RU1797122C - Устройство дл перезапуска и контрол электропитани микроЭВМ - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в микропроцессорных системах дл  контрол  системного канала работы ЭВМ в реальном масштабе времени при включени х и сбо х питани . Цель изобретени  - повышение достоверности работы устройства. С помощью входных сигналов-осуществл етс  контроль работы системного канала микро- ЭВМ. Данные сигналы обрабатываютс  с помощью трех элементов ИЛИ-НЕ, первого элемента НЕ и триггера, запускающего од- новибратор. Наличие высокого уровн  на выходе одновибратора свидетельствует об исправной работе микроЭВМ, индицируемое с помощью второго элемента НЕ индикатором . В программном режиме, при сбо х в системном канале, указанный триггер устанавливаетс  в одно из устойчивых состо ний . На выходе одновиорэтора по вл етс  низкий уровень, разрешающий проведение перезапуска микроЭВМ. Перезапуск осуществл етс  с помощью двух двоичных счетчиков , дешифратора, двух элементов ИЛИ, элемента задержки, двух триггеров и формирователей . Причем при сбо х в системном канале осуществл етс  заданное число перезапусков микроЭВМ без сброса в начальное состо ние узлов и блоков микропроцессорной системы. Контроль уровней завышени  или занижени  напр жени  питани  микроЭВМ осуществл етс  блоком контрол  напр жени , в состав которого вход т источник опорного напр жени , два компаратора, элемент И-НЕ, элемент НЕ, оптоэлектронный коммутатор и элемент задержки . При этом осуществл етс  необходима  последовательность формировани  сигналов аварийного останова дл  микро- ЭВМ, имеющей системный канал О-шины, при включени х и сбо х питани  и сбо х системного канала. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. О -ч ю ю

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в микропроцессорных системах дл  контрол  работы микроЭВМ в реальном масштабе времени при включени х и сбо х питани .

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности работы устройства.

На фиг,1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг.2-4 - временные диаграммы работы устройства при включении и сбое напр жени  питани , работы элементов синхронизации записи и чтени  устройства и контрол  программного режимам перезапуска микроЭВМ.

Устройство содержит входы 1-8 устройства , второй элемент ИЛИ-НЁ 9, первый элемент НЕ (инвертор) 10, третий элемент ИЛИ-НЕ 11, первый счетчик 12, дешифратор 13, первый элемент ИЛИ-НЕ 14, первый резистор 15 делител  напр жени , источник 16 питани , блок 17 контрол  напр жени , второй резистор 18 делител  напр жени , второй элемент задержки 19, элемент И-НЕ 20, первый-третий элементы ИЛИ 21, 22 и 23, первый элемент задержки 24, второй триггер 25, второй счетчик 26, первый формирователь 27 сигнала останова, выход 28 аварии источника питани  устройства, первый триггер 29, четвертый элемент ИЛИ 30, второй формирователь 31 сигнала останова, выход 32 сигнала аварии сетевого питани  устройства, третий триггер 33, одновибра- тор 34, второй элемент НЕ (инвертор) 35, индикатор 36.

Блок 1-7 контрол  напр жени  содержит компараторы 37 и 38, источник 39 опорного напр жени , элемент И-НЕ 40, оптоэлект- ронный коммутатор 41, элемент НЕ (инвертор ) 42, элемент задержки 43.

При необходимости согласовани  входов 1 ...5 устройства с сигналами системного канала микроЭВМ могут быть использованы буферные элементы с открытым коллектором (на фиг.1 данные элементы не указаны). При этом выходы данных элементов через резистор пор дка 2...3 кОм должны соедин тьс  с напр жением питани  +5 В. Данное напр жение формируетс  на втором выходе источника Т6 питани , на вход которого поступает, например, сетевое напр жение , равное +27 В, Стабилизатор напр жени  +5 В источника 16 может быть реализован в виде простого параметрического стабилизатора с конденсатором пор дка 15.,,,100 мкФ на выходе или с использованием микросхемы 142ЕНЗ, Потребление по цепи +10 В, формируемое на первом выходе источника 16, не превышает 0,03 А. Стабилизатор напр жени  +108 также может быть реализован в виде простого параметрического стабилизатора мли с использованием микросхемы 142ЕНЗ. В зависимости от типа примененной элементной базы и соответственно потреблени  устройства возможны и другие варианты построени  источника 16.

