Микроэвм

 

Изобретение относится к микроЭВМ, и может быть использовано для блока управления двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является разделение между отработкой программы в энергонезависимом ЗУ и отработкой программы в энергозависимом ЗУ. Технический результат достигается за счет того, что микроЭВМ содержит центральный процессор (ЦП), энергонезависимое ЗУ, энергозависимое ЗУ, схему контроля, блок ввода и вывода данных, средства для подавления сигналов контроля. В микроЭВМ возможны два рабочих состояния: в первом рабочем состоянии микроЭВМ отрабатывает программу, находящуюся в энергонезависимом ЗУ, а во втором рабочем состоянии - в энергозависимом ЗУ. 5 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к микроЭВМ. Из "Dattenblatt" ("Листок данных") МС 68 Г 333 TS/D фирмы "Моторола", 1992 г, уже известна микроЭВМ, которая помимо центрального процессора содержит программируемое, энергонезависимое ЗУ (ЭППЗУ, флэш-память), устройства ввода и вывода данных, схему контроля (сторожевой таймер) и энергозависимое ЗУ (кодовое ЗУ), в которое вводят программные данные, к которым может обращаться счетчик команд центрального процессора. Все названные устройства интегрированы на чипе. МикроЭВМ выполнена так, что может обращаться к программным данным, находящимся в программируемом, энергонезависимом ЗУ, и отрабатывать программу, находящуюся в энергозависимом ЗУ. В обоих случаях схема контроля активируется, т.е. необходимо обеспечить, чтобы при корректном выполнении программы схема контроля своевременно сбрасывалась, поскольку она иначе произведет сброс микроЭВМ. Недостаток этой микроЭВМ в том, что в результате произвольных изменений содержимого энергозависимого ЗУ (например, из-за помехового излучения, вызванного электромагнитной совместимостью) может возникнуть цикл, при котором схема контроля своевременно сбрасывается, хотя программа выполняется некорректно.

МикроЭВМ согласно изобретению с отличительными признаками основного пункта формулы имеет по сравнению с известной то преимущество, что в ней предусмотрено разделение между отработкой программы в программируемом, энергонезависимом ЗУ (режим ПЗУ) и отработкой программы в энергозависимом ЗУ (режим ЗУВП). Разделение состоит в том, что сброс схемы контроля во втором рабочем состоянии (режим ЗУВП) вообще невозможен. Сброс схемы контроля может происходить только в первом рабочем состоянии (режим ПЗУ). Возникновение обусловленного помехами цикла, при котором, несмотря на помехи выполнения программы, происходит своевременный сброс схемы контроля, тем самым затруднен.

Благодаря приведенным в зависимых пунктах формулы изобретения признакам возможны предпочтительные улучшения и усовершенствования указанной в основном пункте микроЭВМ.

Так, с одной стороны, предпочтительно, что выбор по меньшей мере двух рабочих состояний микроЭВМ происходит за счет декодирования адресного пространства. Благодаря этому затраты на программирование невелики. С другой стороны, предпочтительно, если выбор по меньшей мере двух различных рабочих состояний происходит за счет переключения режимов работы микроЭВМ. Благодаря этому достигается более эффективное разделение рабочих состояний, так что программист лучше контролирует их.

Далее особенно предпочтительно, что микроЭВМ содержит программный счетчик. Этот программный счетчик активируется по крайней мере тогда, когда микроЭВМ находится во втором рабочем состоянии (режим ЗУПВ). Благодаря программному счетчику, устанавливаемому при надлежащем выполнении программы каждый раз после определенного числа программных команд, возможен дополнительный контроль выполнения программы.

Далее предпочтительно, что в микроЭВМ содержатся средства, проверяющие показание программного счетчика и подавляющие подачу сигналов контроля, когда проверка счетчика дает некорректное выполнение программы. За счет этого практически исключено возникновение обусловленного помехами цикла, при котором несмотря на некорректное выполнение программы своевременно подаются сигналы контроля.

Для простой проверки показаний программного счетчика предпочтительно, что микроЭВМ содержит опорный счетчик, приращиваемый перед каждой проверкой показания программного счетчика, и средства, которые сравнивают актуальное показание программного счетчика с актуальным показанием опорного счетчика, причем при неодинаковых показаниях обоих счетчиков микроЭВМ регистрирует некорректное выполнение программы.

Для простой реализации подавления сигналов контроля целесообразно предусмотреть в микроЭВМ регистр конфигурации, в котором при смене рабочего состояния (с режима ПЗУ на режим ЗУПВ) устанавливается флаг, за счет чего электронное устройство включается таким образом, что блокирует линию передачи сигналов контроля.

Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых фиг. 1 - упрощенная блок-схема примера осуществления изобретения, фиг. 2 - блок-схема микроЭВМ согласно изобретению, фиг. 3 - более детальный фрагмент центрального процессора микроЭВМ согласно изобретению, фиг. 4 - первая структограмма (блок-схема) программы, выполняемой в микроЭВМ согласно изобретению, фиг. 5 - вторая структограмма программы, выполняемой в микроЭВМ согласно изобретению, фиг. 6 - третья структограмма программы, выполняемой в микроЭВМ согласно изобретению.

На фиг 1. к микроЭВМ 10 присоединен отладочный модуль 9. Соединение между микроЭВМ 10 и отладочным модулем 9 реализовано с помощью линии 8 для последовательной передачи данных. Линия 8 относится к области применения блоков управления. При этом для простоты у блока управления изображена только микроЭВМ 10. На этапе применения, включающем в себя отладку блока управления, необходимо, в частности, определить оптимальное выполнение программы для него. Для этого процесс выполнения программы блока управления иногда многократно изменяют. Последствия изменений определяют тогда путем тестовых прогонов программы. Изменения в процессе выполнения программы относятся преимущественно к ее определенным частям. Следовательно, нет необходимости вводить в ЗУ микроЭВМ каждый раз совершенно новую программу. Если блок управления или микроЭВМ блока управления имеет кодовое ЗУПВ, то оно может быть предпочтительно использовано для определенной области применения. В это кодовое ЗУПВ могут быть простым образом введены новые программы без необходимости проведения для этого длительных процессов программирования программируемых, энергонезависимых ЗУ. Конструкция такого блока управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) известна из уровня техники. Блок управления ДВС рассчитывает на основе входных величин двигателя, например, время впрыска и моменты зажигания для отдельных цилиндров. Расчет этих управляемых значений осуществляется по известным алгоритмам. Имеются, однако, различные возможности для алгоритмов расчетов. Для определения здесь оптимального алгоритма расчета для ДВС следует использовать описанную прикладную систему. При оптимизации процесса выполнения программы для блока управления пользователь пытается найти компромисс между точностью расчета управляемых значений и необходимой для этого потребностью во времени расчета.

Для достижения по возможности точных результатов расчета часто целесообразно использовать как можно большее число параметров ДВС (например, частоту вращения, нагрузку двигателя, температуру двигателя, температуру воздуха, напряжение аккумуляторной батареи и т.д.). С другой стороны, для расчета времени впрыска и моментов зажигания уже достаточны в качестве параметров нагрузки ДВС и частоты вращения. Часто первые управляемые значения рассчитываются уже по этим обеим величинам. Для введения в расчет других параметров часто осуществляют только поправку предварительно рассчитанных управляемых значений. Пример исполнения относится к поправке предварительно грубо рассчитанных управляемых значений угла опережения зажигания и времени впрыска для отдельных цилиндров 6-цилиндрового ДВС на основе температуры двигателя в качестве дополнительного рабочего параметра.

МикроЭВМ 10 блока управления имеет структуру, изображенную на фиг. 2, где поз. 11 обозначен центральный процессор микроЭВМ. Схема контроля 12 известна в литературе под названием "сторожевой таймер". Поз. 13 обозначено программируемое, энергонезависимое ЗУ, а поз. 14 - энергозависимое ЗУ (кодовое ЗУПВ), особенностью которого является то, что оно может иметь конфигурацию в качестве памяти программ для ЦП 11. Поз. 16 обозначен блок ввода и вывода данных, состоящий из устройства ввода и вывода данных и последовательного интерфейса.

На фиг. 3 изображен более детальный фрагмент ЦП 11. В нем предусмотрен регистр конфигурации 20, состоящий из определенного числа флагов. При этом следует особо выделить два флага. Флаг 21 устанавливается в том случае, когда микроЭВМ 10 находится в первом рабочем состоянии (режим ПЗУ), т.е. отрабатывает программу в энергонезависимом ЗУ 13. Если же, напротив, микроЭВМ 10 находится во втором рабочем состоянии (режим ЗУПВ), то флаг 21 не устанавливается. Сигнал, соответствующий состоянию флага 21, подается по линии 23 к первому входу вентиля И 24, а сигнал, соответствующий состоянию флага 22, подается ко второму входу вентиля И 24. Флаг 22 устанавливается с помощью подпрограммы микроЭВМ лишь на короткое время, а именно всегда в том случае, когда к схеме контроля 12 должен подаваться сигнал контроля. Этот сигнал может попасть к схеме контроля 12 лишь тогда, когда устанавливается флаг 21. В противном случае вентиль И 24 блокирует эти сигналы.

