eine Schnitt stelle die anzuzeigenden Meßwerte und die damit zusammenhän gende Verschlüsselungsinformation übergibt und ferner so aus gebildet ist, daß sie einmal angezeigte Meßwerte unmittelbar aus dem Videospeicher zurücklesen und auf Identität mit der zuvor ausgegebenen Information prüfen kann, wobei ein positi ves Prüfergebnis Voraussetzung für eine Fortsetzung des Meß vorganges und die Ausgabe neuer Meßwerte am Bildschirm der Standard-Rechenanlage ist.

Unter Meßwerten im Sinne der vorliegenden Erfindung werden nicht nur Wägeergebnisse, sondern beliebige andere eichfähige Meßwerte betreffend Längen- oder Dickenmessungen, Stückzahler fassung, etc. verstanden. Im folgenden wird der Einfachheit halber die Erfindung im Zusammenhang mit der Ermittlung und Anzeige von Wägeergebnissen beschrieben.

Eine Alternative zu der zuvor beschriebenen Lösung besteht erfindungsgemäß in einem programmierbaren, elektronischen Zusatz schaltkreis für Standard-Rechenanlagen, wobei der Zusatz schaltkreis eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und Weiterleitung von eichfähigen Meßwertsignalen als eichfä hige Meßwerte zum Videospeicher der Standard-Rechenanlage und zur Anzeige an deren Bildschirm umfaßt, wobei der Zu satz-Schaltkreis mit einem eichfähigen Meßwertaufnehmer ver bunden ist und einen schreibgeschützten, programmierbaren Speicherbereich zur Aufnahme von Verschlüsselungsinformationen umfaßt, welche der Datenverarbeitungseinheit direkt zur Verfü gung stehen, wobei die Datenverarbeitungseinheit der Standar drechenanlage über eine Schnittstelle die anzuzeigenden Meß werte und damit zusammenhängende Verschlüsselungsinformationen übergibt und wobei die Standard-Rechenanlage so gesteuert ist, daß sie einmal angezeigte Meßwerte aus dem Videospeicher zu rücklesen und mit den ursprünglich weitergeleiteten verglei chen kann, wobei die Standard-Rechenanlage so gesteuert ist, daß sie bei Beginn des Meßbetriebs eine Prüfsumme über das in stallierte Meßbetriebsprogramm bildet und die Prüfsumme an die Datenverarbeitungseinheit übermittelt, wobei der Meßbetrieb mit der Anzeige der Meßwerte am Bildschirm nur dann begonnen wird, wenn die übermittelte Prüfsumme des Codes des Meßbe triebsprogramms von der Datenverarbeitungseinheit als korrekt erkannt wird, und wobei der Meßbetrieb nur dann fortgesetzt wird und neue Meßwerte am Bildschirm der Standard-Rechenanlage angezeigt werden, wenn zuvor Identität zwischen den ursprüng lich an den Videospeicher übermittelten und den zurückgelese nen Meßwerten festgestellt wird.

Im Falle, daß keine Identität zwischen den zuvor ausgegebenen und aus dem Bildschirmspeicher der Standard-Rechenanlage zu rückgegebenen Informationen gegebenenfalls einschließlich der Verschlüsselungsinformation besteht, sperrt die erfindungsge mäße Datenverarbeitungseinheit bzw. das auf der Stan dard-Rechenanlage installierte Meßbetriebsprogramm das weitere Meßverfahren und gibt eine Fehlermeldung aus.

Mit einem solchen programmierbaren, elektronischen Schaltkreis als Zusatzschaltkreis für Standard-Rechenanlagen besteht nun mehr erstmals die Möglichkeit, einen eichfähigen Meßwertauf nehmer direkt mit einer Standard-Rechenanlage, die mit dem ge nannten Zusatzschaltkreis ausgerüstet ist, zu verbinden und ohne weitere Zwischenschaltung von weiterer Elektronik eine eichfähige Anzeige am Bildschirm der Standard-Rechenanlage zu erzielen.

Anzumerken ist, daß die Verbindung zwischen dem Wägeschalt kreis und der Standard-Rechenanlage nicht auf eine elektrische Datenleitung beschränkt ist, sondern daß selbstverständlich auch optische Datenleitungen, eine Funkstrecke oder freie op tische Signalstrecken die Verbindung herstellen können.

Insbesondere durch die Verwendung der Standard-Rechenanlage und deren Bestandteile, d. h. also insbesondere Video-Speicher und Video-Schaltkreis sowie der hier zugehörigen, angepaßten Software, kann erheblich einfacher ein programmierbarer elek tronischer Schaltkreis vorgeschlagen werden, der in einer Vielzahl von Standard-Rechenanlagen verwendet werden kann, oh ne daß dazu umfangreichere Anpassungsmaßnahmen notwendig sind. Darüber hinaus spart die vorliegende erfindungsgemäße Ausfüh rungsform eines programmierbaren, elektronischen Schaltkreises eine zusätzliche Videoelektronik ein, wie sie in jeder Stan dard-Rechenanlage von Haus aus vorgesehen sein muß.

Vorzugsweise wird die Datenverarbeitungseinheit so ausgebil det, daß sie die Speicherbereiche der Standard-Rechenanlage, welche die am Bildschirm angezeigten Daten beinhalten, über die Schnittstelle direkt und selbständig zurücklesen kann. Dies ist zum einen eine einfache und auf der anderen Seite sehr wirkungsvolle Maßnahme gegen Versuche, die Meßwertanzeige mit den eichfähigen Meßwerten zu manipulieren.

