DE3644631A1 - Unregelmaessigkeiten ermittelnder mikrocomputer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrocomputer für Steuerzwecke. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Mi­ krocomputer, der eine Unregelmäßigkeit bei der Ausführung eines Steuerprogrammes in dem Fall ermittelt, in dem eine Unregelmäßigkeit auftritt.

Ein Mikrocomputer für Steuerzwecke kann im allgemeinen eine Mehrzahl von in einem Speicherkreis abgespeicherten Steuerpro­ grammen von dem Speicher zu einer Zentralprozessoreinheit, die im folgenden als CPU-Einheit bezeichnet wird, über einen Datenbus in einer vorbestimmten Folge auslesen, so daß die Programme durch die CPU-Einheit in der vorbestimmten Folge ausgeführt werden können. Es gibt jedoch Gelegenheiten, in denen die Programme nicht in der vorbestimmten Folge ausgeführt werden. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Rauschen oder einige andere Störungen auftreten.

Es gibt Mikrocomputer, die entwickelt wurden, um mit diesen Situationen fertig zu werden. Diese Mikrocomputer sind mit einem Überwachungszeitgeber, oder einem sogenannten "Watchdog- Zeitgeber" ausgerüstet, der die Ausführung von Steuerprogram­ men zu allen Zeiten überwacht, um zu ermitteln, ob die Pro­ gramme korrekt ablaufen. Ein Mikrocomputer dieser Art ist so beschaffen, daß der Überwachungszeitgeber in Antwort auf ein Unterbrechungssignal zurückgesetzt wird, das durch einen Zeit­ geber für die Unterbrechungsverarbeitung erzeugt wird. Wenn das Unterbrechungssignal nicht erzeugt wird, wird der Unter­ brechungszeitgeber nicht zurückgesetzt. Er läuft dann aus der Zeit. Wenn dies eintritt, nimmt der Mikrocomputer an, daß eine Unregelmäßigkeit, wie beispielsweise ein Weglaufen der CPU- Einheit entstanden ist. Die Anordnung ist so beschaffen, daß die CPU-Einheit neu gestartet wird und daß ein Warnsignal ausgegeben wird oder alternativ so beschaffen, daß ein Re­ servekreis in Betrieb genommen wird.

Fehlfunktionen können jedoch auftreten, bei denen die Unter­ brechungsverarbeitung unaufhörlich oder häufig wegen eines Fehlers in dem Unterbrechungszeitgeber der CPU-Einheit oder wegen der Überlagerung eines Rauschens auf das Unterbrechungs­ signal erfolgen, oder bei denen eine Schleife, die den Zurücksetzbe­ fehl für den Überwachungszeitgeber enthält, endlos gemacht wird. Wenn beispielsweise diese Fehlfunktionen auftreten, wird der Überwachungszeitgeber unaufhörlich zurückgesetzt, und er läuft niemals aus der Zeit, obwohl die Fehlfunktionen vor­ liegen. Aus diesem Grunde werden dann die oben erwähnten Sicherheitsfunktionen usw. nicht ausgeführt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Mikrocomputer anzugeben, der eine Unregelmäßigkeit mit einer verbesserten Genauigkeit ermitteln kann, wobei die Ver­ besserung dadurch erreicht werden kann, daß der Mikrocomputer so angepaßt wird, daß er diesen Fehlfunktionen in einem Un­ terbrechungszeitgeber usw., wie der unaufhörlichen oder häu­ figen Erzeugung eines Unterbrechungssignales, gewachsen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Mikrocomputer gelöst, der eine Zentralprozessoreinheit, die ein Zurücksetz­ signal erzeugen kann, eine mit der Zentralprozessoreinheit verbundene Speichereinrichtung und einen Überwachungszeitgeber enthält, der so angeordnet ist, daß er durch das durch die Zentralprozessoreinheit erzeugte Zurücksetzsignal zurückge­ setzt wird und daß er eine Unregelmäßigkeit auf der Basis des Zeitablaufes in dem Überwachungszeitgeber ermitteln kann.