В схеме контроля 12 во время работы микроЭВМ 10 работает счетчик времени. Как только он будет переполнен, внутренняя логика схемы контроля вызовет сброс микроЭВМ 10. На фиг. 3 сигнал сброса подается по линии 18 к ЦП 11. Схема контроля 12 функционирует, следовательно, таким образом, что внутренний счетчик времени должен быть постепенно сброшен, прежде чем будет переполнен. Только если этот сброс происходит своевременно, не происходит сброса микроЭВМ 10. Поэтому программист должен побеспокоиться, чтобы при корректном выполнении программы произошел своевременный сброс схемы контроля 12. Для этого программист должен ввести в программу в определенных ее местах команды. Процесс выполнения программы более подробно поясняется ниже с помощью фиг. 4, 5 и 6.

Как показано на фиг. 4 после запуска 30 программы происходит инициализация микроЭВМ 10 на шаге 31. Блок опросов 32 запрашивают, присоединен ли отладочный модуль 9 к микроЭВМ 10. Если результат запроса гласит "да", то на шаге 33 программы в кодовое ЗУПВ 14 вводится прикладная программа. Если отделочный модуль 9 не был присоединен к микроЭВМ 10, то шаг 33 программы отсутствует. На шаге 34 тогда происходит регистрация рабочих параметров для процесса управления. При этом определяют, следовательно, частоту вращения и нагрузку двигателя. На шаге 35 рассчитывают затем на основе зарегистрированных рабочих параметров "частота вращения двигателя" и "нагрузка двигателя" приблизительные управляемые значения. На шаге 36 отрабатывается тогда прикладная программа, предварительно введенная в кодовое ЗУПВ 14. Затем на шаге 37 происходит выполнение управляющей программы. После этого первый цикл расчета закончен, и следующий цикл расчета начинается с шага 34.

На фиг. 5 изображена более подробная структрограмма прикладной программы. Поз. 40 обозначен вызов прикладной программы. Прежде всего на шаге 41 производят переключение рабочего состояния (с режима ПЗУ на режим ЗУПВ). При этом флаг 21 в регистре конфигурации 20 сбрасывается. После этого на шаге 42 происходит поправка первых управляемых значений (момент зажигания и время впрыска для цилиндра 1 ДВС) на основе дополнительной прикладной программы. После шага 42 на шаге 43 программный счетчик устанавливается на "1". Затем на шаге 44 происходит вызов подпрограммы для сброса схемы контроля 12. После этого вызова 44 подпрограммы происходит поправка управляемых значений 2 (момент зажигания и время впрыска для цилиндра 2 ДВС). Это подробно не показано на фиг. 5, поскольку практически шаги 42, 43, 44 повторяются. Наконец, после поправки управляемых значений 1-5 на шаге 45 происходит поправка управляемых значений 6. После этого на шаге 46 программный счетчик устанавливается заново, и на шаге 44 происходит вызов подпрограммы для сброса схемы контроля 12. Если эта подпрограмма отрабатывается корректно, то на шаге 47 происходит переключение с режима ЗУПВ на режим ПЗУ. Прикладная программа заканчивается с возвратом 48 к основной программе.

Подпрограмма, вызывающая сброс схемы контроля, поясняется ниже со ссылкой на сопроводительную фиг. 6. После вызова 49 подпрограммы на шаге 50 происходит переключение рабочего состояния микроЭВМ с режима ЗУПВ на режим ПЗУ. МикроЭВМ согласно настоящему изобретению содержит средства, которые при переходе микроЭВМ из второго рабочего состояния в первое устанавливают в регистре конфигурации (20) флаг (21), в результате чего вентиль И (24) блокирует линию (17) для передачи сигналов контроля к схеме контроля (12). Затем в блоке опросов 52 проверяют, показывает ли программный счетчик корректное выполнение программы. Для этого используют опорный счетчик, который при вызове прикладной программы на шаге 36 устанавливается на начальное значение и приращивается каждый раз при регенерации сторожевого таймера. Затем показания обоих счетчиков сравнивают между собой. Если они неодинаковы, то программа выполняется некорректно. Возможно также, что здесь происходит контроль дополнительного счетчика времени. Если показание программного счетчика в определенные промежутки времени не изменилось, то по этому можно заключить об ошибочном выполнении программы. Если в блоке опросов 52 констатируется корректное выполнение программы, то на шаге 53 происходит сброс схемы контроля 12. При этом в регистре конфигурации 20 на определенное время устанавливается флаг 22, а затем снова сбрасывается. Образующий таким образом импульс передается через вентиль И 24 и соединительную линию 17 к схеме контроля 12. После этого на шаге 54 происходит повторное переключение рабочего состояния микроЭВМ 10, а именно с режима ПЗУ обратно на режим ЗУПВ. Подпрограмма для сброса схемы контроля 12 заканчивается с возвратом 55. Если в блоке опросов 52 было зарегистрировано некорректное выполнение программы, то шаг 53 отсутствует, в результате чего не происходит сброса схемы контроля 12. Через короткое время схема контроля 12 полностью сбросит тогда микроЭВМ 10, с тем чтобы обеспечить надежное состояние.