Ein weiter bevorzugter Zusatzschaltkreis weist einen Meß wertaufnehmer auf, welcher das Meßsignal in digitalisierte Meßwertsignale umwandelt und diese digitalisierten Meßwertsi gnale in den Eingang der Datenverarbeitungseinheit einspeist. Bei dieser speziellen Ausführungsform ist es möglich, sehr lange Signalkabel zwischen dem Meßwertaufnehmer und der Stan dard-Rechenanlage zu verwenden, ohne daß hierbei die Meßwert genauigkeit leidet.

Bevorzugt wird der Schaltkreis so gesteuert, daß er mit einem Steuerprogramm, das auf der Standard-Rechenanlage installiert ist, zusammenwirkt, derart, daß eine von dem auf der Stan dard-Rechenanlage installierten Steuerprogramm in vorgegebenen Zeitabständen gebildete Prüfsumme über die Steuerprogrammin formation selbst mit einem Speicherinhalt des schreibgeschütz ten Speicherbereichs der Datenverarbeitungseinheit verglichen und auf deren Übereinstimmung überprüft wird, wobei keine neu en Meßwerte mehr an die Standard-Rechenanlage übermittelt wer den, wenn eine Abweichung zwischen der Prüfsumme und dem ent sprechenden Speicherinhalt des schreibgeschützten Speicherbe reichs gefunden wird.

Damit wird sichergestellt, daß auch das mit der Datenverarbei tungseinheit des Schaltkreises zusammenarbeitende Programm, das auf der Standard-Rechenanlage installiert ist, geprüft und auf Veränderungen hin überwacht werden kann. Darin liegt ein weiteres Sicherheitsmerkmal.

Vorzugsweise werden von der Datenverarbeitungseinheit die Prüfsumme des auf der Standard-Rechenanlage installierten Pro grammes in bestimmten Zeitabständen erwartet und im Falle, daß die Prüfsumme nicht nach Ablauf der vorgesehenen Zeitspanne von der Standard-Rechenanlage über die Schnittstelle an die Datenverarbeitungseinheit übermittelt wird, wird der Meßvor gang beendet und eine Fehlermeldung auf dem Bildschirm ange zeigt.

Vorzugsweise ist die Schnittstelle zwischen der Datenverarbei tungseinheit und der Standard-Rechenanlage eine Stan dard-Schnittstelle, wie z. B. eine standardisierte serielle oder parallele Schnittstelle.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß als Standard- Schnittstelle eine Schnittstelle zum Systembus der Stan dard-Rechenanlage verwendet wird, wie sie üblicherweise in den Standard-Rechenanlagen auf den freien Steckplätzen für Erwei terungen vorgesehen sind. Hiermit ist besonders effektiv und schnell ein Datenaustausch zwischen der Datenverarbeitungsein heit des erfindungsgemäßen Zusatzschaltkreises und der Stan dard-Rechenanlage möglich.

Für die Ermittlung von Wägeergebnissen werden Wägezellen ver wendet, deren zugehörige Waagenelektronik aus einem Analogteil und einem Digitalteil besteht, wobei der Analogteil eine Wäge zellenspeisung, eine Meßstellenumschaltung, Verstärkungsstu fen, Schaltungsteilungen zur Signalanhebung, Vorlastunterdrüc kung, Filterung, Integration, Nachkalibrierung und Temperatur messung zur Temperaturkompensation enthält.

Alternativ können anstelle der analogen Wägezellen digitale Wägezellen eingesetzt werden, die bereits digitale Meßwerte an ihrem Ausgang anliefern.

Der digitale Teil der Waagenelektronik ist Teil der Datenver arbeitungseinheit des Zusatzschaltkreises und umfaßt einen Mi krocontroller, einen Programm- und Arbeitsspeicher für eine digitale Ablaufsteuerung, einen Quarzoszillator, eine Schnittstelle und Treiberbausteine und ein gegen Überschreiben geschütztes Speicherelement, insbesondere in Form eines ge schützten EEPROMs.

Die Erfindung beinhaltet weiterhin ein Verfahren zum Anzeigen eichfähiger Meßwerte an einem Bildschirm einer Standard- Rechenanlage, bei dem der Videoschaltkreis der Standard- Rechenanlage verwendet werden kann.

Ein solches erfindungsgemäßes Verfahren beinhaltet die Schrit te:

a) Aufbereitung eichfähiger Meßwertsignale eines eich fähigen Meßwertaufnehmers mittels eines program mierbaren, elektronischen Zusatzschaltkreises zu der Standard-Rechenanlage in anzuzeigende eichfähi ge Meßwerte;
b) Übermittlung der anzuzeigenden eichfähigen Meßwerte an die Standard-Rechenanlage zur Weiterleitung an einen Videospeicher als anzuzeigende eichfähige Meßwerte;
c) Rückübermittlung der Meßwerte aus dem Videospeicher und Vergleich mit den ursprünglich an den Vi deospeicher weitergeleiteten Meßwerten;
d) Fortführung des Verfahrens mit Schritt (a) im Falle der Identität der rückübermittelten und der ur sprünglich weitergeleiteten Meßwerte und andernfalls Ausgabe einer Fehlermeldung und Abbruch des Verfahrens.

