DE69033031T2

DE69033031T2 - Programmierbares Steuergerät

Info

Publication number: DE69033031T2
Application number: DE69033031T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Itoh; Tsutomu Sunaga
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-12-31
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2011-01-01
Also published as: US5600807A; JPH03268005A; JP2875842B2; EP0447685B1; EP0447685A3; DE69033031D1; EP0447685A2; ES2133268T3

Description

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:

Industrielles Gebiet der Verwendung:

Die vorliegenden Erfindung betrifft ein programmierbares Steuergerät und ein dazu dienendes Verfahren, die dafür ausgelegt sind, den Inhalt eines Benutzerprogramms während der Programmausführung zu aktualisieren.

Stand der Technik:

Programmierbare Steuergeräte, die in der Lage sind, den Inhalt eines Benutzerprogramms zu aktualisieren, während das Programm ausgeführt wird, sind weit verbreitet geworden. Ein solches programmierbares Steuergerät aus dem Stand der Technik ist im offengelegten japanischen Patent 63-14806 offenbart. Dieses programmierbare Steuergerät beinhaltet einen ersten Speicher, der ein durch einen Ablaufsteuerprozessor auszuführendes Benutzerprogramm A enthält, und einen zweiten Speicher, der ein Benutzerprogramm B enthält, wobei der Inhalt des zweiten Speichers durch einen Aktualisierungsbefehl in den ersten Speicher übertragen wird, so daß der Ablaufsteuerprozessor statt des Programms A das Benutzerprogramm B ausführen kann.
Ein Nachteil dieser bekannten Technik besteht darin, daß es Zeit in Anspruch nimmt, das neue Benutzerprogramm aus dem zweiten Speicher in den ersten zu übertragen, wenn die Benutzerprogramme zur Ausführung durch den Ablaufsteuerprozessor umgeschaltet werden. Während der Programmübertragung muß die Ablaufsteuerverarbeitung angehalten werden. Der Aufschub der Verarbeitung ist insbesondere dann, wenn große Benutzerprogramme betroffen sind, mit erheblichen Unannehmlichkeiten verbunden.
Ein Weg, das obenerwähnte Problem zu umgehen, besteht darin, eine Funktion zum direkten Aktualisieren eines Teils des Benutzerprogramms im ersten Speicher, auf den durch den Ablaufsteuerprozessor zugegriffen werden soll, vorzusehen. Es kann jedoch Komplikationen geben: Falls ein falscher Teil des Benutzerprogramms aktualisiert wird, falls beispielsweise ein hinzugefügter Sprungbefehl nicht mit seinem Ziel übereinstimmt, ist die Aktualisierung ungültig, während es der Ablaufsteuerprozessor, der das Benutzerprogramm schrittweise im ersten Speicher ausführt, schwierig macht, ein Prüfprogramm gleichzeitig zur Überprüfung zu aktivieren. Im Stand der Technik können solche Aktualisierungsfehler nicht erkannt werden, und es kann ihnen nicht in geeigneter Weise entgegengewirkt werden.
In DE-A-36 10 155 ist ein Mehrprozessorsystem offenbart, das dafür ausgelegt ist, mittels zweier Prozessoren Anwendungsprogramme gleichzeitig zu lesen und in wechselnde Speicher einzuschreiben, wobei ein Umschalten zwischen den beiden wechselnden Speichern möglich ist.
Aus US-A-4 257 095 ist ein Mehrprozessorsystem bekannt, in dem eine Bussteuerschaltung über ein Bussystem den Zugriff von Prozessoren auf einen Speicher steuert.
In J. D. Foley u. a. "Computer Graphics Principles and Practice", Addison-Wesley, Reading, USA, 1990, S. 858 und 859, ist ein Mehrprozessorsystem offenbart, das zwei Speicher aufweist, wobei die Daten eines Speichers ausgelesen werden, während die Daten aus dem weiteren Speicher berechnet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein programmierbares Steuergerät und ein entsprechendes Verfahren vorzusehen, wodurch Benutzerprogramme leicht und schnell aktualisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein programmierbares Steuergerät gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Gemäß der Erfindung sind zwei Speicher vorgesehen, auf die durch den Ablaufsteuerprozessor unter Verwendung derselben Adressen zugegriffen wird. Während der Ablaufsteuerprozessor ein Benutzerprogramm in einem der Speicher ausführt, wird auf den anderen Speicher zugegriffen, so daß ein anderes gespeichertes Benutzerprogramm bearbeitet oder auf andere Weise gehandhabt werden kann. Weil das Bearbeiten unter Verwendung des anderen Speichers stattfindet, kann ein Prüfprogramm gleichzeitig ablaufen, um das Programm im ersten Speicher zu überprüfen. Falls zwischen Benutzerprogrammen umgeschaltet werden muß, wird der neue Speicher, auf den durch den Ablaufsteuerprozessor zugegriffen werden soll, ausgewählt, statt daß die Programme zwischen den Speichern übertragen werden. Hierdurch ist es ermöglicht, die Ablaufsteuerverarbeitung ohne Unterbrechungen auszuführen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG:

