DE3145080A1 - Freiprogrammierbare steuerung, regelung - Google Patents

Freiprogrammierbare steuerung, regelung

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DE3145080A1 DE19813145080 DE3145080A DE3145080A1 DE 3145080 A1 DE3145080 A1 DE 3145080A1 DE 19813145080 DE19813145080 DE 19813145080 DE 3145080 A DE3145080 A DE 3145080A DE 3145080 A1 DE3145080 A1 DE 3145080A1
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine freiprogrammierbare Steuerung, Rege-
  • lung, deren Anwender-Programm mit dem ausführenden Rechner erstellt und getestet werden kann.
  • Der Anwender kann dadurch ohne ein zusätzliches Programmiergerät das Anwender-Programm erstellen und im Betrieb variieren und testen.
  • Es sind freiprogrammierbare Steuerungen, Regelungen bekannt, bei denen mittels Interpreter vorbereitete Standard-Programm-Routinen aufgerufen werden. Es handelt sich dabei um wenige leistungsfähige Makro-Befehle. Die Programmierung in Assembler und die Erstellung eigener Standard-Programm-Routinen ist meist nicht vorgesehen. Die Erstellung und Prüfung der Programme mit dem ausführenden Rechner selbst ist nur in aufwendigen\ Versionen möglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine freiprogrammierbare Steuerung, Regelung mit Einchip-Mikrorechnern zu realisieren, die die Verwendung von Standard-Programm-Routinen und Assembler-Befehlen zuläßt und die Erstellung und Testung des Programmes mit dem ausführenden Rechner erlaubt. Die für die Programme notwendige Festlegung einer BUS-Struktur für Einchip-Mikrorechner-Systeme wurde durch P 31 32 929.2 vorgenommen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Rechner ein Einchip-Mikrorechner verwendet wird, dessen Befehlsspsicher die Standard-J rogramm Routinen, Befehls-Interpreter, Prüfprogramme und die Initialisierung der Haupt-, Interrupt-Programme und deren Abschluß enthält, und die individuellen Anwenderprogramme in einem scilreib-, les- und löschbaren Festwertspeicher außerhalb des Einchip-Mikrorechners durch Aufruf der Standard-Programm-Routinen des Einchip-Mikro rechners gebildet und gespeichert werden, wobei die Anwender-Programme durch definierte Einsprung-Adressen die im Einchip-Mikrorechner begonnenen Haupt-, Interrupt-Programme fortsetzen und am Ende der Anwender-Programme durch definierte Aussprung-Adressen zum Einchip-Mikrorechner diese Haupt-, Interrupt-Programme im Einchip-Mikrorechner abschließen, wobei die Anwender-Programme aus mindestens 3 verschiedenen Programmarten bestehen können, einem Interrupt-Programm höchster Priorität, da; die seriellen Schnittstellenß Zeitgeber bedient, einem Interrupt-Programm geringer Priorität, welches zyklisch aufgerufen wird und der Abarbeitung zyklischer Programm-Routinen, wie logische Verknüpfung der Eingänge und Ausgänge, Erfassung und Verarbeitung von Meßwerten usw vornimmt und dem Hauptprogramm, das kurzzeitig unterbrechbar ist, wobei in den Standard-Programm-Routinen, die im Anwender-Program<n aufgerufen werden durch 2 Register der Ort des Ergebnisses dieser Standard-Programm-Routinen markiert wird und vor jedem Aus sprung dieser Routinen durch einen bedingten Sprung-Befehl mit dem zugehörigen Merker eine Prüfroutine an jede Standard-I'rogramm-Routine :gefügt werden kann, welche das Ergebnis der Routine zur Prüfung der Anwender-Programme bei Bedarf ausgibt.