В качестве формирователей 27,31 могут быть использованы повторители 564ПУ4 или сдвоенный инвертор, выполненный на транзисторной матрице 1НТ251, В качестве инвертора 35 может быть использована микросхема 564ЛН2 или инвертор, выполненный также на микросхеме 1НТ25Л.

Индикатор 36 представл ет собой последовательнуга цепочку из светодиода типа АЛ307Б и резистора, причем первый вывод резистора величиной пор дка 500 Ом

соедин етс  с источником питани  +5 В, второй вывод резистора соедин етс  с анодом светодиода, катод которого  вл етс  входом индикатора 36, Компараторы 37, 38 могут быть выполнены на операционных

усилител х 154УД1, причем на инвертирую- щем и неинвертирующих входах данных усилителей устанавливаютс  равные по величине резисторы пор дка 30 кОм. Источник 39 выполнен в виде двух резистивных

5 делителей напр жени , которые формируют опорные напр жени  Uimax 5,5 В и L)2min 4,5 В, В качестве оптоэлектронного коммутатора 41 использован оптоэлектрон- ный коммутатор логических сигналов

0 249ЛП1Б, В качестве одновибратора (ждущего мультивибратора) с перезапуском использована микросхема 564АГ1. Длительность импульса одновибратора выбираетс  равной (0,1...0,6) Ттаймера, где

5 Ттаймера - период следовани  сигнала таймера МПВСН, поступающего на вход 4 устройства . Причем Ттаймера. 50...250 МС. Величины резисторов 15, 18 равны 10,0...15,0 кОм. Элемент задержки 24 может

0 быть реализован в виде интегрирующей цепочки ..

Посто нна  времени элемента 24 равна 4...6 мс. Врем  задержки сигнала элементом 43 при включении питани  и по влении на

5 его выходе сигнала логической единицы составл ет 10...12 мс. Врем  задержки нулевого входного сигнала элементом 43 (при по влении на его входе нулевого потенциала ) составл ет примерно 51 мкс, т.е. врем 

0 задержки элемента 43 различно дл  прохождени  сигналов логического нул  и логи- .ческой единицы.

Устройство обеспечивает перезапуски контроль микроЭВМ, имеющим системный

5 канал, совместимый с каналом передачи информации шины микроЭВМ Электроника 60 (Электроника 81 Б, КМ 1801ВМ1, КМ1801 ВМ2, КМ1801 ВМЗ, 1806ВМ2. 1806ВМЗ), который  вл етс  упрощенным вариантом ин0 терфейса Обща  шина (ТОСТ 26765.51-86). Входы 1...5 и выходы 28, 32 устройства подключаютс  к системному каналу согласно таблице.

На вход 6 поступает сетевое напр же5 ние посто нного тока. По входу 7 сигналом логического нул  может осуществл тьс  блокировка (отключение) работы микроЭВМ без отключени  напр жени  сетевого питани . Данный вход может использоватьс  также дл  подключени  дополнительных

сигналов исправности узлов микропроцессорных систем. На вход 8 поступает напр жение питани  +5 В микроЭВМ (контролируемое напр жение).

Устройство работает следующим образом .

После подачи сетевого напр жени  и по влени  напр жений питани  на выходе источника питани  16 на выходе элемента И-НЕ 20 формируетс  сигнал логической единицы, который производит начальную установку узлов устройства (фиг.2). При этом на выходе триггеров 25,29 формируютс  сигналы логического нул , на выходах счетчиков 12, 26 устанавливаютс  также сигналы логического нул . На выходах 28,32 формируютс  сигналы аварийного останова в виде логического нул , что соответствует активному уровню шины микроЭВМ. Как только напр жение питани  микроЭВМ. на входе 8 достигнет рабочего уровн , на входах 1.-..3 по в тс  сигналы логической единицы , а на входе 4 - сигнал от таймера. При этом на выходе блока 17 через врем , определ емое посто нной времени элемента задержки 43, по витс  сигнал логической единицы. При наличии такого же сигнала с выхода элемента задержки 19 на выходе элемента И-НЕ 20 по витс  сигнал логического нул  и прекращаетс  начальна  установка всех узлов устройства..