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des programmierbaren Steuergeräts gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Darstellung zur Beschreibung, wie zwei Speicher durch Registersollwerte auszuwählen sind;
Fig. 3 ist eine Darstellung eines Befehlszyklus des in der Ausführungsform verwendeten Ablaufsteuerprozessors; und
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Umschalten auszuführender Benutzerprogramme.

Bevorzugte Ausführungsform:

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer programmierbaren Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist ein CPU-Modul 15 der programmierbaren Steuereinrichtung über einen PE/A-Bus 14 an Eingangsmodule 12a, 12b, ..., und an Ausgangsmodule 13a, 13b, ..., angeschlossen.
Das CPU-Modul 15 beinhaltet einen programmausführenden Mikrocomputer 3, der ein Ablaufsteuerprozessor ist, eine PE/A-Bussteuereinrichtung 7, an die der PE/A-Bus 14 ange schlossen ist, zwei Benutzer-Programmspeicher 5a und 5b, auf die unter Verwendung derselben Adresse durch den Mikrocomputer 3 zugegriffen wird, sowie einen Ablaufsteuerbus 9, der diese Teile miteinander verbindet. Das CPU-Modul 15 enthält auch einen programmüberwachenden Mikrocomputer 1 zum Prüfen und Überwachen von Benutzerprogrammen, einen Speicher 2, der das Systemprogramm für den programmüberwachenden Mikrocomputer 1 enthält, sowie einen Mikrocomputerbus 8, der den Mikrocomputer 1 mit dem Speicher 2 verbindet. Der Ablaufsteuerbus 9 ist über eine Busschnittstelle 4 an den Mikrocomputerbus 8 angeschlossen.
Weiterhin beinhaltet das CPU-Modul 15 ein Speicherauswahlregister 6, das einen der Benutzer-Programmspeicher 5a und 5b unter Verwendung von Auswahlsignalen 11a und 11b auswählt und den ausgewählten Speicher mit dem Ablaufsteuerbus 9 verbindet. Das Speicherauswahlregister 6 nimmt ein Speicherzugriffssignal 10a vom programmüberwachenden Mikrocomputer 1, ein Speicherzugriffssignal 10b vom programmausführenden Mikrocomputer 3 und ein Sollwertsignal ebenfalls vom Mikrocomputer 1 an. Die Ausgabe des Registers 6 sind die Auswahlsignale 11a und 11b. Die in den Speichern 5a und 5b gespeicherten Benutzerprogramme werden in der folgenden Beschreibung als Benutzerprogramm #1 bzw. #2 bezeichnet.
In dieser Ausführungsform werden vier in Fig. 2 dargestellte Sollwertsignale verwendet. Wenn der Sollwert "1" im Register 6 angeordnet ist, wird der Speicher 5a durch das Auswahlsignal 11a ausgewählt, falls die Zugriffssignale 10a und 10b von den Mikrocomputern 1 und 3 kommen. Wenn der Sollwert "2" im Register 6 angeordnet ist, wird der Speicher 5b durch das Auswahlsignal 11b ausgewählt, falls die Zugriffssignale 10a und 10b von den Mikrocomputern 1 und 3 kommen. Wenn der Sollwert "3" im Register 6 angeordnet ist, wird der Speicher 5a durch die Ausgabe des Auswahlsignals 11a aus dem Register 6 ausgewählt, falls das Zugriffssignal 10b vom programmausführenden Mikrocomputer 3 kommt. Falls das Zugriffssignal 10a vom programmüberwachenden Mikrocomputer 1 kommt, wird der Speicher 5b durch die Ausgabe des Auswahlsignals 11b aus dem Register 6 ausgewählt. Wenn der Sollwert "4" im Register 6 angeordnet ist, wird der Speicher 5b durch die Ausgabe des Auswahlsignals 11b aus dem Register 6 ausgewählt, falls das Zugriffssignal 10b vom programmausführenden Mikrocomputer 3 kommt. Falls das Zugriffssignal 10a vom programmüberwachenden Mikrocomputer 1 kommt, wird der Speicher 5a durch die Ausgabe des Auswahlsignals 11a aus dem Register 6 ausgewählt.
Fig. 3 ist eine Darstellung eines Befehlszyklus des programmausführenden Mikrocomputers 3. Ein Befehlszyklus des Mikrocomputers 3 beinhaltet einen Befehlsabrufvorgang "a", einen Decodiervorgang "b", eine Adressenberechnung "c", einen E/A-Zugriffsvorgang "d" sowie eine Ausführung "e". Der Ablaufsteuerbus 9 ist während des Befehlsabrufvorgangs "a" und des E/A-Zugriffsvorgangs "d" monopolisiert. Wenn sich der Mikrocomputer 3 in einem Decodiervorgang "b", einer Adressenberechnung "c" oder einer Ausführung "e" befindet, ist der Ablaufsteuerbus 9 frei. Während dieses Busbefreiungszeitraums kann der programmüberwachende Mikrocomputer 1 den Ablaufsteuerbus 9 verwenden.
