DE3012425A1 - Fehlergesicherte einrichtung zur benutzung eines digitalen rechners - Google Patents

Fehlergesicherte einrichtung zur benutzung eines digitalen rechners

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DE3012425A1 DE19803012425 DE3012425A DE3012425A1 DE 3012425 A1 DE3012425 A1 DE 3012425A1 DE 19803012425 DE19803012425 DE 19803012425 DE 3012425 A DE3012425 A DE 3012425A DE 3012425 A1 DE3012425 A1 DE 3012425A1
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Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen digitalen Rechner, der zum Steuern der Arbeitsweise einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges benutzt wird, und insbesondere auf eine fehlergesicherte Einrichtung zur Benutzung bei einem solchen digitalen Rechner.
In jüngster Zeit wurden mit einem gespeicherten Programm versehene digitale Rechner in großem Umfange bei verschiedenen Steuersystemen benutzt. Ein solches Steuersystem hat sich als vorteilhaft dann herausgestellt, wenn mehrere intellektuelle Steuerungen ausgeführt werden können, jedoch ist er einer Steuerprogrammunterbrechung ausgesetzt, die eine Beendigung einer Programmdurchführung infolge von Störungen, wie von äußerem Rauschen, bewirkt, wenn er bei einem Kraftfahrzeug zum Steuern der Arbeitsweise der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
Pig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines typischen, einen digitalen Rechner enthaltenden Steuersystems. Das Steuersystem umfaßt eine Steuereinheit 4, die Steuerungen nach Maßgabe von Programmbefehlen ausführt, die in einem Speicher 5 gespeichert sind. Die Steuereinheit 4- ist gewöhnlich so ausgelegt, daß sie Mehrfachoperationen durchführt, wobei Unterbrechungssignale benutzt werden, die von Unterbrechungssignalgeneratoren erzeugt werden können. Obwohl in Pig. 1 drei Unterbrechungssignalgeneratoren 1 bis 3 gezeigt sind, die jeweils unterschiedliche Arten von Unterbrechungssignalen S,,, S2 und
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S, erzeugen, kann selbstverständlich irgendeine gewünschte Anzahl von Unterbrechungssignalgeneratoren vorgesehen sein. Die Steuereinheit 4 kann von einem Mikrocomputer gebildet son, der die Unterbrechungssignale Sx,, S2 und S^ empfängt, um die jeweiligen Steuerprogramme 51» 52 und 53 auszuführen, die in dem Speicher 5 gespeichert sind, und erhält kein Unterbrechungssignal, um wiederholt das Steuerprogramm 5^ auszuführen, das einer Grundarbeit (BGJ) zugeordnet ist.
Um die Ausführung der Steuerprogramme zu prüfen, kann versucht werden, ein Prüfsignal für einen jeden Programmteil zu erzeugen, jedoch erfordert ein solcher Versuch einen sehr komplizierten Signalprozessor, um viele Unterbrechungen durchführen zu können.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine fehlergesicherte Einrichtung zur Benutzung bei einem einen Rechner enthaltenden Steuersystem zu schaffen, das die Programmausführung überwacht und eine automatische ITotfallverarbeitung durchführt.
Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung wird eine fehlergesicherte Einrichtung zur Benutzung in einem digitalen Rechner geschaffen, der einen Mikroprozessor umfaßt, wobei mindestens ein erstes Programm zum Vornehmen einer Unterbrechung und ein zweites Programm zum Ausführai einer Grundarbeit vorgesehen sind. Das erste Programm umfaßt einen Programmteil, das den Mikroprozessor veranlaßt, ein Notfallentscheidungssignal mit einem ersten Pegel zu erzeugen. Das zweite
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Programm umfaßt einen Programmteil zum Ändern des Notfallentscheidungssignals auf seinen zweiten Pegel. Es ist eine Einrichtung zum Ausführen einer Notfallverarbeitung vorgesehen,wenn die Zeitdauer, während der das Notfallentscheidungssignal auf dem ersten oder zweiten Pegel gehalten wird, einen bestimmten Wert übersteigt.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Uhteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen, einen Rechner enthaltenden Steuersystems,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines einen Rechner enthaltenden Steuersystems,mit einer fehlergesicherten Einrichtung, die erfindungsgemäß ausgebildet ist, und
Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile wie in Fig. 1 angeben, erzeugt die Steuereinheit 4 ein Notfallentscheidungssignal S^,, das niedrige und hohe Pegel hat und- an eine Notfallentscheidungsschaltung 6 gegeben wird, die an ihrem Ausgang ein Notfallsignal Sc erzeugt, wenn die Zeitdauer, während der das Notfallentscheidungssignal S^ auf seinem niedrigen oder hohen Pegel gehalten wird, einen bestimmten
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Wert übersteigt, d.h., wenn irgendein anormaler Betriebszustand in dem Steuersystem auftritt. Die Notfallentscheidungsschaltung 6 kann z.B. aus einer Auflade- und Entladeeinrichtung gebildet sein, die sich mit einer bestimmten Zeitkonstanten auflädt und entlädt, sowie aus einer Yergleichseinrichtung, die ein Notfallsignal Sc erzeugt, wenn das Ausgangssignal der Auflade- und Entladeeinrichtung oberhalb eines ersten bestimmten Pegels oder unterhalb eines zweiten bestimmten Pegels liegt, der niedriger als der erste bestimmte Pegel ist.
Das Ausgangssignal der Notfallentscheidungsschaltung 6 wird an eine Notfallverarbeitungsschaltung 7 gegeben,. Die Notfallverarbeitungsschaltung 7 spricht auf ein Notfallsignal S1- an, um eine Notfallverarbeitung durchzuführen, die allein oder in Kombination folgende Schritte umfassen kann: (1) Rücksetzen der Steuereinheit 4-,
(2) Beenden der Ar.beitsweise der Steuereinheit 4 und
(3) Betätigen einer Alarmeinrichtung 8, wie z.B. eines Alarmsummers, einer Alarmlampe oder dergleichen, um das Auftreten des anormalen Betriebszustandes anzugeben.
Das beim Auftreten eines Unterbrechungssignals S,, auszuführende Programm 51 hat an seinem oberen Teil einen Programmteil 51', um das Notfallentscheidungssignal S^ auf seinen hohen Pegel zu ändern. Das die Grundarbeit ausführende Programm 54- hat an seinem Endteil einen Programmteil 54·' ■> um das Notfallentscheidungssignal S^ auf seinen niedrigen Pegel zu ändern.
Anhand des in Fig. 5 gezeigten 3?lußdiagramms wird jetzt
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die Arbeitsweise der Erfindung erläutert. Der Block F. des Flußdiagrammes wird als dessen Start gextfählt, wenn der Speiseschalter geschlossen wird und die Steuereinheit 1 kein Unterbrechungssignal empfängt. Der nächst e Block F~ in dem Flußdiagramm gibt die Durchführung der Grundarbeit (BGJ) an, die schematisch bei 54 in dem Programmspeicher 5 dargestellt ist. Nach Ausführung der Grundarbeit nach Maßgabe des Blocks Fo des Flußdiagrammes wird das Notfallentscheidungssignal S^ auf seinen niedrigen Pegel beim Block F^ des Flußdiagramms geändert. Das heißt, das Notfallentscheidungssignal S^ wird auf seinen niedrigen Pegel bei jeder Beendigung der Grundarbeit geändert. Die den Blöcken F2 und F, des Flußdiagrammes zugeordneten Programmteile sind nach Art einer Schleife miteinander verbunden, so daß sie wiederholt ausgeführt werden können, bis der Speiseschalter geöffnet wird.