Одновременно с по влением выходного сигнала с выхода 28 микроЭВМ вырабатывает дл . системного канала сигнал МУСТН низкого уровн , по которому производитс  начальна  установка.всех устройств , подключенных к каналу. Этот сигнал вырабатываетс  при каждом включении питани  по сигналу МАИПН. При этом независимо от потенциала на входе 5 устройства , на входе сброса счетчика 12 устанавливаетс  сигнал логического нул .и данный счетчик производит пересчет количества импульсов сигнала на входе 4. При поступлении четвертого импульса сигнала МПВСН на входе 4 на втором выходе дешифратора t3 по вл етс  сигнал логической единицы, устанавливающий триггер 25 в состо ние логической единицы, и сигнал МАИПН на выходе 28 становитс  пассивным (высоким). Одновременно включаетс  индикатор 36. На сн тие сигнала МАИПН микроЭВМ отвечает сн тием сигнала МУСТН и ожидает сн тие сигнала МАСПН «а выходе 32, который становитс  пассивным по наличию шестого импульса сигнала на входе 4. При этом сигналом логической единицы с выхода дешифратора 13 триггер 29 устанавливаетс  в нулевое состо ние. После сн ти  сигнала МАСПН выполн етс 

микропрограмма выбора режима пуска и микроЭВМ переходит к выполнению микропрограммы , соответствующей выбранному режиму работы. Т.е. при установке сигнала 5 логической единицы на входе 5 микроЭВМ переходит к выполнению рабочей программы (программный режим). При наличии сигнала логического нул  на входе 5 микроЭВМ переходит в режим св зи с пультовым тер0 миналом,

При завышении (занижении) напр жени  питани  микроЭВМ или пропадании сигнала на входе 6 (фиг.2) происходит обе- сточивание излучающего диода оптоэлект5 ронного коммутатора 41 и на его выходе через врем  не более 0,1 мс по вл етс  нулевой потенциал,который обеспечивает установку активного уровн  сигналов на выходах 28, 32 устройства. Причем при по0  влении активного уровн  сигнала МАСПН микроЭВМ переходит на выполнение микропрограммы обработки сбо  питани . Значение времени обработки данной микропрограммы не превышает 4 мс (дан5 ное врем  определ етс  временем задержки элемента.24), после чего производитс  установка триггера 25 в состо ние логического нул  и по вление низкого уровн  сигнала МАИПН на выходе 28. Далее вновь

0 микроЭВМ производит сброс всех узлов, подключенных к системному каналу, и прекращает свою работу. Т.е. в течение времени пор дка S...7 мс источник 16 питани  и источник питани  микроЭВМ должны со5 хранить на своих выходах рабочие напр жени  питани . При этом индикаци  работы микроЭВМ на индикаторе 36 отсутствует. Если рабочие напр жени  микроЭВМ восстанов тс  в диапазоне, определ емом на0 пр жени ми на выходах источника 39 опорного напр жени , то на выходах компараторов 37, 38 формируютс  сигна- . лы логической единицы, определ емые напр жением питани  данных компараторов,

5 что приводит к наличию нулевого потенциала на выходе элемента И-НЕ 40, Через излучающий диод коммутатора 41 протекает ток и на выходе данного коммутатора по вл етс  сигнал логического нул . На выходе блока

0 17 присутствует сигнал логической единицы . При по влении завышенного (заниженного ) напр жени  питани  микроЭВМ относительно выходных сигналов источника 39 опорного напр жени  на выходе компа5 ратора 37(38) по вл етс  сигнал логического нул ; что приводит к по влению сигнала высокого уровн  на выходе элемента И-НЕ 40. Т.е. излучающий.диод оптоэлектронного коммутатора 41 обесточиваетс . На выходе . коммутатора 41 по вл етс  сигнал логической единицы, а на выходе блока 17 сигнал логического нул , что приводит к установке начального состо ни  узлов устройства и отключению, как указывалось выше, микро- ЭВМ,