Das programmierbare Steuergerät, dessen Konstruktion oben beschrieben wurde, arbeitet folgendermaßen: Wenn der programmüberwachende Mikrocomputer 1 eine "1" in das Register 1 setzt, gibt der programmausführende Mikrocomputer 3 das Zugriffssignal 10b an das Register 6 aus und gibt ein Adressensignal auf den Ablaufsteuerbus 9, um einen Benutzerprogrammbefehl aus dem Speicher auszulesen. Weil der Speicher 5a bereits durch das Register 6 ausgewählt wurde, bewirkt das Adressensignal, daß auf das Benutzerprogramm #1 im Speicher 5a zugegriffen wird. Der programmausführende Mikrocomputer 3 ruft den geeigneten Befehl ab und führt ihn aus. Falls der programmausführende Mikrocomputer 1 das gerade ausgeführte Benutzerprogramm #1 ausliest, um es in einen äußeren Speicher zu kopieren, wird das Zugriffssignal 10a an das Register 6 ausgegeben, und das Adressensignal wird in den Zyklus, in dem der programmausführende Mikrocomputer 3 den Ablaufsteuerbus 9 nicht verwendet, auf den Mikrocomputerbus 8 gegeben. Weil der Speicher 5a durch das Auswahlsignal 11a aus dem Register 6 ausgewählt wurde, wird das Adressensignal über die Busschnittstelle 4 auf den Ablaufsteuerbus 9 gegeben. Hierdurch wird bewirkt, daß das Benutzerprogramm #1 aus dem Speicher 5a ausgelesen wird. Falls das gerade ausgeführte Benutzerprogramm im Speicher 5b gespeichert ist, wird eine "2" in das Register 6 gesetzt, und der nachfolgende Prozeß gleicht dem oben beschriebenen.
Falls es erwünscht ist, daß gerade ausgeführte Benutzerprogramm #1 abzuändern, während es im Speicher 5a gespeichert ist, wird eine "3" in das Register 6 gesetzt. Der programmausführende Mikrocomputer 3 setzt das Auslesen des Benutzerprogramms #1 aus dem Speicher 5a zur Ausführung fort, wodurch ermöglicht ist, daß der programmüberwachende Mikrocomputer 1 auf den Speicher 5b zugreift. Hierdurch ist es ermöglicht, das Benutzerprogramm #1, das wie oben beschrieben in den äußeren Speicher verschoben wurde, zu aktualisieren und den programmausführende Mikrocomputer 1 zu veranlassen, das aktualisierte Benutzerprogramm #2 in den Speicher 5b einzuspeichern. Das Aktualisieren kann durch eine äußere Programmierungsvorrichtung ausgeführt werden, und das aktualisierte Programm kann danach auf Fehler geprüft werden. Das Benutzerprogramm kann auch durch den programmüberwachenden Mikrocomputer 1 geprüft werden, nachdem es in den Speicher 5b eingespeichert wurde. Wenn keine äußere Programmiervorrichtung verwendet wird, kann das Benutzerprogramm #1 in den Speicher 5b kopiert werden, in dem das Benutzerprogramm durch den programmüberwachenden Mikrocomputer aktualisiert werden kann. Falls das Benutzerprogramm #2 aktualisiert wird, während es ausgeführt wird, wird eine "4" in das Register 6 gesetzt, und der nachfolgende Prozeß gleicht dem oben beschriebenen.
Danach wird das gerade ausgeführte Benutzerprogramm #1 für eine neue Ausführung durch das Benutzerprogramm #2 ersetzt. Wie dargestellt wird eine "3" in das Register 6 gesetzt, so daß der programmausführende Mikrocomputer 3 das Benutzerprogramm #1 ausführt. Hierdurch ist wiederum ermöglicht, daß der programmausführende Mikrocomputer 1 auf den Speicher 5b zugreift. Der Mikrocomputer 1 speichert das Benutzerprogramm #2 in den Speicher 5b ein und wartet darauf, daß der programmausführende Mikrocomputer 3 das Abfragen des Benutzerprogramms #1 beendet. Beim Ende des Abfragens versucht der programmausführende Mikrocomputer 3, den programmüberwachenden Mikrocomputer 1 zu unterbrechen. Der Mikrocomputer 1 akzeptiert die Unterbrechung und setzt zur Veranschaulichung eine "4" in das Speicherauswahlregister 6. Danach ermöglicht das vom programmausführenden Mikrocomputer 3 kommende Adressensignal, daß auf das Benutzerprogramm #2 im Speicher 5b zugegriffen wird. Auf diese Weise kann das Benutzerprogramm #1 zur Ausführung durch den programmausführenden Mikrocomputer 3, der die Speicher, auf die zugegriffen werden soll, umschaltet, durch das Benutzerprogramm #2 ersetzt werden. Die Benutzerprogramme werden umgeschaltet, ohne daß der Mikrocomputer 3 das Umschalten wahrnimmt oder die Ablaufsteuerverarbeitung unterbricht.