Wenn irgendein Unterbrechungssignal von den Uhterbrechungssignalgeneratoren 1 bis 3 zugeführt wird, wird der Block F^ als Start des Flußdiagramins ausgewählt. Der nächste Block Fi- des Flußdiagramms gibt die Ausführung einer Routine an, um zu bestimmen, ob das zugeführte Signal das Unterbrechungssignal S^, ist, das von dem ersten Unterbrechungssignalgenerator 1 zugeführt wird. Wenn es dieses ist, geht die Steuerung zum Block Fn über den mit JA bezeichneten Programmzweig über, wobei in diesem Block die Unterbrechung 1 reserviert ist. Im anderen Fall geht die Steuerung vom Block F1- längs der mit NEIN bezeichneten -^rogrammverzweigung zum Block Fg über, in dem eine Routine ausgeführt wird, um zu bestimmen, ob das zugeführte Signal das Unterbrechungssignal S2 ist, das von dem zweiten Unterbrechungssignalgenerator 2 zu-
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geführt wird. Wenn dasUnterbrechungssignal Sp der Steuereinheit 4· zugeführt wird, geht die Steuerung zum Block Fg über den mit JA bezeichneten Programmzweig über, wobei in diesem Block die Unterbrechung 2 reserviert ist. Wenn ein Unterbrechungssignal S^ von dem dritten Unterbrechungssignalgenerator 3 der Steuereinheit 4- zugeführt wird, geht die Steuerung über den mit KEIN bezeichneten Programmzweig zum Block Fq über, wo die Unterbrechung 3 reserviert ist. Bei der Beendigung dieser Routinen geht die Steuerung zum Block F,,q über, in dem eine Routine ausgeführt wird, um zu bestimmen, ob irgendeine Unterbrechung behandelt wird. Venn dieses der Fall ist, wird die Verarbeitung der Unterbrechung beim Block F^* beendet. Wenn keine Unterbrechung verarbeitet wird, geht die Steuerung zum Block F^2 über, in dem eine Routine durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob die Unterbrechung 1 mit dem höchsten Prioritätspegel reserviert ist. Wenn die Unterbrechung 1 reserviert ist, gelangt die Programmsteuerung nacheinander zu den Blöcken Fx,^ bis F^q des Flußdiagrammes. Sonst geht die Steuerung zum Block Fp0 über, in dem eine Routine durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob die Unterbrechung 2 reserviert ist, die die zweite Priorität hat. Wenn dieses der Fall ist, gelangt die Programmsteuerung nacheinander zu den Blöcken F2^ bis F2^ des Flußdiagrammes. Andernfalls geht die Steuerung zum Block F2,-, über, in dem eine Routine ausgeführt wird, um zu bestimmen, ob die Unterbrechung 3 mit der dritten Priorität reserviert ist. Wenn die Unterbrechung 3 reserviert ist, gelangt die Programmsteuerung nacheinander zu den Blöcken Fpo bis F^ des Flußdiagrammes. Andererseits wird die Unterbrechungsverarbeitung beim Block F5^, beendet. Bei der Be-
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endigung der Routine beim Block iVini ^26 0<ier ^33 die Steuerung zum Block i1^ zurück. Wenn alle reservierten Unterbrechungen verarbeitet sind, wird die Unterbrechungsverarbeitung beim Block I^ beendet.
Der Block i1.^ gibt den Zustand an, daß die Unterbrechung 1 verarbeitet wird. Nach dieser Angabe geht die Steuerung vom Block H1^0 längs der mit JA bezeichneten Programmverzweigung zum Block Έ^ über, bis die Angabe beim Block F^q gelöscht wird. Der Block ~S^ gibt die Löschung der Unterbrechungsannahmeverhinderung an, damit die anderen Unterbrechungen 2 und 3 reserviert werden können, obwohl diese nicht verarbeitet werden, bis die Unterbrechungsannahme am Block I1^r7 verhindert wird. Wenn verschiedene Arten von Unterbrechungen häufig auftreten, ist es unerwünscht, irgendeine Unterbrechung zu ignorieren, was gegenüber einem herkömmlichen, einen Mikrocomputer enthaltenden Steuersystem vorteilhaft ist, bei dem jede Unterbrechung verhindert wird, nachdem eine Unterbrechung einmal aufgetreten ist, bis die Unterbrechung beendet ist. Beim Block Έ^^ wird das Notfallentscheidungssignal S1, auf seinen hohen Pegel geändert, der beibehalten wird, bis das Notfallentscheidungssignal S^ auf seinen hohen Pegel beim Block Ε-? nach der Beendigung der Unterbrechungsverarbeitung geändert wird. Der Block ϊ1.,- gibt die Ausführung der Unterbrechungsroutine an, die dem Unterbrechungssignal S^ entspricht. Die Steuerung geht vom Block ]? ^ zum Block I1^r7 über, bei dem eine Routine durchgeführt wird, um irgendeine Unterbrechung zu verhindern. Dann geht die Steuerung zum Block ]? ο über, bei dem die Reservierung der Unterbrechung 1 gelöscht wird, und danach zum Block F.q, bei dem die Unterbrechungsangabe gelöscht wird.