При наличии рабочих напр жений питани  микроЭВМ и установке на входе 5 сигнала МОСТН, соответствующего низкому уровню, микроЭВМ переходит в режим св зи с пультовым терминалом, МикроЭВМ считывает состо ние регистров данных и состо ни  пультового терминала и клавиатуры . Данное обращение к внешним устройствам происходит в цикле считывани . Т.е. в системном канале присутствует сигнал МДЧТН, поступающий на вход 3 устройства . Сигнал записи МДЗПН, поступающий на вход 1 устройства, отсутствует (в системном канале устанавливаетс  сигнал логической единицы). Сигнал МДЗПН мо- жет стать активным, в данном случае, только при работе системного канала в режиме пр мого доступа, длительность которого не превышает 3...4 мкс. Однако при работе в режиме пр мого доступа по активному (низ- кому) уровню сигнала МПЗН на входе 2 запрещаетс  прохождение сигналов МДЗПН и МДЧТН на входы триггера 33, что приводит к установке данного триггера в одно из устойчивых состо ний (фиг.З). Запуск одно- вибратора 34 не производитс  и на входе элемента ИЛИ 23 присутствует сигнал логического нул . С выхода элемента ИЛИ 23 поступает сигнал логической единицы, запрещающий работу счетчика 12, чем блоки- руетс  перезапуск ммкроЭВМ. При по влении на входе 5 сигнала МОСТН с уровнем логической единицы на выходе элемента УШИ-НЕ 14 по вл етс  сигнал логического нул , что приводит к наличиютакого же сигнала на входе сброса двоичного счетчика 12 и происходит перезапуск микро- ЭВМ, При выполнении рабочей программы (программный режим работы микроЭВМ) в системном канале происходит обращение микроЭВМ к различным блокам и устройствам микропроцессорной системы в целом. Т.е. происходит чередование циклов записи и считывани  информации (занесение в регистры , считывание из регистров и т.п.). Длительность разнесенных по времени сигналов МДЗПН, МДЧТН составл ет, примерно , 1... 1,5 мкс. Частота следовани  сигналов МДЧТН составл ет, примерно, 50...400 кГц. Частота следовани  сигналов МДЗПН обын- но в 3...10 раз ниже. Частота следовани  данных сигналов определ етс  рабочей частотой ммкроЭВМ, видом и объемом рабочей программы, Т.е. при выполнении рабочей программы на входы триггера 33

поступают последовательности сигналов записи и считывани . Наличие данных сигналов приводит к переключени м триггера

33. запуску и перезапуску одновибраторэ

34. Причем запуск и перезапуск одновибратора 34 осуществл етс  как по положительному (из нул  в единицу) , так и по отрицательному (из единицы в нуль) перепаду напр жени  триггера 33. На выходе одновибратора 34 по вл етс  устойчивый сигнал логической единицы, блокирующий перезапуск микроЭВМ. Сигнал с выхода одновибратора 34 через элемент ИЛИ 30 поступает на вход инвертора 35, включающего индикатор 36. Устойчивое свечение индикатора 36 указывает на выполнение рабочей программы и на отсутствие зависаний и сбоев в работе микроЭВМ.

Следует отметить, что при работе микроЭВМ в программном режиме могут возникать услови  прерывани , обработка которых не предусмотрена стандартным математическим обеспечением. К таким услови м (фатальным или сбойным состо ни м) относ тс  двойна  ошибка при обращении к системному каналу, ошибка при передаче вектора прерывани , ошибка во врем  регенерации пам ти, зависание системного канала ,