Die Waagenelektronik hat die Aufgabe, das Meßsignal der Wäge zellen nach einem bereits eichtechnisch zugelassenen Verfahren bis zum fertigen Meßwert in an sich bekannter Weise zu verar beiten, mit einer Prüfsumme zu versehen und über eine Schnitt stelle an die Standard-Rechenanlage, insbesondere den Personal Computer, im folgenden PC genannt, zu übergeben.

Außerdem liest die Waagenelektronik eine Prüfsumme aus der Standard-Rechenanlage zurück und vergleicht diese mit der im schreibgeschützten Teil des EEPROMs abgelegten Wert. Eine nä here Erläuterung hierzu findet sich im folgenden.

Auf dem PC wird ein Programm installiert, das nach dem Ein schalten des PC vorzugsweise automatisch geladen wird. Das Programm hat die Aufgabe, einen von der Eichbehörde vorge schriebenen Rahmen mit dem Schriftzug "Eichbereich" aufzubauen und den Video-Speicherbereich, der den Dateninhalt dieses Bildschirmbereiches beinhaltet, zu löschen. Das auf der Stan dard-Rechenanlage installierte Programm bildet eine Prüfsumme über den Eichbereich, einschließlich des Rahmens, welche im Arbeitsspeicher der Standard-Rechenanlage abgelegt wird. Soll te innerhalb einer definierten Zeit kein gültiger Meßwert ein gehen, wird ein Fehler angezeigt.

Geht ein gültiger Meßwert ein, liest das Programm den Vi deo-Speicherbereich, der den Rahmen und dessen Inhalt enthält, zurück, bildet noch einmal eine Prüfsumme und vergleicht diese mit der im Arbeitsspeicher abgelegten. Sollte eine Differenz auftreten, wird ein Fehler angezeigt. Wenn kein Fehler festge stellt werden kann, kommt der Meßwert zur Anzeige und im Ar beitsspeicher wird die neue Prüfsumme abgelegt.

Bevor der nachfolgende Meßwert zur Anzeige gebracht wird, er stellt das Programm wieder zuerst eine Prüfsumme über den al ten Video-Speicherinhalt und vergleicht diesen mit der im Ar beitsspeicher abgespeicherten.

Das PC-Programm bildet in festen Zeitabständen die Prüfsumme über seinen eigenen Programm-Code und gibt diese an die Waa genelektronik. Der Mikrocontroller der Waagenelektronik, Be standteil der Datenverarbeitungseinheit des erfindungsgemäßen Zusatzschaltkreises, vergleicht die eingegangene Prüfsumme mit der im schreibgeschützten Teil des EEPROMs abgelegten Prüfsum me. Sollten die Prüfsummen nicht übereinstimmen, wird eine Fehlermeldung ausgegeben und die Übergabe der Meßwerte einge stellt. Für den Fall, daß innerhalb vorgegebener Zeit keine Prüfsumme an die Waagenelektronik übergeben wird, ist eben falls vorgesehen, eine Fehlermeldung auszugeben und die weite re Bildung der Meßwerte einzustellen.

Um generell einen Austausch der Wägezellen oder der ganzen Waagenmechanik zu unterbinden, wird das Meßkabel am PC mit ei ner sogenannten Schiebemarke oder einer Plombe gesichert.

Die eichpflichtigen Daten können zur Kalibrierung mittels ei ner Kurzschlußbuchse in das EEPROM eingeschrieben werden. Die se Kurzschlußbuchse wird nach erfolgter Kalibrierung abgezo gen, die entsprechenden Steckerstifte werden abgedeckt und ebenfalls mit einer Schiebemarke gesichert.

Da die Waagenelektronik mit einem bereits zugelassenen eichfä higen Verfahren arbeitet, kann gewährleistet werden, daß nur wirklich eichfähige Meßwerte zur Anzeige freigegeben werden.

Dadurch, daß das PC-Programm seine eigene Prüfsumme über den Programm-Code innerhalb festgelegter Zeiten zyklisch an die Waagenelektronik, d. h. an die Datenverarbeitungseinheit des Zusatzschaltkreises, übergeben muß und die dann durch diese überprüft wird, ist eine Veränderbarkeit, beabsichtigt oder unbeabsichtigt, ausgeschlossen.

Der Versuch, durch ein anderes Programm die Wägeergebnisse ab zufangen und zu verändern, muß scheitern, da dieses Programm nicht die korrekte Prüfsumme zurückgeben kann. Selbst eine Reinstallation des PC kann nicht dazu führen, daß ein anderes oder geändertes PC-Programm Meßwerte von der Waagenelektronik erhält, da die Prüfsumme im EEPROM von dieser Maßnahme unbe einflußt bleibt.

Der PC kann deshalb ohne Gefährdung der Eichfähigkeit der Meß werte parallel auch für andere Aufgaben, z. B. Lieferscheiner stellung oder für Kommissionieraufgaben, eingesetzt werden und stellt nicht lediglich ein Spezialgerät zur Aufarbeitung und Anzeige von eichfähigen Meßwerten dar.