Wirkungen der Erfindung:

Gemäß der Erfindung werden Benutzerprogramme ohne Unterbrechung der Ablaufsteuerverarbeitung umgeschaltet. Die Erfindung ermöglicht auch, daß das neu ausgewählte Benutzerprogramm vor seiner Ausführung geprüft wird.

Claims

1. Programmierbares Steuergerät mit

zwei Speichern (5a, 5b), jeweils zum Speichern eines Anwendungsprogramms;

einem programmausführenden Mikrocomputer (3) zum Ausführen der in den zwei Speichern (5a, 5b) gespeicherten Anwendungsprogramme, wobei der programmausführende Mikrocomputer dieselben Adressen zum Zugreifen auf die zwei Speicher verwendet;

einem programmüberwachenden Mikrocomputer (1) zum Überwachen des Zugriffs auf die Inhalte der zwei Speicher (5a, 5b); und

einer Speicherauswahleinrichtung (6) zum Auswählen des Zugriffs auf einen der zwei Speicher (5a, 5b) auf der Grundlage von Sollwertsignalen, die von dem programmüberwachenden Mikrocomputer (1) geliefert werden;

wobei auf ein erstes Sollwertsignal, das vom programmüberwachenden Mikrocomputer (1) an die Speicherauswahleinrichtung (6) geliefert wird, dem programmüberwachenden Mikrocomputer erlaubt ist, das in einem ersten (5b) der zwei Speicher gespeicherte Anwendungsprogramm abzuändern, während der programmausführende Mikrocomputer (5) das aus einem zweiten (5a) der Speicher abgerufene Anwendungsprogramm ausführt, und

wobei auf ein zweites Sollwertsignal, das vom programmüberwachende Mikrocomputer (1), nachdem die Ausführung des aus dem zweiten Speicher (5a) abgerufene Anwendungsprogramm vom programmausführenden Mikrocomputer (3) beendet ist, an die Speicherauswahleinrichtung (6) geliefert wird, dem programmausführenden Mikrocomputer erlaubt ist, das abgeänderte Anwendungsprogramm aus dem ersten Speicher (5b) abzurufen.

2. Programmierbares Steuergerät gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend einen Ablaufsteuerungsbus (9), der mit den zwei Speichern (5a, 5b), dem progammausführenden Mikrocomputer (3) und dem programmüberwachenden Mikrocomputer (1) verbunden ist, wobei der Ablaufsteuerungsbus wechselweise von dem programmausführenden Mikrocomputer und dem programmüberwachenden Mikrocomputer zum Zugriff auf die zwei Speicher genutzt wird.