Der erfindungsgemäße Mikrocomputer ist durch eine Verbesserung gekennzeichnet, gemäß der eine Einrichtung zum Speichern eines Kennzeichnungssignales bzw. eines Kennzeichnungsbits zum Zu­ rücksetzen des Überwachungszeitgebers während eines ersten Verarbeitungsvorganges in der Speichereinrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung des Zurücksetzsignales in Antwort auf das gespeicherte Kennzeichnungssignal während eines zwei­ ten Verarbeitungsvorganges vorgesehen sind.

Der Mikrocomputer kann einen Generator zur Erzeugung eines Un­ terbrechungssignales an vorbestimmten Zeitintervallen und zum Anlegen derselben an die Zentralprozessoreinheit enthal­ ten, wobei die Zentralprozessoreinheit das Zurücksetzsignal in Antwort auf das Unterbrechungssignal erzeugt. Der erste Verarbeitungsvorgang wird in Antwort auf das Unterbrechungs­ signal eingeleitet. Der zweite Verarbeitungsvorgang besitzt eine Priorität, die kleiner ist als diejenige des ersten Verarbeitungsvorganges, der durch das Unterbrechungssignal ein­ geleitet wird.

Es wird daher in dem Falle, in dem das Unterbrechungssignal unaufhörlich oder häufig infolge einer Fehlfunktion in dem das Unterbrechungssignal erzeugenden Kreis oder infolge eines Rauscheinflußes erzeugt wird, das Zurücksetzsignal zum Zurück­ setzen des Überwachungszeitgebers nicht erzeugt, so daß der Zeitablauf in dem Überwachungszeitgeber erfolgt. Die Unregel­ mäßigkeit kann daher ermittelt werden. Dadurch kann die Ge­ nauigkeit verbessert werden, mit der Unregelmäßigkeiten ermit­ telt werden.

Die oben genannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung gehen aus der folgenden Beschreibung und den Figuren her­ vor. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das die Hauptkomponenten einer ersten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Mikrocomputers zeigt;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, das ein durch eine Zen­ tralprozessoreinheit (CPU) in der Fig. 1 ausge­ führtes Unterbrechungs-Verarbeitungsprogramm zeigt; und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das ein gewöhnliches Ver­ arbeitungsprogramm zeigt, das ebenfalls durch die CPU-Einheit ausgeführt wird.

Im folgenden wird nun im Zusammenhang mit den Figuren eine be­ vorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikrocomputers erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das den Grundaufbau des er­ findungsgemäßen Mikrocomputers zeigt, der in ein System, wie beispielsweise in ein durch ihn gesteuertes Kraftfahrzeug, ein­ gebaut ist. Der Mikrocomputer enthält eine CPU-Einheit 1, mit der eine Speichereinrichtung 2 verbunden ist, die dazu dient, durch die CPU-Einheit 1 ausgeführte Steuerprogramme und ver­ schiedene Daten zu speichern. Der Mikrocomputer enthält aus­ serdem einen Kreis 3 zur Erzeugung eines Unterbrechungssigna­ les, der beispielsweise einen Zeitgeber zur Unterbrechungsver­ arbeitung enthält, der ein Unterbrechungssignal an vorbestimm­ ten Zeitintervallen (z.B. alle 10 Millisekunden) erzeugt. Die­ ses Signal wird an die CPU-Einheit 1 angelegt. Diese führt ge­ wöhnlich Programme zur Steuerung der Kraftstoffpumpe für eine in dem Kraftfahrzeug eingebaute Maschine, die Steuerung der Aktivierung der Anzeigeeinrichtung in dem Kraftfahrzeug und dergleichen aus, wie dies weiter unten ausführlicher erläutert werden wird. In Antwort auf das zuvor genannte Unterbrechungs­ signal unterbricht jedoch die CPU-Einheit 1 die Verarbeitung dieser Programme an vorbestimmten Zeitintervallen, um eine Steuerung der Maschine auszuführen, die eine höhere Priorität als die Steuerung der Kraftstoffpumpe, die Steuerung der An­ zeigenaktivierung und dergleichen aufweist. Die höhere Priori­ tät weist z.B. die Steuerung der Wiederinumlaufsetzung der Auspuffgase (EGR) und die Rückkopplungssteuerung der Leerlauf­ drehzahl der Maschine auf.