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Die Reihe von Blöcken I^ bis F2^ xm^ d:5-e Reihe von
Blöcken 3?00 bis Έ-,-, sind im wesentlichen gleich der 28 33
Reihe von Blöcken I". ^ bis I1^q mit der. Ausn ahme, daß die Steuereinheit 4 die Unterbrechungsroutine entsprechend dem Unterbrechungssignal S2 oder S, ohne Änderung des Motfallentscheidungssignals S^ auf seinen hohen Pegel ausführt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit 4- einen Mikroprozessor mit einem digitalen Ausgang zur Aufnahme des Hotfallentscheidungssignals S^ enthalten. Um jede Unterbrechung zu reservieren, kann ein Bit des Speichers als eine Entscheidungsflagge benutzt werden. So wird z.B. der Zustand, bei dem die Unterbrechung reserviert ist, aurch eine binäre 1 angegeben, und der Zustand, bei der die Reservierung der Unterbrechung gelöscht wird, wird durch eine binäre O angegeben. In gleicher Weise kann ein Bit des Speichers zum Bestimmen, ob die Unterbrechung verarbeitet wird, benutzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem ändert sich das Wotfallentscheidungssignal S^, zwischen seinen hohen und niedrigen Pegeln abwechselnd, wenn Unterbrechungssignale in geeigneter Weise an die Steuereinheit gegeben werden, und das Steuerprogramm in geeigneter Weise ausgeführt wird. Wenn jedoch das Steuerprogramm z.B. während der Ausführung der Unterbrechung 1 aus irgendwelchen Gründen anhält, werden die durch die Blöcke F^r7 und JB1Q angegebenen Programmteile nicht ausgeführt. Die Unterbrechungsannähme wird daher im erlaubten Zustand gehalten und die Angabe des Zustandes, daß die Unterbrechung 1 ausgeführt wird, wird nicht gelöscht
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gehalten, so daß die Programmsteuerung immer zum Block F^. weitergelangt. Gleiche Zustände treten auf, wenn das Steuerprogramm während der Ausführung der Unterbrechung 2 oder 3 anhält. Dadurch wird das No tfallentscheidungssignal S^, auf dem Pegel gehalten, der auftritt, wenn das Programm anhält. Wenn, das Steuerprogramm während der Ausführung der Grundarbeit anhält, wird das Notfallentscheidungssignal S^ auf seinem hohen Pegel gehalten, der beim Block JF^t- eingestellt wird.
Diese anormalen Zustände können durch Benutzung, der Notfallentscheidungsschaltung 6 erfaßt werden, die ein Notfallsignal Sj- erzeugt, wenn das Notfallentscheidungssignal auf seinem einen Pegel während einer Zeitdauer gehalten wird, die länger als ein bestimmter Wert ist.