Ferner würde ein Versuch, fremde Informationen in den Eichbe reich des Video-Speichers der Standard-Rechenanlage zu schrei ben, durch das Rücklesen des Video-Speichers und die Prüfsum menfeststellung sofort bemerkt und zu einer Fehlermeldung füh ren.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und/oder werden im folgen den anhand der Flußdiagramme in der Zeichnung noch näher er läutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Standard-Rechenanlage mit einem Zusatzschalt kreis;

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Meß verfahrens;

Fig. 3 ein Flußdiagramm mit einem Ausschnitt des Meß verfahrens gemäß Fig. 2;

Fig. 4 Flußdiagramm eines Verfahrensteils des Verfah rens gemäß Fig. 2; und

Fig. 5 Blockdiagramm einer Schaltung zur Durchführung einer CRC-16-Codesicherung.

Fig. 1 zeigt insgesamt eine erfindungsgemäße Stan dard-Rechenanlage in Form eines Personal Computers (PC) 10 mit einem Bildschirm 12 und einer Tastatur 14. An den PC 10 ist ferner ein Drucker 16 zum Ausdrucken von Meßprotokollen oder dergleichen angeschlossen.

Der mit einer durchbrochenen Linie umrahmte Bereich der Fig. 1 stellt einen erfindungsgemäßen Zusatzschaltkreis 18 für die Standard-Rechenanlage bzw. den PC 10 dar, der einerseits über Daten und Steuerleitungen 20 mit dem PC 10 verbunden ist, die vorzugsweise dem 16 Bit-PC-AT-Bus entsprechen und erhält fer ner die notwendige Energie über Versorgungsspannungsleitungen 22 direkt vom (im einzelnen nicht dargestellten) Netzteil des PC 10.

Der erfindungsgemäße Zusatzschaltkreis 18 ist andererseits mit einem eichfähigen Meßwertaufnehmer in Form der Wägezelle 24 über Analog- oder Digitalleitungen 26 verbunden. Als Wägezelle 24 kommt beispielsweise eine Dehnungsmeßstreifen-Wägezelle in Frage, jedoch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die Verwendung einer Wägezelle solchen Typs beschränkt. An stelle der Wägezelle läßt sich jeder andere eichfähige Meß wertaufnehmer, der zur Bestimmung von eichfähigen Meßwerten bezüglich von Längen, Dicken, Stückzahlen, etc. geeignet ist, verwenden.

Die Wägezelle 24 übermittelt über die Leitung 26 eichfähige Meßwerte in Form von analogen oder digitalen Signalen, welche dementsprechend in der Eingangsschaltung 28 des Zusatzschalt kreises 18 für eine Datenverarbeitungseinheit 30 aufbereitet werden. Die Datenverarbeitungseinheit 30 steht dabei mit der Eingangsschaltung 28 über Datenleitungen 32 sowie Steuerlei tungen 34 in Verbindung. Die Datenverarbeitungseinheit 30 steht mit dem PC 10 über die Schnittstellenschaltung 36 in Verbindung, die bei vorliegendem Beispiel serielle von der Da tenverarbeitungseinheit 30 mittels der Sendeleitung 38 empfan gende Signale in für den 16 Bit-PC-AT-Bus passende parallele Information umsetzt und andererseits vom 16 Bit-PC-AT-Bus 20 kommende parallele Informationen in einen Strom serieller Da ten umwandelt, die über die Empfangsleitung 40 der Datenverar beitungseinheit 30 zugeführt werden.

Je nachdem, ob die Wägezelle 24 analoge oder digitale Daten über die Datenleitungen 26 mit der Eingangsschaltung 28 aus tauscht, beinhaltet die Eingangsschaltung 28 einen Verstärker nebst Filterschaltung und einen Analog-Digitalwandler. Jeden falls sorgt die Eingangsschaltung 28 für die Spannungsversor gung der Wägezelle 24.

Die Datenverarbeitungseinheit 30 verarbeitet die übermittelten digitalen Meßsignale in anzuzeigende Meßwerte und übermittelt diese über die Leitung 38 zur Schnittstellenschaltung 36, wel che diese Daten direkt auf den 16-Bit-PC-AT-Bus 20 liefert, von wo sie von dem Standard-Rechner bzw. dem PC 10 übernommen werden. Dies kann so geschehen, daß durch den Zusatzschalt kreis 18 über eine sogenannte DMA-Schaltung die Information direkt in vorgegebene Speicherbereiche des PC 10 geschrieben wird oder aber daß unter Kontrolle der Steuerung des PC 10 die Daten einzeln von der Schnittstellenschaltung 36 über den 16 Bit-PC-AT-Bus 20 angefordert werden.

Die Datenverarbeitungseinheit 30 beinhaltet einen (nicht dar gestellten) Festwertspeicher, welcher mit einer Schiebemarke gesichert vom Hersteller fest einprogrammierte Werte, insbe sondere Verschlüsselungsinformationen, etc. beinhaltet. Auf die Funktion dieses geschützten Festwertspeichers wird im fol genden bei der Beschreibung der Fig. 2 bis 4 noch näher eingegangen.

Bei Inbetriebnahme des PC 10 wird vorzugsweise automatisch ein Meßbetriebsprogramm geladen, dessen wesentliche Ablaufschritte in Fig. 2 dargestellt sind. Nach dem Programmstart 50 erfolgt zunächst in Schritt 52 eine Initialisierung der Hardware ein schließlich der Prüfung auf das Vorhandensein einer erfin dungsgemäßen Zusatzschaltkreiskarte 18 und der Überprüfung des Typs der vorhandenen Graphikkarte für den Betrieb und die An zeige am Bildschirm 12.