Mit der CPU-Einheit 1 ist über eine Ausgabeeinheit 5 ein Über­ wachungszeitgeber 4 verbunden, der durch ein Zurücksetzsignal zurückgesetzt wird, das bei einem Schritt 13 in dem Ablauf­ diagramm der Fig. 3, auf das später Bezug genommen werden wird, ausgesendet wird. Der Überwachungszeitgeber 4 kann nach Ab­ lauf einer vorbestimmten Zeitperiode (z.B. 60 Millisekunden), die in dem Moment beginnt, in dem der Zeitgeber 4 zurückgesetzt wird, aus der Zeit herauslaufen (to run out of time). Wenn die Zeit ausläuft, sendet der Zeitgeber 4 ein Zurücksetzsignal an die CPU-Einheit 1, um diese zurückzusetzen (neu zu starten). Das Zurücksetzsignal von der CPU-Einheit wird jedesmal erzeugt, wenn das zuvor genannte Unterbrechungssignal erzeugt wird, wenn kein Zustand einer Unregelmäßigkeit vorliegt. Der Überwachungszeit­ geber 4 läuft daher normalerweise nicht aus der Zeit und die CPU-Einheit 1 wird daher nicht zurückgesetzt. Wenn der Zu­ stand einer Unregelmäßigkeit weiterhin vorherrscht, obwohl die CPU-Einheit 1 zurückgesetzt wurde, läuft der Überwachungszeit­ geber 4 wieder aus der Zeit und die CPU-Einheit 1 wird daher wieder zurückgesetzt. Mit der CPU-Einheit 1 ist auch über die Ausgabeeinheit 5 ein Zähler 6 zum Zählen der Anzahl der Zeiten, zu denen die CPU-Einheit 1 zurückgesetzt wird, ver­ bunden. Wenn die Anzahl der Zeiten, zu denen die CPU-Einheit zurückgesetzt wird, eine vorbestimmte Anzahl überschreitet, betrachtet der Zähler 6 dies als die Anzeige einer hardware­ mäßigen Fehlfunktion bzw. eines hardwaremäßigen Fehlers. Er verursacht nachfolgend, daß die Steuerung auf einen Reserve­ kreis 7 durch die Schalteinrichtung 8 umgeschaltet wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß ein digitaler Zeitgeber auch als Überwachungszeitgeber 4 angewendet werden kann. Da jedoch eine Möglichkeit besteht, daß ein solcher digitaler Zeit­ geber infolge der Überlagerung eines Rauschens auf das an ihn eingelegte Eingangssignal fehlerhaft arbeitet oder nicht richtig zählt, wird die Verwendung eines bekannten analogen Zeitgebers bevorzugt.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Programm für die Unterbrechungsverarbeitung mit einer höheren Priorität, wie beispielsweise die Steuerung des Wiederinumlaufsetzens von Auspuffgasen, zeigt. Ein Unterbrechungsauftrag, nämlich die Steuerung der Auspuffzirkulation, wird bei einem Schritt 1 des Ablaufdiagrammes durch die CPU-Einheit in Antwort auf ein Unterbrechungssignal ausgeführt, das durch den Kreis 3 zur Erzeugung des Unterbrechungssignales an vorbestimmten Zeitintervallen ausgesendet wird. Ein Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit FWDT, das in der Speichereinrichtung 2 gespeichert ist, wird durch die CPU-Einheit 1 ausgelesen, auf eine logische "1" eingestellt bzw. gesetzt und wieder in der Speichereinrichtung 2 beim Schritt 2 des Ablaufdiagrammes ge­ speichert, nachdem das gegenwärtige Programm beendet wird.