В данных ситуаци х микроЭВМ типа Электроника 60 и Электроника 81 Б переход т в режим св зи с пультовым терминалом . Т.е. начинают считывать, как указывалось выше, состо ни  регистров данных и состо ни  пультового терминала и клавиатуры. Поскольку в составе бортовых микропроцессорных систем такие устройства отсутствуют, то микроЭВМ прекращает выполнение рабочей программы и продолжает работу в режиме св зи с пультовым терминалом, что приводит к отсутствию сигнала МДЗПН и цикла записи. При этом триггер 33 устанавливаетс  в одно из устойчивых состо ний. На выходе одновибратора 34 по вл етс  нулевой потенциал, разрешающий работу счетчика 12, Наличие нулевого потенциала на выходе одновибратора 34 в программном режиме свидетельствует о наличии фатальной ситуации в системном канале, прекращении выполнени  рабочей программы или отказе микро- ЭВМ,

Если в течение времени, соответствующего t 3 Ттаймера чередование сигналов МДЗПН и МДЧТН не возобновл етс , то сигналом с первого выхода дешифратора 13 производитс  установка триггера 29 в нулевое состо ние и, соответственно, формирование выходного сигнала МАСПН на выходе 32. При этом микроЭВМ переходит на подпрограмму обработки прерывани  по сбою питани . Одновременно происходит наращивание состо ни  счетчика 26 на единицу. Далее четвертым импульсом сигнала таймера со второго выхода дешифратора 13 подтверждаетс  наличие уровн  логической единицы на выходе триггера 25 и, соответственно , наличие пассивного (высокого) уровн  сигнала МАИПН на выходе 28. Одновременно в течение времени-ц Ттаймера, т.е. в течение времени между по влением на входе 4 четвертого и п того импульсов сигнала МПВСН обеспечиваетс  загорание индикатора 36 по сигналу со второго выхода дешифратора 13, поступающего через элемент ИЛ И 30 на вход инвертора 35.

Шестым импульсом сигнала таймера с третьего выхода дешифратора 13 сигналом логической единицы производитс  установка триггера 29 в состо ние логической единицы , что соответствует наличию высокого - уровн  на выходе формировател  31 и выходе 32 устройства. По вление высокого уровн  сигнала МАСПН свидетельствует о нормальном состо нии сетевого питани , и микроЭВМ вновь переходит к выполнению микропрограммы пуска с последующим выполнением рабочей программы. При этом не производитс  операци  сброса в начальное состо ние блоков и узлов микропроцессорной системы, что позвол ет сохранить, например, в ОЗУ текущую информацию и в целом повысить помехозащищенность и достоверность системы в целом. Наличие перезапуска без сброса в начальное состо ние блоков и узлов микропроцессорной системы фиксируетс , как указывалось выше, счетчиком 26 путем наращивани  его состо ни , т.е. счетчик 26 подсчитывает количество данных перезапусков.

Количество перезапусков выбираетс  экспериментально, в зависимости от особенностей работы микропроцессорной системы и равным п , где К - целое число. На фиг.4 приведена временна  диаграмма работы узлов устройства дл  К 1. В данном случае при выполнении второго перезапуска и по влении активного уровн  на зыхо- де 32 устройства на выходе счетчика 26 по вл етс  сигнал логической единицы, который через элемент 21 и элемент задержки . 24 производит установку триггера 25 в состо ние логического нул , что приводит, как указывалось выше, к по влению активного уровн  сигнала МАИПН на выходе 28 устройства, а также сигнала МУСТН на выходе микроЭВМ, по которому осуществл етс  сброс в начальное состо ние узлов микропроцессорной системы. Сброс производитс  в течение одного периода сигнала

таймера МПВСН. Одновременно осуществл етс  сброс (установка начального состо ни ) счетчика 26. Далее сигналом со второго выхода дешифратора 13 производитс  установка триггера 25 и сигнала МАИПН в состо ние логической единицы. Операци  сброса узлов, подключенных к системному каналу микроЭВМ, прекращаетс  и по установке триггера 29 в состо ние логической единй0 цы, что соответствует пассивному (высокому ) состо нию сигнала МАСПН на выходе 32 устройства; микроЭВМ вновь переходит к выполнению микропрограммы пуска с по- следуйщим выполнением рабочей програм5 мы. Если микроЭВМ не переходит к выполнению рабочей программы и при этом осуществл етс  процесс перезапуска, то осуществл етс  периодическое загорание индикатора 36 в течение времени ti