  • Die Umschaltung von Ausführung zu Prüf-Betrieb des Rechners geschieht dergestalt, daß ein Merker gesetzt wird, der vor jedem Aussprung der Standard-Programm-Routinen durch einen bedingten Sprungbefehl eine Prüfroutine an jede Standard-Programm-Routine anfügen kann, welche das Ergebnis der Routine in Abhängigkeit eines vorgewählten Entscheidungsmerkmals bei Bedarf zur Prüfung ausgibt.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, die Leistungsfähigkeit freiprogrammierbarer Steuerungen und Regelungen zu erhöhen und Standard-Programm-Routinen der Steuer-, Meß- und Regeltechnik in Einchip-Mikrorechnern anbieten zu können, die sowohl in komplexen Rechnersystemen als auch in Minimal-Systemen verwendbar sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden beschrieben.
  • Eine freiprogrammierbare Steuerung, Regelung, bei der die Anwender-Programme im ausführenden Rechner erstellt und getestet werden können, besteht aus Tastatur, Anzeige für den Dialog mit dem Bedienenden, Singänge, Ausgänge, dem Einchip-Mikrorechner mit Standard-Programm-Routinen z.B. in einem 8049-Einchip-Mikrorechner und einem externen, schreib-,les-,löschbaren Speicher mit z.B 2 K Byte Anwender-Programm in einem 2816 EEPROM-Speicher. Die Tastatur und die Anzeige ist unter Umständen bei der Ausführung der erstellten Programme entbehrlich. Der Einchip-Mikrorechner enthält die Standard#Prograrnir#Routinen, den Befeh]s-Inlterpreter zum Aufruf und zur Programmierung der einzelnen Makrobefehle im Anwenderspeicher, dem Befehls-Tnterpreter zum Aufruf und zur Programmierung der Assembler-Befehle im Anwenderspeicher, das Prüfprogramm zur Anzeige der Ergebnisse von Makro- und Assemibler-Befehlen, die Initialisierung der Haupt-, Interrupt-Programme und deren Abschluß.
  • Die Haupt- und Interrupt-Programme des Einchip-Nikror<chners werden bei den Start- und Interrupt-Adressen begonnen. Die für diese Programme notwendigen Initialisierungen werden durch Befehle im Befehisspeicher des Einchip-Mikrorechners vorgenommen. Durch Sprung-Befehle am Ende dieser Initialisierung werden die Programme im Anwenderspeicher fortgesetzt. Die Fortsetzung ist nur abhängig von den im Anwenderspeicher programmierten Standard-Proëramm-Routinen und Assembler-Befehlen. Das Ende der Anwender-Programme wird durch Rücksprung-Befehle im Anwender-Programm an definierte Anfangsadressen beendet.
  • Mit den im Einchip-Mikrorechner befindlichen Interpretern werden die Standard-Programm-Routinen und Assembler-Befehle in den Anwenderspeicher programmiert.
  • Die Prüfung der Anwender-Programme geschieht durch Setzen des Merkers F1 im 8049-Einchip-Mikrorechner zum Beispiel. Mit diesem Merker wird durch den bedingten Sprungbefehl JF1 an das Ende jeder Standard-Programm-Routine eine Prüf-Routine angefügt, welche die Ergebnisse der Routine anzeigen kann. Der Prüf-Routine kann per Tastatur ein Entscheidungs-Merkma1 genannt werden, so daß z.B. die Anzeige der Ergebnisse einzelner Standard-l-'rogramm-Aufrufe mit bestimmten Breakpoint-Adressen vorgenommen wird. In allen ~Anderen Fällen wird zwar die Prüf-Routine an die Standard-Routine angefügt, nachdem das Entscheidungs-Merkmal jedoch nicht übereinstimmt, wird die Anzeige der Ergebnisse dieser Standard-Programm-Routinen übersprungen. Die Anzeige der Prüfroutine beschränkt sich auf deilnierle Ergebnisse der Standard-Programm#ufrufe. Dies ist möglich, nachdem diese Ergebnisse durch 2 Register in jeder Standard-Programm-Routine markiert sind.