Das Ablaufdiagramm der Fig. 3 zeigt ein gewöhnliches Verar­ beitungsprogramm für die Steuerung der Kraftstoffpumpe und dergleichen, mit einer niedrigeren Priorität. Wenn das Unter­ brechungsverarbeitungsprogramm der Fig. 2 nicht in der CPU- Einheit 1 ausgeführt wird, wird das Programm der Fig. 3 bei­ spielsweise als eine Hintergrundverarbeitung ausgeführt, die ausgeführt wird, wenn keine Unterbrechungsverarbeitung durch­ geführt wird. Zuerst führt bei einem Schritt 11 des Ablaufdia­ grammes der Fig. 3 die CPU-Einheit 1 einen gewöhnlichen Auf­ trag, wie beispielsweise die Steuerung der Kraftstoffpumpe, aus. Daraufhin folgt ein Schritt 12, der die CPU-Ein­ heit 1 aufruft, während der Ausführung des gewöhnlichen Auf­ trages zu bestimmen, ob das Kennzeichnungssignal bzw. Kenn­ zeichnungsbit FWDT, das in der Speichereinrichtung 2 gespeichert ist, auf den Wert "1" gesetzt wurde. Wenn die Antwort "JA" lautet, schreitet das Programm zum zuvor genannten Schritt 13 fort, bei dem die CPU-Einheit 1 das Zurücksetzsignal über die Ausgabeeinheit 5 aussendet, um den Überwachungszeitgeber 4 zurückzusetzen und schreitet das Programm daher zu einem Schritt 14 fort, bei dem das Kennzeichnungssignal bzw. Kenn­ zeichnungsbit FWDT auf eine logische "0" gesetzt wird. Da­ raufhin folgt ein Schritt 15, bei dem der gewöhnliche Auftrag wieder ausgeführt wird. Wenn eine Antwort "NEIN" beim Schritt 12 empfangen wird, nämlich, wenn das Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit FWDT "0" ist, wird der gewöhnliche Auftrag beim Schritt 15 wieder aufgenommen, ohne daß der Überwachungs­ zeitgeber 4 zurückgesetzt wird.

In Übereinstimmung mit der voranstehenden Anordnung wird das Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit FWDT in der Speichereinrichtung 2 auf "1" gesetzt und wird das Zurück­ setzsignal an den Überwachungszeitgeber 4 durch die CPU- Einheit 1 immer dann angelegt, wenn die Unterbrechungsver­ arbeitung der Fig. 2 an vorbestimmten Zeitintervallen wäh­ rend des Ablaufes der Ausführung der in der Fig. 3 darge­ stellten gewöhnlichen Verarbeitung ausgeführt wird. Wenn die Unterbrechungsverarbeitung nicht ausgeführt wird, weil das Unterbrechungssignal infolge einer Störung des das Unter­ brechungssignal erzeugenden Kreises 3 oder aus anderen Grün­ den nicht erzeugt wird, bleibt das Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit FWDT im zurückgesetzten Zustand, nachdem es beim Schritt 14 der Fig. 3 auf "0" zurückgesetzt wurde. Das Zurücksetzsignal wird daher nicht länger an den Überwachungs­ zeitgeber 4 ausgesendet. Als ein Ergebnis läuft der Über­ wachungszeitgeber aus der Zeit und wird die CPU-Einheit 1 zurückgesetzt.