Danach folgt in Schritt 54 eine Überprüfung der Zusatzschalt kreiskarte 18. Im Falle einer korrekten Funktion des Zusatz schaltkreises 18 schreitet das Programm zur Programmweiche 56 des Programmschritts 58 fort, indem zunächst der Bildschirm gelöscht und die vorgesehene Bildschirmmaske für die Anzeige von eichfähigen Meßwerten aufgebaut wird.

Wird bei der Prüfung des Zusatzschaltkreises im Schritt 54 ge funden, daß die Funktion des Zusatzschaltkreises nicht korrekt ist, springt das Programm bei der Programmweiche 56 zur Routi ne 60, die eine dem gefundenen Fehler entsprechende Fehlermel dung erzeugt. Diese Fehlermeldung kann in einem optischen und/oder akustischen Signal, beispielsweise einer Klartextfeh lermeldung am Bildschirm, bestehen.

Bei normalem Programmablauf bildet das Programm in Schritt 62 über den eigenen Programmcode eine Prüfsumme, die über den 16 Bit PC-AT-Bus 20 an den Zusatzschaltkreis 18 bzw. über dessen Schnittstellenschaltung 36 an die Datenverarbeitungseinheit 30 übermittelt wird. Die Datenverarbeitungseinheit 30 vergleicht die Prüfsumme, die von dem PC 10 über den Programmcode gebil det wurde, mit dem in dem geschützten Festwertspeicher abge legten Sollwert.

Ist die Prüfsumme korrekt, wird bei der Programmweiche 64 der Eintritt in das eigentliche Hauptprogramm für die Meßwerter fassung vorgenommen, welches im Zusammenhang mit der Fig. 3 näher erläutert werden wird.

Ist die Prüfsumme verschieden von dem der Datenverarbeitungs einheit 30 zur Verfügung stehenden Sollwert, so springt das Programm zur Fehlermeldungsroutine 60 und gibt eine entspre chende Fehlermeldung aus.

Wird das Meßwertprogramm 66 ohne Fehler abgeschlossen, schrei tet das Programm bei Weiche 68 zur Prüfroutine 70 weiter, in der überprüft wird, ob die Zeitspanne für die erneute Über mittlung der Prüfsumme über den auf dem PC 10 ablaufenden Pro grammcode erreicht ist.

Endet die Meßwerterfassung mit einer Fehlermeldung, so wird im Schritt 68 zu der Fehlermeldungsroutine 60 verzweigt.

Ist bei der Prüfroutine 70 die Zeitspanne abgelaufen, nach der die Prüfsumme erneut an den Zusatzschaltkreis 18 zu übermit teln ist, erfolgt ein Rücksprung zum Programmschritt 62, in dem die Prüfsumme über den auf dem PC 10 ablaufenden Pro grammcode gebildet und zur Prüfung an den Zusatzschaltkreis 18 übermittelt wird. Ist diese Zeitspanne beim Durchlaufen der Prüfroutine 70 noch nicht erreicht, so schreitet das Programm zur Programmweiche 72 fort, in der auf ein Endesignal für die Meßwerterfassung geprüft wird. Wird ein Endesignal festge stellt, so wird die Hardware zurückgesetzt und der Meßvorgang beendet. Im Falle, daß ein Meßwerterfassungsen de-Signal nicht vorhanden ist, springt das Programm zurück zum Programmschritt 66 und führt das Hauptprogramm der Meßwerter fassung erneut aus.

In all den oben bereits angesprochenen Fällen, in denen Feh lerbedingungen in den einzelnen Programmschritten erkannt wur den und in denen die Fehlermeldungsroutine 60 anspringt, er folgt nach Ausgabe der entsprechenden Fehlermeldung ein Sprung zum Programmschritt 74, in dem wie bei einem Erkennen eines Meßwerterfassungsende-Signals die Hardware zurückgesetzt und das Programm beendet wird (Schritt 76).

Im folgenden wird im einzelnen eine mögliche Lösung für die Prüfsummenbildung in Schritt 62 dargestellt, wobei die Ausfüh rungen beispielhaft gemeint sind und durch beliebige andere passende Prüfsummenbildungsabläufe ersetzt werden können.

Die PC-Software bildet über den eigenen Code eine gebräuchli che Prüfsumme (LRC, Exklusivoder, Addition ohne Überlauf). Wenn diese Prüfsumme über das gesamte PC-Programm immer wieder unverändert an den Zusatzschaltkreis 18 übergeben würde, wäre es mit Hilfe eines Schnittstellentesters einfach, den richti gen Code herauszubekommen. Deswegen wird vorzugsweise aus der Unruhe des Meßwerts eine Zufallszahl (0 bis 0FH, 4 Bit) gebil det und an die PC-Software übergeben. Die Zufallszahl gibt an, um welche Anzahl Bits die Prüfsumme der einzelnen Pro gramm-Module nach links im Kreis geschoben werden muß (Rotate left = ROTL). Der Zusatzschaltkreis 18 hat die einzelnen Prüf summen der PC-Software im schreibgeschützten und verplombten Festwertspeicher (EEPROM) liegen und kennt auch die Zufalls zahlen. Somit kann sie mit einfachen Mitteln überprüfen, ob die Prüfsummen der Programm-Module noch in Ordnung sind oder nicht. Falsche Prüfsummen führen zu Fehlermeldungen, außerdem werden, wie bereits weiter oben ausgeführt, keine Meßwerte mehr gebildet.