0. Ттаймера с паузой t2 7Ттаймера, что свидетельствует об отказе работы микропроцессорной системы. Следует отметить, что при отладке рабочей программы на микроЭВМ в режиме св зи с пультовым терминалом,

5 т.е. при пошаговом ее выполнении, в устройстве обеспечиваетс  индикаци  выполнени  отдельных команд программы. Фор мул а изобретени  1. Устройство дл  перезапуска и контро0 л  электропитани  микроЭВМ, содержащее источник питани , первым выходом соединенный с входом рабочего питани  блока контрол  напр жени , три триггера, два элемента ИЛИ, первый элемент НЕ, эле5 мент И-НЕ, выходом подключенный к первому входу первого элемента ИЛИ, первый элемент ИЛИ-НЕ и два формировател  сигнала останова, причем первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с инверсным

0 выходом первого триггера, отличаю- щ е ее   тем, что, с целью повышени  достоверности работы устройства, в него введены два счетчика, дешифратор, индикатор, два элемента ИЛИ, два элемента задержки, од5 новибратор, второй элемент НЕ, два элемента ИЛИ-НЕ и делитель напр жени , причем выход первого счетчика соединен с входом дешифратора, первый выход которого подключен к первому входу второго

0 элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом сброса первого триггера, инверсный выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, вход сброса и выход которого соединены соответственно с инверс5 ным выходом второго триггера и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого через первый элемент задержки соединен с входом сброса второго триггера, выход третьего триггера через одновибра- тор соединен с первыми входами третьего и

четвертого элементов ИЛИ, входы сброса и установки третьего триггера соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ, первые входы которых подключены соответственно к выходу пер- вого элемента НЕ, а вторые входы  вл ютс  соответственно входами синхронизации записи и чтени  устройства, выход элемента И-НЕ соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, третий вход и выход третьего элемента ИЛИ подключены соответственно к выходу первого элемента ИЛИ-НЕ и входу сброса первого счётчика, вход индикатора через второй элемент НЕ подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с установочным входом второго триггера и вторым выходом дешифратора, третьим выходом соединенного сустановочным входом первого триггера, пр мые выходы пер- вого и второго триггеров соединены соответственно через второй и первый формирователи сигнала останова с выходами аварии сетевого питани  и источника питани  устройства, второй вход первого эле- мента ИЛИ-НЕ  вл етс  входом сигнала останова устройства и соединен через делитель напр жени  с входом втброго элемента задержки и входом сигнала блокировки устройства , средн   точка делител  напр же- ни  соединена с вторым выходом источника питани , вход сетевого питани  которого подключен к входу сетевого питани  устройства и входу сетевого питани  блока контрол  напр жени , вход контролируемого напр жени  питани  которого  вл етс  входом контролируемого напр жени  устройства , а выход соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента задержки , счетный вход первого счетчика  вл етс  входом сигнала прерывани  от таймера устройства.

2. Устройство по п.1, от л и ч а ю щ е е- с   тем, что блок контрол  напр жени  содержит два компаратора, источник опорного напр жени , элемент И-НЕ, опто- электронный коммутатор, элемент НЕ и элемент задержки, причем инверсный вход первого и неинверсный вход второго компараторов объединены и  вл ютс  входом контролируемого напр жени  питани  блока , вход источника опорного напр жени  и первые выводы напр жени  питани  компараторов объединены и  вл ютс  входом рабочего литани  блбка, вторые выводы напр жени  питани  компараторов соединены с общей шиной источника питани , неинверсный вход первого компаратора подключен к первому выходу источника опорного напр жени , второй выход которого подключен к..инверсному входу второго компаратора, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И-НЕ, соединенного выходом с катодом излучающего диода оптоэлектронного коммутатора, анод которого  вл етс  входом сетевого питани  блока, выход оптоэлектронного коммутатора через элемент НЕ соединен с входом элемента задержки, выход которого  вл етс  выходом блока.

Фиг. 2