Das erfindungsgemäße Steuersystem umfaßt eine Einrichtung zum Erfassen anormaler Zustände, bei denen das Steuerprogramm während einer Unterbrechungsverarbeitung oder einer Durchführung der Grundarbeit anhält, um eine Notfallverarbeitung durchzuführen, wie ein Rücksetzen der Steuereinheit, damit eine Verschlechterung der Arbeitsweise des Steuersystems verhindert wird. Die anormalen Zustände, die das erfindungsgemäße Steuersystem erfassen kann, umfassen die Fälle, bei denen keine Unterbrechung angenommen wird, selbst wenn die Steuereinheit irgendein Unterbrechungssignal empfängt, wenn die Steuereinheit nicht in geeigneter Weise infolge von zeitlichen Schwierigkeiten in den Registern und Signalleitungen weiterschreitet, und wenn häufige Unterbrechungen auftreten, um eine Ausführung der Grundarbeit infolge &s Auftretens anormaler Zustände in der von
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dem Steuersystem zu steuernden Einrichtung zu verhindern, wie infolge ungewöhnlich hoher Drehzahlen der Brennkraftmaschine.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit besonderen Ausführungsbeispielen erläutert wurde, sind selbstverständlich viele Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen für den Fachmann sofort zu erkennen. Diese Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen fallen daher alle unter den allgemeinen Erfindungsgedanken, wie er durch die Patentansprüche umrissen ist.
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Claims (6)

  1. P *.T E N TA N WA LT E
    A. GRUNECKER
    DtPL tPJfi
    H. KINKELDEY
    Ml INC.
    W. STOCKMAIR
    PTX ING - AeE ICALTECH)
    K. SCHUMANN
    Dft RER NAT. - DIPU-PHVS
    P. H. JAKOB
    DtPU-ING.
    G. BEZOLD
    DH REaNAT- WPL-CHEM
    NISSMi MOTOR COMPAQ, LIMITED
    2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Xokohama-shi,
    Kanagawa-ken, Japan
    8 MÜNCHEN
    MAXIMILIANSTRASSE
    51. März 1980 P 14- 928
    Eehlergesicherte Einrichtung zur Benutzung
    eines digitalen Rechners
    Patentansprüche
    lehlergesicherte Einrichtung zur Benutzung eines digitalen Rechners mit einem Mikroprozessor, einem
    Programmspeicher, in dem mindestens ein erstes Programm gespeichert ist, um eine Unterbrechung vorzunehmen, und ein zweites Programm gespeichert ist, um
    eine Grundarbeit durchzuführen, gekennzeichnet durch:
    a) einen Programmteil in dem ersten Programm, damit
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    TEUSFON (O8D) Q0 2B6a
    TELEX Ο5-29 38Ο
    TELEGRAMME MONAPAT
    TELEKOPIERER
    der Mikroprozessor (4) ein Notfallentscheidungssignal mit einem ersten Pegel erzeugt,
    b) einen Programmteil in dem zweiten Programm zum Indern des Notfallentscheidungssignals auf seinen zweiten Pegel,
    c) eine auf das Ausgangssignal des Mikroprozessors (4-) ansprechende erste Einrichtung (6) zum Erzeugen eines ITo tf all signals, wenn die Zeitdauer, während der das Notfallentscheidungssignal auf dem ersten oder zweiten Pegel gehalten wird, einen bestimmten Wert überschreitet, und
    d) eine auf das Notfallsignal von der ersten Einrichtung (6) ansprechende zweite Einrichtung (7) zum Durchführen der Notfallverarbeitung.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner mehrere, in dem ersten Programmspeicher (5) gespeicherte erste Programme hat und daß nur eines der ersten Programme einen Programmteil zum Ändern des Notfallentscheidungssignals auf seinen ersten Pegel hat.
  3. 3- Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Unterbrechung während der Verarbeitung einer Unterbrechung auftritt, wobei die weitere Unterbrechung nach der Beendigung der einen Unterbrechung angenommen und durchgeführt wird.
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    3012A25
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (7) zum Zurücksetzen des Rechners auf das Notfallsignal anspricht.
  5. 5- Einrichtung nach einem der Ansprüche Λ "bis 3, dadurch gekennzeichn et, daß die zweite Einrichtung (7) zum Beenden der Arbeitsweise des Rechners auf das Notfallsignal anspricht.
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche Λ bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (7) zum Erzeugen eines Alarms auf das Notfallsignal anspricht.
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