Im folgenden wird die Prüfsummenbildung bei sich selbst modi fizierendem Code anhand der LRC-16-Prüfsummenbildung auf der Basis von Zufallszahlen beschrieben:

Berechnungsvorschrift:

CS1, CS2, . . , CSn: Einzelchecksummen über die Programmda teien 1 bis n nach dem LRC-Verfahren mit 16 Bit Datenbreite durch EX- or-Verknüpfung der einzelnen Datenwör ter W1 bis Wm.
CSx = Wx1 _* Wx2 _* Wx3 _* . . . _* Wxm.
Z1, Z2, . . , Zn: Zufallswerte im Zahlenbereich von 0 bis 15 (4Bit), die der Zusatzschaltkreis 18 beim Start aus dem Meßwertrauschen ge neriert und einmalig an die PC-Software übergibt.
CS_Ges: (CS1 ROTL Z1) _* (CS2 ROTL Z2) _*
(CS3 ROTL Z3) _* . . . _* (CSn ROTL Zn).

Dabei ergibt sich eine Redundanz von 16ⁿ Möglichkeiten.

Zusätzlich zur Checksummenbildung werden vorzugsweise die fol genden Interruptvektoren des PC-Systems direkt überprüft:

Um zu verhindern, daß das oben beschriebene Sicherungsverfah ren mit handelsüblichen Debuggern geknackt werden kann, zeigen die Interruptvektoren für "Einzelschritt" und "Setzen von Bre akpoints" auf eigene Interruptroutinen. Diese lösen einen Re set des PC 10 aus und booten den PC 10 mit Hilfe des Inter rupts 19 neu.

Fig. 3 zeigt eine ins einzelne gehende Darstellung des Haupt programms Meßwerterfassung 66 aus Fig. 2, welches vom Start punkt 80 beginnt und zunächst in Schritt 82 prüft, ob vom Zu satzschaltkreis 18 Meßwertdaten vorliegen oder nicht. Fehlen neue Meßwertdaten, so wird der Prüfschritt 82 erneut ausge führt. Liegen dagegen bei der Prüfung in Schritt 82 neue Meß wertdaten vom Zusatzschaltkreis 18 vor, wird in Schritt 84 ei ne Prüfsumme über die Meßdaten gebildet, abgespeichert in Schritt 86 wird überprüft, ob die Prüfsumme, die in Schritt 84 gebildet wurde, korrekt oder fehlerbehaftet ist, d. h. mit der zusammen mit den Meßwertdaten von Zusatzschaltkreis 18 über mittelten Prüfsumme übereinstimmt.

Bei positivem Prüfergebnis fährt das Programm mit Schritt 88 fort, indem zunächst die alten Daten aus dem Videospeicher der Graphikkarte des PC 10 zurückgelesen und mit dem früher abge speicherten Prüfsummenwert in Schritt 90 verglichen werden. Werden die alten Daten als in Ordnung befunden, bedeutet dies, daß die zum Videospeicher gesandten Werte unverändert, d. h. korrekt zur Anzeige gelangt sind oder anders ausgedrückt, ohne Manipulation zur Anzeige gelangt sind. In diesem Fall führt das Programm Programmschritt 92 durch, bei dem die neuen Daten an den Videospeicher des PC 10 übermittelt werden, um die An zeige der eichfähigen Meßwerte zu aktualisieren. Die Daten werden daraufhin verschlüsselt im Speicher des PC 10 abgelegt (Schritt 94). Parallel oder alternativ hierzu können die neu angezeigten Meßwertdaten auch auf dem Protokolldrucker 16 aus gegeben werden. Danach schreitet das Programm zum Routineende 96 weiter, welches gleichbedeutend mit dem Rück sprung in das Hauptprogramm der Fig. 2 und der Fortführung des Hauptprogramms mit Schritt 68 ist.

Wird in dem Hauptprogramm Meßwerterfassung 66 im Schritt 86 oder im Schritt 90 ein Fehler gefunden, springt das Programm zur Fehlerroutine 98, in der ein Fehler-Bit gesetzt wird, auf das Schritt 68 des Hauptprogrammes (vgl. Fig. 2) prüft.

Anstelle des Ausdruckes eines Protokolls mittels Drucker 16 kann man bei entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen die Meß werte auch auf einem Speichermedium in Form einer Datenbank ablegen. Die bevorzugte Vorgehensweise wird nachfolgend im einzelnen beschrieben:

a) Vorbedingung

Jeder Eintrag in die Datenbank (Registrierung) muß mit einer laufenden Nummer versehen werden. Die laufende Num mer darf sich während der "Lebenszeit" der Waage nicht wiederholen. Wenn nur in Verbindung mit Wägungen regi striert wird, reichen 32 Bit aus. Bevor die ganze oder Teile der Datenbank auf Disketten oder sonstige Speicher medien ausgelagert werden, muß die letzte Nummer ins EE PROM der Waagenelektronik abgelegt werden. Der erste dar auf folgende neue Eintrag in die Datenbank muß dann mit der nächsten Nummer versehen werden. Die laufende Nummer muß mit einer modifizierten CRC-16-Prüfzahl versehen wer den, um sie fälschungssicher zu machen.

b) Daten

Die Daten in der Datenbank können in "Klarschrift" (ASCII-Zeichen) abgelegt werden. Sie werden durch Anhän gen einer modifizierten CRC-16-Prüfzahl gesichert. Die modifizierte CRC-16-Prüfzahl kann für maximal 20 Byte Da tenblocklänge als ausreichend sicher angesehen werden. Wenn mehr als 20 Byte pro Satz benötigt werden, kann eine modifizierte CRC-32-Prüfzahl eingesetzt werden.

c) Modifizierte CRC-16-Prüfzahl

Das Standard-Generatorpolynom für CRC-16 ist:

2¹⁶ + 2¹⁵ + 2² + 1 = 98 309.