Claims (15)

  1. Patentansprüche i) /t#"reiprogrammierbare Steuerung, regelung, deren hnwender-Programm mit dem ausführenden Rechner erstellt und getestet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Rechner ein Einchip-Mikrorechner verwendet wird, dessen Befehlsspeicher die Standard-Programm-Routinen, Befehls-Interpreter, rüfprogramme und die Initialisierung der Haupt-, Interrupt-Programme und deren Abschluß enthält, und die individuellen Anwenderprogramme in einem schreib-, les- und löschbaren Festwertspeicher außerhalb des Einchip-Mikrorechners durch Aufruf der Standard-Programm-Routinen des Einchip-Mikrorechners gebildet und gespeichert werden, wobei die Anwender-Programme durch definierte Einsprung-Adressen die im Einchip-Mikrorechner begonnenen Haupt-, Interrupt-Programme fortsetzen und am Ende der Anwender-l'rogramme durch definierte Aussprun-Adressen zum Einchip-Mikrorechner diese Haupt-, Interrupt-Programme im Einchip-Mikrorechner abschließen, wobei die Anwender-Programme aus mindestens 3 verschiedenen Programmarten bestehen kon#nen,einem Interrupt-,rogramm höchster iriorität, das die seriellen Schnittstellen, Zeitgeber bedient, einem Interrupt-Programm geringer Priorität, welches zyklisch aufgerufen wird und der Abarbeitung zyklis<ber Programme Routinen, wie logische Verknüpfung der Eingänge und Ausgänge, Erfassung und Verarbeitung von Meßwerten usw vornimmt und dem Hauptprogramm, das kurzzeitig unterbrechbar ist, wobei in den Standard-Programm-Routinen, die im Anwender-Programm aufgerufen werden durch 2 Register der Ort des Ergebnisses dieser Standard-Programm-Routinen markiert wird und vor jedem Aus sprung dieser Routinen durch einen bedingten Sprung-Befehl mit dem zugehörigen Merker eine Prüfroutine an jede Standard-Programm-Routine angefügt werden kann, welche das Ergebnis der Routine zur Prüfung der Anwender-Programme bei Bedarf ausgibt.
  2. 2) Freiprogrammierbare Steuerung, Regelung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Einchip-Ysikrorechner der 8049-Familie die Standard-Programm-Routinen im internen Befehlsspeicher enthält und das Anwendungsprogramm in einem erlernen S ROM-Speicher gespeichert ist, dessen Adressen an den internen Befehlsspeicher des Einchip-Mikrorechners anschließen.
  3. 3) Freiprogrammierbare Steuerung, Regelung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Einchip-Mikrorechner der 8051-Familie die Standard-Yrogrramm-Routinen im internen Befehlsspeicher enthält und das Anwendungsprogramm in einem externen EE.»ROM-Speicher gespeichert ist, dessen Adressen an'den internen Befehisspeicher des Einchip-Mikrorechners anschließen.
  4. 4) Standard-Programm-Routinen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Register, welche die Markierung der Ergebnisse einer Standard-Programm-Routine vornehmen,auch zur Initialisierung dieser Routine verwendet werden, wobei die Daten dieser Register nur jeweils bis zum Ende jeder Routine verwendet werden.
  5. 5) Umschaltung v-ln Au:.führungs- zu Prüf-Betrieb des freiprogrammierten Rechners dadurch gekennzeichnet, daß ein Merker gesetzt wird, der vor jedem Aussprung der Standard-Programm-Routinen durch einen bedingten Sprungbefeltl eine Prüfroutine an jede Standard-Programm Routine anfügen kann, welche das Ergebnis der Routine in Abhängigkeit eines vorgewälten Entscheidungs-Merkmals bei Bedarf zur Prüfung ausgibt.
  6. 6) Standard-Programm-i#outinen nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekenazeich net, daß der Merker, der den bedingten Sprung-Befehl zum Anfügen der Prüf-Routine auslöst, unabhängig vom Haupt-, Interrupt-Programm und vom sogenannten Stack-Speicher ist.