Wenn der das Unterbrechungssignal erzeugende Kreis 3 fehler­ haft arbeitet oder wenn ein Rauschen auf das Unterbrechungs­ signal überlagert wird, so daß eine Unterbrechungsverarbeitung unaufhörlich oder häufig ausgeführt wird, ohne daß zu der gewöhnlichen Verarbeitung der Fig. 3 zurückgekehrt wird, wird das in der Speichereinrichtung 2 gespeicherte Kennzeichnungs­ signal bzw. Kennzeichnungsbit FWDT beim Schritt 2 in der Fig. 2 ununterbrochen auf "1" gesetzt. Da jedoch die gewöhnliche Ver­ arbeitung der Fig. 3 nicht ausgeführt wird, wird das Zurück­ setzsignal nicht von der CPU-Einheit 1 für den Überwachungs­ zeitgeber 4 erzeugt. Dies ist deshalb so, weil die Schritte 12 und 13 der Fig. 3 nicht ausgeführt werden. Als Ergebnis läuft der Überwachungszeitgeber 4 aus der Zeit, um zu verursachen, daß die CPU-Einheit 1 zurückgesetzt wird.

Wie dies oben ausgeführt wurde, wird erfindungsgemäß das Kenn­ zeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit FWDT zum Zurücksetzen des Überwachungszeitgebers 4 beim Ablauf einer in Antwort auf das Unterbrechungssignal eingeleiteten Verarbeitung in der Speichereinrichtung 2 gespeichert und erzeugt die CPU-Ein­ heit 1 das Zurücksetzsignal für den Überwachungszeitgeber in Antwort auf das gespeicherte Kennzeichnungssignal bzw. Kenn­ zeichnungsbit während einer Verarbeitung, deren Priorität kleiner ist als diejenige der auf dem Unterbrechungssignal beruhenden Verarbeitung. Wenn daher das Unterbrechungssignal ununterbrochen erzeugt wird, weil eine Störung in dem das Un­ terbrechungssignal erzeugenden Kreis 3 vorliegt oder weil ein Rauschsignal oder eine ähnliche Störung vorliegt, kann die Unregelmäßigkeit ermittelt werden. Aus diesem Grunde ist die Genauigkeit der Ermittlung einer Gesamtunregelmäßigkeit ver­ bessert.

Obwohl bei der voranstehenden Ausführungsform ein getrennter Kreis 3 zur Erzeugung des Unterbrechungssignales mit der CPU- Einheit 1 verbunden ist, kann durch die CPU-Einheit ein Pro­ gramm zur Erzeugung eines Unterbrechungssignales ausgeführt werden, das dem Unterbrechungssignal vom Kreis 3 äquivalent ist. Die Erfindung ist nicht auf die speziellen Ausführungs­ formen beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind verschie­ dene Ausführungsformen möglich.

Die Erfindung betrifft einen Mikrocomputer mit einem Generator (3) zur Erzeugung eines Unterbrechungssignales, das an eine Zentralprozessoreinheit (1) an vorbestimmten Zeitintervallen angelegt wird, und mit einem Überwachungszeitgeber (4), der durch ein durch die Zentralprozessoreinheit (1) in Antwort auf das Unterbrechungssignal erzeugtes Zurücksetzsignal - zurückgesetzt wird. Eine Unregelmäßigkeit wird auf der Basis des Zeitablaufes in dem Überwachungszeitgeber (4) ermittelt. Ein Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit (FWDT) zum Zurücksetzen des Überwachungszeitgebers während einer ersten Verarbeitung, der durch das Unterbrechungssignal eingeleitet wird, wird in einer Speichereinrichtung (2) gespeichert, die mit der Zentralprozessoreinheit (1) verbunden ist. Die Zen­ tralprozessoreinheit (1) erzeugt das Zurücksetzsignal in Antwort auf das gespeicherte Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit (FWDT) während einer zweiten Verarbeitung, deren Priorität kleiner ist als diejenige der ersten Ver­ arbeitung.