Das Standard-Generatorpolynom für CRC-CCITT ist:

2¹⁶ + 2¹² + 2⁵ + 1 = 69 665.

Eine Suche nach Primzahlen im Bereich von 2¹⁶ und 2¹⁷ zum Einsatz als Generatorpolynom hat ergeben, daß es 5403 Primzahlen gibt. Es bleibt freigestellt, welche davon als Generatorpolynom eingesetzt werden. Die Sicherheit der Daten wird aus der Tatsache abgeleitet, daß für den Be nutzer nicht bekannt ist, nach welcher Rechenregel die Prüfzahl ermittelt wird. Und wenn eine CRC-16-Prüfzahl vermutet wird, ist nicht bekannt, was für ein Generator polynom verwendet wurde.

Im folgenden wird an einem Beispiel die Durchführung einer CRC-16-Codesicherung erläutert:

CRC-16 Codesicherung

Definition:

MP(x): Messagepolynom
GP(x): Generatorpolynom
QP(x): Quotientpolynom
RP(x): Restpolynom
CP(x): Sende-Codepolynom
2^m: Höchstes Bit von GP(x) (für CRC-16: m=16)
⊕: Modulo 2 Addition (EXor-Verknüpfung)

CP(x)=MP(x) _* 2^m ⊕ RP(x)

Beispielrechnung

Ergebnis

Kontrollrechnung

Ergebnis

Eine Hardwarerealisierung für die CRC-16-Codesicherung, wie oben beschrieben, ergibt sich aus Fig. 5.

In der Figur bedeuten MP(X) das Messagepolynom, d. h. der zu übertragende Datenwert und CP(X) das Sendecodepolynom, welches sowohl den zu übertragenden Datenwert als auch den zu übertragenden, datenwertabhängig ermittelten Sicherungscode umfaßt.

Über den Eingang 120 wird gesteuert, ob eine Datenwertübertra gung mit paralleler Sicherungscodegenerierung (Eingangssignal = 0) oder die Sicherungscodeübertragung (Eingangssignal = 1) vorgenommen wird.

Fig. 4 zeigt schließlich die Behandlung einer Inter rupt-Anforderung durch den Zusatzschaltkreis 18, welche das normal ablaufende Meßwerthauptprogramm (vgl. Fig. 3) unter bricht. Über den Interrupt-Aufruf 100 schreitet das Inter rupt-Programm weiter zum Schritt 102, bei dem der Status des Schnittstellenbausteins, der für die Datenübertragung zustän dig ist, eingelesen wird. Hierbei werden Angaben erhalten über die Korrektheit der Datenübertragung.

Im Falle, daß in Schritt 104 festgestellt wird, daß die Daten übertragung fehlerfrei vonstatten gegangen ist, wird das über tragene Zeichen von der Schnittstelle eingelesen (Schritt 106). Im Fehlerfall wird zu der Fehlerbehandlungsroutine 112 verzweigt, in der das Fehler-Bit gesetzt wird, auf welches das Hauptprogramm im Schritt 68 prüft.

Nachfolgend zu Schritt 106 wird im Schritt 108 der Inter rupt-Baustein, der hardwareseitig zur Verarbeitung der Inter rupt-Anforderungen dient, zurückgesetzt, so daß dieser auf er neute Interrupt-Anforderungen reagieren kann.

Als nächstes wird in Schritt 110 das sogenannte Interruptflag der Standard-Rechenanlage zurückgesetzt, ein Softwaremarker der Interrupt-Verarbeitung. Schließlich kehrt die Interrupt routine in Schritt 114 zu dem Programmschritt des Hauptpro gramms gemäß Fig. 2 zurück, bei dem die Abarbeitung des Hauptprogrammes unterbrochen wurde.

Claims

1. Standard-Rechenanlage mit programmierbarem, elektroni schem Zusatzschaltkreis zur Verwendung bei der Verar beitung eichfähiger Meßwerte mit einer Datenverarbei tungseinheit zur Verarbeitung und Weiterleitung von eichfähigen Meßwertsignalen als eichfähige Meßwerte zum Videospeicher der Standard-Rechenanlage und zur Anzeige am Bildschirm der Standard-Rechenanlage;
mit einem eichfähigen Meßwertaufnehmer, welcher mit ei nem Eingang für eichfähige Meßwertsignale der Datenver arbeitungseinheit verbunden ist;
und mit einem schreibgeschützten, programmierbaren Speicherbereich zur Aufnahme von Prüfinformationen, welche der Datenverarbeitungseinheit direkt zur Verfü gung stehen, wobei die Datenverarbeitungseinheit der Standard-Rechenanlage über eine Schnittstelle die anzu zeigenden Meßwerte übergibt und wobei die Datenverar beitungseinheit so ausgebildet und so gesteuert ist, daß sie einmal angezeigte Meßwerte unmittelbar aus dem Videospeicher zurücklesen kann und auf Identität mit im schreibgeschützten Speicherbereich abgelegten Informa tionen überprüfen kann, wobei ein Meßvorgang nur dann fortgesetzt wird und neue Meßwerte am Bildschirm der Standard-Rechenanlage ausgegeben wer den, wenn zuvor Identität zwischen den abgespeicherten und den zurückgelesenen Informationen festgestellt ist.

