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Schaltungsanordnung zur Überwachung von
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elektronischen Rechenbausteinen Stand der Technik Die Erfindung geht
aus von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS
29 k5 5L3 ist bereits eine solche Schaltungsanordnung bekannt, bei der jedoch lediglich
eine bestimmte Reihenfolge von Eingangssignalen (Gebersignalen) und Ausgangssignalen
(Steuersignalen) eines Mikrorechners überprüft wird.
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Wenn die vorgeschriebene Reihenfolge nicht eingehalten wird, wird
vom Mikrorechner auf eine Hilfssteuervorrichtung umgeschaltet. Eine solche Anordnung
ist recht aufwendig, zumal in vielen Fällen ein Mikrorechner nach erneutem Starten
wieder seine ordnungsgemäße Funktion ausführt.
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Weiterhin sind z.B. aus der DE-OS 29 03 638, der DE-OS 30 35 896 sowie
der DE-OS 32 14 oo6 sogenannte "Watchdog" Schaltungen bekannt, bei denen ein maximal
oder minimal zulässiger Signalabstand von Ausgangssignalen eines Mikrorechners überwacht
wird. Bei fehlerhaftem Abstand wird der Mikrorechner rückgesetzt, um einen erneuten
Programmstart zu ermöglichen. Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß bei Ausgangssignalen,
die in Abhängigkeit von Eingangssignalen mit stark schwankendem Abstand erzeugt
wurden, diese Überwachung nur mit großem Aufwand oder großen Toleranzbereichen möglich
ist. Darüber hinaus ist keine gleichzeitige Überwachung von Eingangs-und Ausgangssignalen
möglich.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
eine bestimmte Reaktion des Rechenbausteins auf ein Gebersignal hin überprüft werden
kann. Gleichzeitig kann überprüft werden, ob der Mikroprozessor neben einem korrekten
Ausgangssignal noch weitere fehlerhafte Ausgangssignale außerhalb des Zeitfensters
erzeugt. Die Überprüfung erfolgt durch ein unabhängiges Signal (Gebersignal) im
Gegensatz zu einem festgelegten Zeitraster gemäß dem angegebenen Stand der Technik.
Dadurch ist eine individuelle Überwachung für jeden Rechenzyklus möglich. So kann
beispielsweise vermieden werden, daß in Kraftfahrzeugen bei hohen Drehzahlen viele
Zündsignale oder Einspritzimpulse falsch berechnet werden, bevor ein Rücksetzen
des Mikrorechners erfolgt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung
möglich.
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Eine besonders einfache und gut i#ntegrierbare Anordnung ergibt sich
durch die Verwendung einer bistabilen Schaltstufe mit nachgeschaltetem logischen
Gatter als Koinzidenzschaltung.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, die Verknüpfung von Rücksetzsignalen
bei Erkennung eines Fehlers und durch Einschaltvorgänge bedingte Rücksetzsignale
über zwei RC-Glieder zu verknüpfen, so daß ein einziger Rücksetzanschluß am Mikrorechner
ausreicht.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels und Figur 2 ein Signaldiagramm
zur Erläuterung der Wirkungsweise.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels In dem in Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel werden einem als Mikrorechner 10 ausgebildeten Rechenbaustein
zyklische Eingangssignale E zugeführt. Dies können beispielsweise Bezugsmarken-
oder Drehzahlsignale eines rotierenden Gebers in einem Kraftfahrzeug sein, wobei
der Mikrorechner 10 die Zünd- und/oder Einspritzimpulse in bekannter Weise berechnet
und eine entsprechende Ausgangssignalfolge A abgibt. Die Eingangssignale E werden
über eine Differenzierstufe 11 einem Zeitglied 12 zugeführt, dessen Ausgang über
ein
ODER-Gatter 13 mit dem Rücksetzeingang R des Mikrorechners 10
verbunden ist. Weiterhin ist der Ausgang dieses Zeitglieds 12 mit dem D-Eingang
eines D-Flipflops 14 verbunden, dessen Ausgang Q einem zweiten Eingang des ODER-Gatters
13 zugeführt ist. Der Ausgang der Differenzierstufe 11 ist mit dem Rücksetzeingang
R des Flipflops 14 verbunden. Die Ausgangssignale A des Mikrorechners 10 sind dem
Takteingang T des Flipflops 14 zugeführt. Der Ausgang des ODER-Gatters 13 ist weiterhin
über eine zweite Differenzierstufe 15 an den Setzeingang S des Flipflops 14 angeschlossen.
Schließlich ist zwischen den positiven Pol einer Versorgungsspannungsquelle und
Masse ein erstes RC-Glied 16, 17 mit großer Zeitkonstante geschaltet. Parallel zum
Kondensator 17 dieses RC-Glieds 16, 17 ist ein weiteres RC-Glied 18, 19 mit kleiner
Zeitkonstante geschaltet. Der Verknüpfungspunkt zwischen dem Widerstand 18 und dem
Kondensator 19 ist an den Rücksetzeingang des Mikrorechners 10 angeschlossen.
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Zur Dimensionierung des RC-Glieds mit großer Zeitkonstante könnte
beispielsweise ein Widerstand 16 im MOhm-Bereich und ein Kondensator 17 im MF-Bereich
gewählt werden, während das RC-Glied mit kleiner Zeitkonstante aus einem Widerstand
18 im 10 KOhm-Bereich und aus einem Kondensator 19 im nF-Bereich bestehen kann.