3. Programmierbares Steuergerät gemäß Anspruch 2, wobei ein Befehlszyklus des programmausführenden Mikrocomputers (3) einen Befehlabrufvorgang, einen Dekodiervorgang, einen Adressberechnungsvorgang und einen Ein-/Ausgabe-Zugriffsvorgang und eine Ausführung enthält, und wobei der Ablaufsteuerungsbus (9) von dem programmausführenden Mikrocomputer (3) während des Befehlabrufvorgangs und des Ein-/Ausgabe-Zugriffsvorgangs monopolisiert wird.

4. Programmierbares Steuergerät gemäß Anspruch 2 oder 3, weiter aufweisend einen Mikrocomputerbus (8), der den programmüberwachenden Mikrocomputer (3) über eine Busschnittstelle (4) mit dem Ablaufsteuerungsbus (9) verbindet.

5. Verfahren zum Abändern eines Anwendungsprogramms während der Programmausführung, das auf einem programmierbaren Steuergerät läuft, das zwei Speicher (5a, 5b), jeweils zum Speichern eines Anwendungsprogramms, einen programmausführenden Mikrocomputer (3) zum Auführen der in den zwei Speichern (5a, 5b) gespeicherten Anwendungsprogramme, wobei der programmausführende Mikrocomputer dieselben Adressen zum Zugreifen auf die zwei Speicher verwendet, einen programmüberwachenden Mikrocomputer (1) zum Überwachen des Zugriffs auf die Inhalte der zwei Speicher (5a, 5b) und eine Speicherauswahleinrichtung (6) zum Auswählen des Zugriffs auf einen der zwei Speicher (5a, 5b) auf der Grundlage von Sollwertsignalen, die vom programmüberwachenden Mikrocomputer (1) geliefert werden, aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte enthält:

Abändern des Anwendungsprogramms, das in einem ersten (5b) der zwei Speicher gespeichert ist, während der programmausführende Mikrocomputer (3) das Anwendungsprogramm, das aus einem zweiten (5a) der zwei Speicher abgerufen wird, ausführt, in Reaktion auf ein erstes Sollwertsignal, das vom programmüberwachenden Mikrocomputer (1) an die Speicherauswahleinrichtung (6) geliefert wird; und

Zuschalten des programmausführenden Mikrocomputers (3) zu dem ersten Speicher (5b), um daraus das abgeänderte Anwendungsprogramm in Reaktion auf ein zweites Sollwertsignal abzurufen, das von dem programmüberwachenden Mikrocomputer (1) an die Speicherauswahleinrichtung (6) geliefert wurde, nachdem die Ausführung des vom zweiten Speicher (5a) abgerufenen Anwendungsprogramm durch den programmausführenden Mikrocomputer (3) beendet ist.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei im Abänderungsschritt das im ersten Speicher (5b) gespeicherte Anwendungsprogramm durch den programmüberwachenden Mikrocomputer (1) ausgelesen wird, das Anwendungsprogramm aktualisiert und das aktualisierte Anwendungsprogramm in den ersten Speicher (5b) durch den programmüberwachenden Mikrocomputer (1) wieder eingespeichert wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei beim Abänderungsschritt das aktualisierte Anwendungsprogramm auf Fehler untersucht wird.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei beim Schaltschritt ein Interruptsignal von dem programmausführenden Mikrocomputer (3) an den programmüberwachenden Mikrocomputer (1) geliefert wird, nachdem die Ausführung des aus dem zweiten Speicher (5a) abgerufenen Anwendungsprogramm durch den programmausführenden Mikrocomputer (3) beendet ist, und wobei das zweite Sollwertsignal vom programmüberwachenden Mikrocomputer (1) an die Speicherauswahleinrichtung (6) in Reaktion auf das Interruptsignal geliefert wird.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei ein Befehlszyklus des programmausführenden Mikrocomputers (3) einen Befehlsabrufvorgang, einen Dekodiervorgang, einen Adressenberechnungsvorgang, einen Ein-/Ausgabe-Zugriffsvorgang und eine Ausführung enthält, und wobei ein Ablaufsteuerungsbus (9), der mit den zwei Speichern (5a, 5b), dem programmausführenden Mikrocomputer (3) und dem programmüberwachenden Mikrocomputer (1) verbunden ist, durch den programmausführenden Mikrocomputer (3) während des Befehlsabrufvorgangs und des Ein-/Ausgabe-Zugriffsvorgangs monopolisiert wird.