2. Programmierbarer, elektronischer Schaltkreis als Zu satzschaltkreis für Standard-Rechenanlagen und zur Ver wendung bei der Verarbeitung eichfähiger Meßwerte mit einer Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und Weiterleitung von eichfähigen Meßwertsignalen als eich fähige Meßwerte zum Videospeicher der Stan dard-Rechenanlage und zur Anzeige am Bildschirm der Standard-Rechenanlage;
mit einem eichfähigen Meßwertaufnehmer, welcher mit ei nem Eingang für eichfähige Meßwertsignale der Datenver arbeitungseinheit verbunden ist;
und mit einem schreibgeschützten, programmierbaren Speicherbereich zur Aufnahme von Prüfinformationen, welche der Datenverarbeitungseinheit direkt zur Verfü gung stehen, wobei die Datenverarbeitungseinheit der Standard-Rechenanlage über eine Schnittstelle die anzu zeigenden Meßwerte übergibt und wobei die Stan dard-Rechenanlage so gesteuert ist, daß sie einmal an gezeigte Meßwerte aus dem Videospeicher zurücklesen und mit den ursprünglich an den Videospeicher weitergelei teten vergleichen kann, wobei die Standard-Rechenanlage so gesteuert ist, daß sie bei Beginn des Meßbetriebs eine Prüfsumme über das installierte Meßbetriebspro gramm bildet und die Prüfsumme an die Datenverarbei tungseinheit übermittelt,
wobei der Meßbetrieb mit der Anzeige der Meßwerte am Bildschirm nur dann begonnen wird, wenn die übermittel te Prüfsumme über den Code des Meßbetriebsprogramms von der Datenverarbeitungseinheit als korrekt erkannt wird,
und wobei der Meßbetrieb nur dann fortgesetzt wird und neue Meßwerte am Bildschirm der Standard-Rechenanlage angezeigt werden, wenn zuvor von dem Meßbetriebspro gramm Identität zwischen den ursprünglich an den Vi deospeicher übermittelten und den zurückgelesenen Meß werten festgestellt wird.

3. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheit die Speicherbereiche der Standard-Rechenanlage mit den am Bildschirm ange zeigten Daten über die Schnittstelle zurücklesen kann.

4. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem Eingang für eichfähige Meßwertsignale bereits digitale Meßwertsignale von dem Meßwertaufnehmer eingespeist erhält.

5. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis so gesteuert ist, daß er mit einem auf der Standard-Rechenanlage ablau fenden Meßbetriebsprogramm zusammenwirkt, derart, daß eine in vorgegebenen Zeitabständen gebildete Prüfsumme über den Code des Meßbetriebsprogramms mit einer Prüfinformation des schreibgeschützten Speicherbereichs verglichen und auf Identität überprüft wird, wobei im Falle der fehlenden Übereinstimmung keine neuen Meßwer te an den Bildschirm der Standard-Rechenanlage mehr übermittelt werden.

6. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Schnittstelle der Datenverarbeitungseinheit und der Standard-Rechenanlage eine Standard-Schnittstelle, insbesondere eine paralle le oder serielle Schnittstelle, ist.

7. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Standard-Schnittstelle eine Schnittstelle zum Systembus der Standard-Rechenanlage ist.

8. Verfahren zum Anzeigen eichfähiger Meßwerte an einem Bildschirm einer Standard-Rechenanlage mit den Schrit ten:

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor Durchführung von Schritt (a) bei Meßbetriebsbeginn eine Prüfsumme über das Meßbetriebsprogramm gebildet und auf Korrektheit geprüft wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß die Prüfsumme des Meßbetriebsprogramms während des Meßbetriebs in regelmäßigen Zeitabständen gebildet und auf Korrektheit überprüft wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß die Datenverarbeitungseinheit überprüft, ob die Prüfsumme des Meßbetriebsprogramms zu einem vorge gebenen Zeitpunkt korrekt übermittelt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfsumme nach dem CRC-16-Verfahren gebildet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die anzuzeigenden eichfähigen Meß werte in der DV-Einheit verschlüsselt werden, bevor sie zusammen mit einer Verschlüsselungsinformation an die Standard-Rechenanlage übermittelt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsselung der Meßwerte nach einem Verfahren analog dem CRC-16-Verfahren erfolgt, vorzugsweise unter Verwendung eines Primzahl-Generatorpolynoms aus dem Zahlenbereich 2¹⁶ bis 2¹⁷.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verschlüsselung abhängig von einer Zufallszahl vorgenommen wird, welche abhängig von aktu ellen Meßwertschwankungen gebildet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Standard-Rechenanlage bei Meßbetriebsbeginn die Interruptvektoren für "Einzelschritt" und "Setzen von Breakpoints" auf meßbe triebsprogrammeigene Interruptroutinen gesetzt werden, welche einen "Reset" der Standard-Rechenanlage auslö sen.