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Die Wirkungsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels soll im folgenden
anhand des i Figur 2 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. Die Anstiegsflanke
des Eingangssignals E triggert über die Differenzierstufe 11 zur Erkennung dieser
Anstiegsflanke das Zeitglied 12. Dessen Ausgangssignal U12 bildet das Zeitfenster,
innerhalb dessen
bei ordnungsgemäßer Funktion das Ausgangssignal
A des Mikrorechners 10 fallen muß. Mit der Anstiegsflanke des Signals E wird weiterhin
über die Differenzierstufe 11 das Flipflop 14 rückgesetzt. Da zu diesem Zeitpunkt
bereits das Zeitfenstersignal U12 besteht, bleibt der Ausgang des ODER-Gatters 13
auf einem 1-Signal.
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Es sei nun zunächst der Fall betrachtet, daß das Ausgangssignal A
innerhalb des Zeitfensters U12'erscheint.
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Das Flipflop 14 wird durch dieses Ausgangssignal A auf das Ausgangssignal
des Zeitglieds 12, also auf ein 1-Signal gesetzt. Dieses bleibt auch nach dem Ende
des Zeitfensters bestehen, so daß kein Rücksetzsignal an den Mikrorechner 10 abgegeben
wird.
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Im folgenden soll nun ein Fehlerfall betrachtet werden, d.h., kein
Ausgangssignal A erscheint während des Zeitfensters U12. Dies ist in Figur 2 durch
die Signalfolge 6 bis 10 dargestellt. Das Rücksetzen des Flipflops 14 erfolgt gemäß
dem zuvor Beschriebenen. Am Ende dieses Zeitfensters 12 ist das Flipflop 14 immer
noch rückgesetzt, so daß nunmehr am Ausgang des ODER-Gatters 13 ein O-Signal als
Rücksetzsignal erscheint. Dadurch wird der Kondensator 19 entladen und lädt sich
wieder über den Widerstand 18 auf. Ab einer bestimmten Schwelle erkennt der Mikrorechner
10 dieses Signal nicht mehr als O-S-ignal und der rückgesetzte Zustand ist aufgehoben.
Das Flipflop 14 wird über die Differenzierstufe 15 wieder gesetzt.
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Erscheint nun zu einem späteren Zeitpunkt ein fehlerhaftes Ausgangssignal
A, so wird das Flipflop 14 wiederum auf das Ausgangssignal des Zeitglieds 12, zu
diesem Zeitpunkt ein O-Signal, gesetzt. Das dadurch erzeugte
O-Signal
am Ausgang des ODER-Gatters 13 bewirkt entsprechend wiederum ein Rücksetzsignal
für den Mikrorechner 10.
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Dieses Rücksetzen bei einem Ausgangssignal A außerhalb des Zeitfensters
U12 wird auch dann erzeugt, wenn innerhalb des Zeitfensters bereits ein korrektes
Ausgangssignal A erschienen ist.
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Das Zeitglied 16, 17 mit größerer Zeitkonstante bewirkt ein Rücksetzsignal
für den Mikrorechner 10 bei Einschalten der Versorgungsspannung. Wegen Einschwingvorgängen
und Spannungsschwankungen am Anfang ist es nämlich wünschenswert, daß der Mikrorechner
10 nicht sofort zu arbeiten beginnt, sondern verzögert.
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Bis der Kondensator 17 über den Widerstand 16 auf einen bestimmten
Spannungswert geladen ist, erkennt der Mikrorechner 10 die Kondensatorspannung als
0-Signal und damit als Rücksetzsignal und beginnt erst bei Überschreiten seines
Eingangsschwellwerts zu arbeiten. Auf diese Weise kann sowohl das Einschaltrücksetzsignal,
wie auch ein Fehlerrücksetzsignal auf einen Eingang des Mikrorechners 10 geführt
werden.
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s sei noch festgehalten, daß die Anordnung 18,. 19 in einem einfacheren
Ausführungsbeispiel entfallen kann, wenn kein kurzer Rücksetzimpuls gefordert wird,
sondern ein längeres Rücksetzsignal zulässig ist.
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Weiterhin ist festzuhalten, daß die angegebene Schaltung natürlich
äquivalent auch durch andere Gatter und Flipflops, sowie durch Vertauschung von
Setz- und .iiicksetzsignalen realisiert werden kann, je nach dem, zenit welchen
Flanken die Schalt vorgänge gesteuert werden, ob der Q-Ausgang oder der Q-Ausgang
des
Flipflops verwendet wird und ob ein 0- oder ein 1Signal als
Rücksetzsignal erzeugt werden muß. Wesentlich ist, daß die durch das Flipflop 14
und das Gatter 13 realisierte Koinzidenzschaltung erkennt, ob eine Koinzidenz eines
Ausgangssignals A und eines Zeitfenstersignals U12 vorliegt.
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Falls der Mikrorechner durch Rücksetzimpulse nicht wieder zur ordnungsgemäßen
Funktion zu bringen ist, kann vorteilhaft gemäß dem eingangs angegebenen Stand der
Technik auf eine Notlauffunktion oder ein Notlaufsystem umgeschaltet werden.
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