  7. I) Merker nach Anspruch 1, 5 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der 8049-Familie als Einchip-Mikrorechner der Merker F 1 und der bedingte Sprung-Befehl "JF 1" verwendet wird.
  8. 8) Prüfprogramm nach Anspruch 1, 5, 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfprogramm nur dann die Ergebnisse einzelner Standard-Programm-Routinen ausgibt, wenn ein eingegebenes Entscheidungs-Merkmal diesen Standari-Pro£ramm-Aufruf ausgewählt hat.
  9. 9) Aufruf des Prüfprogramms nach Anspruch 1, 5, 6, 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zusätzlichen Assenbler-Befehlen im Anwendungsprogramm das Prüfprogramm durch denselben bedingten Sprung-Befehl aufgerufen wird und der Rücksprung unabhängig von den vorangegangenen Assembler-Befehlen auf einer beliebigen vorgebbaren Stack-Zeiger-Ebene erfolgen k;tnn.
  10. 10) Prüfprogramm nach Anspruch 8 und 9 dadurch gekennzeichnet, daß als Entscheidungsmerkmal zur Ausgabe der Ergebnisse einzelner Standard-Programm-Aufrufe sogenannte Breakpoint-Adressen verwendet werden.
  11. 11) Aufruf des zyklischen Interrupt-Programms durch einen externen Interrupt-Eingang nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf der Wartezeit einer externen monostabilen Kippstufe, die vom Rechner getriggert wurde, der externe Interrupt-Eingang erneut betätigt wird.
  12. 12) Aufruf von zwei verschiedenen Interrupt-Programmen mit einem externen Interrupt-Eingang nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn im Interrupt-Programrn die monostabile Kippstufe nachgetriggert und bei Vorliegen des zyklischen Interruptes durch die monostabile Kippstufe diese Interrupt-Quelle durch dieses Nachtriggern aufgehoben wird1 so daß mit dem nachfolgenden Sprung-Befehl "Springe wenn weiterhin Interrupt" zwei unabhängige Interrupt-I>rogra#me mit einem externen Interrupt-Anschluß möglich sind.
  13. 13) Fortsetzung des Hauptprogramms nach Anspruch 2 über die Grenzen des internen Befehlsspeichers des Einchip-Mikrore chners hinaus, dadurch gekennzeichnet, daß vor Aufruf einer Standard-Programm-Routine des Einchip-Mikrorechners 8049 im Ansenderprogramm ein Bankumschalt-Befehl "SEL MBO" vorangestellt ist, der erst zusammen mit dem Standard-Programm-Aufruf-Befehl "call" ausgeführt wird und den Rücksprung in den Befehlsspeicher des Einchip-Mikrorechners durch Bank-Umschaltung vornimmt.
  14. t4) Fortsetzung der Interrupt-Programme nach Anspruch 2 über die Grenzen des internen Befehlsspeichers des Einchip-Mikrorechners der 8049-Familie hinaus, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussprung von der Interrupt-Initialisier-Routine des Einchip-Mikrorechners zur Interrupt -Anwender-Rou tine durch den Interrupt-Programm-Rücksprung-Befehl "RETR" vorgenommen wird, indem der Stack-Zei ger um eins erh~iht wird und in dioeo Stnck-Atirenon die Einriprung-Adresse des Anwender-Programmes gespeichert wird, wodurch ein Bankumschalt-Befehl "SEL M;B " im Anwender-Programm erst wirksam wird und das anschließende Anwender-Program durch eine vorangegangene Interrupt-Sperrung ein nicht unterbrechbares Interrupt-Programm bleibt.
  15. 15) Freiprogrammierbare Steuerung, Regelung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein Einchip-Mikrorechner ohne internen Befehlsspeicher verwendet wird und die Standard-Pro gramm-Routinen in einem zusätzlichen, externen Festwertspeicher gespeichert sind.
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