МикроЭВМ 10 согласно изобретению дает не только преимущества для пользования блоками управления ДВС автомобилей. Надежная работа микроЭВМ обеспечивается всегда в тех случаях, когда она отрабатывает программу, находящуюся в кодовом ЗУПВ 14. Другим примером применения является программирование внутреннего программируемого, энергонезависимого ЗУ 13. Для этого также используется кодовое ЗУПВ 14, в которое вводят тогда алгоритм программирования. Программируемые данные передаются к микроЭВМ 10 от присоединенного к ней внешнего программатора. Если команда на циклический выход из режима ЗУПВ является мешающей, то за счет дополнительных аппаратных средств можно предусмотреть остановку схемы контроля 12. Так, например, во время программирования программируемого, энергонезависимого ЗУ 13 в режиме ЗУПВ схему контроля 12 можно было бы остановить посредством отдельного пина.

Для изобретения не является обязательным, чтобы отдельные устройства микроЭВМ были интегрированы на одном чипе. Они могут быть также размещены на отдельных чипах.

Для изобретения не является также обязательным, чтобы в микроЭВМ 10 было предусмотрено переключение рабочих состояний. Различение рабочих состояний может происходить, например, за счет кодирования адресов.

Кроме того, при регистрации некорректного выполнения программы после шага 52 можно как вариант вызвать также непосредственный сброс микроЭВМ 10.

Перевод надписей на сопроводительных чертежах Фиг. 4: 1 - запуск; 2 - инициализация; 3 - присоединен ли отладочный модуль; 4 - да; 5 - нет; 6 - ввод прикладной программы в кодовое ЗУПВ; 7 - регистрация рабочих параметров; 8 - расчет управляемого значения; 9 - прикладная программа; 10 - выполнение управляющей программы.

Фиг. 5: 1 - переключение на режим ЗУПВ; 2 - поправка управляемого значения 1; 3 - установка программного счетчика на 1; 4 - регенерация сторожевого таймера; 5 - поправка управляемого значения 6; 6 - установка программного счетчика на 6; 7 - переключение на режим ПЗУ.

Фиг. 6; 1 - переключение на режим ПЗУ; 2 - приращение опорного счетчика; 3 - корректно ли выполняется программа (одинаковы ли показания программного и опорного счетчиков)? 4 - да; 5 - нет; 6 - регенерация сторожевого таймера; 7 - переключение на режим ЗУПВ.

Формула изобретения

1. МикроЭВМ, содержащая центральный процессор, энергозависимое и энергонезависимое ЗУ, причем энергозависимое и энергонезависимое ЗУ могут использоваться в качестве ЗУ программ, благодаря чему в них из центрального процессора могут быть введены выполняемые программы, блок ввода и вывода данных и схему контроля, которая вызывает сброс микроЭВМ в том случае, когда по истечении заданного времени не получает сигнала контроля, отличающаяся тем, что в микроЭВМ возможны по меньшей мере два различных рабочих состояния, причем в первом рабочем состоянии микроЭВМ отрабатывает программу в энергонезависимом ЗУ, а во втором рабочем состоянии отрабатывает программу в энергозависимом ЗУ, причем микроЭВМ содержит средства для подавления сигналов контроля всегда активные в том случае, когда микроЭВМ находится во втором рабочем состоянии.

2. МикроЭВМ по п. 1, отличающаяся тем, что выбор по меньшей мере двух различных рабочих состояний микроЭВМ происходит за счет декодирования адресного пространства.

3. МикроЭВМ по п.1, отличающаяся тем, что выбор по меньшей мере двух различных рабочих состояний происходит за счет переключения режимов работы микроЭВМ.

4. МикроЭВМ по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что она содержит программный счетчик, активируемый по меньшей мере тогда, когда микроЭВМ находится во втором рабочем состоянии, и устанавливаемый при корректном выполнении программы каждый раз после определенной последовательности программных команд, и средства, которые проверяют показание программного счетчика и подавляют подачу сигналов контроля, когда проверка программного счетчика дает некорректное выполнение программы.

5. МикроЭВМ по п.4, отличающаяся тем, что она содержит опорный счетчик, приращиваемый перед каждой проверкой показания программного счетчика, и средства, сравнивающие фактическое показание программного счетчика с фактическим показанием опорного счетчика, причем при неодинаковых показаниях программного и опорного счетчиков микроЭВМ регистрирует некорректное выполнение программы.

6. МикроЭВМ по одному из пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что содержит центральный процессор (ЦП), в котором установлен регистр конфигурации, и средства, которые при переходе микроЭВМ из второго рабочего состояния в первое устанавливают в регистре конфигурации флаг, в результате чего вентиль И блокирует линию для передачи сигналов контроля к схеме контроля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6