Claims (5)

1. Mikrocomputer mit einer Zentralprozessoreinheit (1), die ein Zurücksetzsignal erzeugen kann, einer Speicherein­ richtung (2), die mit der Zentralprozessoreinheit (1) verbun­ den ist, und einem Überwachungszeitgeber (4), der so angeordnet ist, daß er durch das von der Zentralprozessoreinheit (1) erzeugte Zurücksetzsignal zurückgesetzt wird und daß der eine Unregelmäßigkeit auf der Basis des Zeitablaufes in dem Überwachungszeitgeber (4) ermittelt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Einrichtung zum Speichern eines Kennzeichnungssignales bzw. Kennzeichnungsbits (FWDT) zum Zurücksetzen des Überwachungszeitgebers (4) in der Spei­ chereinrichtung (2) während einer ersten Verarbeitung, und eine Einrichtung zur Erzeugung des Zurücksetzsignales in Antwort auf das gespeicherte Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit (FWDT) während einer zweiten Ver­ arbeitung vorgesehen sind.

2. Mikrocomputer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Verhinderung der Erzeugung des Zurücksetzsignales, wenn das Kennzeichnungssignal bzw. Kenn­ zeichnungsbit (FWDT) einen ersten Wert annimmt, vorgesehen ist, daß die Einrichtung zum Speichern des Kennzeichnungssigna­ les bzw. Kennzeichnungsbits (FWDT) in der Speichereinrichtung (2) das Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit (FWDT) auf einen zweiten Wert während der ersten Verarbei­ tung einstellt, und daß die Einrichtung (3) zur Erzeugung des Zurücksetzsignales das Zurücksetzsignal erzeugt, wenn das Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit (FWDT) den zweiten Wert annimmt.

3. Mikrocomputer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungszeitgeber (4) ein zweites Zurücksetz­ signal erzeugt, wenn der Zeitablauf in dem Überwachungs­ zeigeber (4) erfolgt, und daß die Einrichtung zur Ermittlung einer Unregelmäßigkeit auf das zweite Zurücksetzsignal an­ spricht, um zu bewirken, daß die Zentralprozessoreinheit (1) zurückgesetzt wird.

4. Mikrocomputer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zähler (6) zum Zählen der Anzahl der Zeiten, zu de­ nen die Zentralprozessoreinheit (1) in Antwort auf das zweite Zurücksetzsignal zurückgesetzt wird, ein Reservekreis (7) und eine Schalteinrichtung (8) vorgesehen sind, und daß der Zäh­ ler (6) bewirkt, daß die Schalteinrichtung (8) die nachfol­ gende Steuerung auf den Reservekreis (7) umschaltet, wenn er die Anzahl der Zeiten, zu denen die Zentralprozessoreinheit (1) zurückgesetzt wird, zählt, bis eine vorbestimmte Anzahl er­ reicht ist.

5. Mikrocomputer mit einer Zentralprozessoreinheit (1), die ein Zurücksetzsignal erzeugen kann, einer mit der Zentral­ prozessoreinheit (1) verbundenen Speichereinrichtung (2), ei­ nem Generator (3) zur Erzeugung eines Unterbrechungssignales an vorbestimmten Zeitintervallen und zum Anlegen desselben an die Zentralprozessoreinheit (1), wobei die Zentralprozessor­ einheit (1) das Zurücksetzsignal in Antwort auf das Unterbre­ chungssignal erzeugt, und einem Überwachungszeitgeber (4), der so angeordnet ist, daß er durch das durch die Zentralpro­ zessoreinheit (1) erzeugte Zurücksetzsignal zurückgesetzt wird und daß er eine Unregelmäßigkeit auf der Basis des Zeit­ ablaufes in dem Überwachungszeitgeber (4) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Speichern eines Kenn­ zeichnungssignales bzw. Kennzeichnungsbits (FWDT) zum Zurück­ setzen des Überwachungszeitgebers (4) während eine er­ ste Verarbeitung in Antwort auf das Unterbrechungssignal ein­ geleitet wird, in der Speichereinrichtung (2) vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung zur Erzeugung des Zurücksetzsignales in Antwort auf das gespeicherte Kennzeichnungssignal bzw. Kennzeichnungsbit (FWDT) während einer zweiten Ver­ arbeitung vorgesehen ist, deren Priorität kleiner ist als diejenige der ersten Verarbeitung, die durch das Unterbrechungssignal eingeleitet wird.