Brevet FR2493004A1 — publié le 19820430

Microprocesseur à circuit de remise à l'état initial, La présente invention concerne un microprocesseur à circuit de remise à l'état initial fonctionnant par l'appli- cation de sa tension d'alimentation. On connaît par la demande allemande 29 36 683 un microprocesseur de ce type, pouvant être remis à l'état ini- tial quand apparaît la tension d'alimentation -après une pause de fonctionnement ou après une interruption de courte durée de l'alimentation déterminée par une perturbation- par l'in- termédiaire de son entrée de remise à l'état initial et de ma- nière à revenir à un état de départ défini permettant le déroulement de ses fonctions internes. Le processus de remise à l'état initial s'effectue dans ce cas essentiellement par l'application retardée à l'entrée de remise à l'état initial d'un potentiel de remise à l'état initial, le retard étant obtenu par le processus de charge d'un condensateur qui se décharge rapidement quand il y a suppression de la tension de fonctionnement. Mais l'inconvénient dans ce cas est que le signal de remise à l'état initial reste continuellement appliqué à l'entrée de remise à l'état initial pendant le fonctionnement normal du microprocesseur; un autre inconvé- nient essentiel étant qu'un court espace de temps fixe nécessaire à l'arrivée du potentiel de remise à l'état initial après la remontée de la tension d'alimentation est prédéter- miné par la constitution du circuit de charge du condensateur. L'invention part du fait connu que l'état de prépara- tion d'un signal de remise à l'état initial selon un retard défini après le départ de la montée de la tension d'alimenta- tion du microprocesseur peut provoquer des erreurs importantes et difficiles à reconnaître au début du fonctionnement du pro- gramme interne contenu dans le microprocesseur, alors que dans certaines circonstances le signal de remise à l'état initial devient alors efficace au moment, ou seulement à ce moment o -du fait de conditions de l'environnement et/ou d'un compor- tement irrégulier dans le temps de la montée de la tension d'alimentationil n'y a pas encore d'état de sortie en bonne forme nécessaire au déroulement correct des programmes internes. En particulier quand le microprocesseur est équipé d'un oscil- lateur pour obtenir le cycle de travail interne et/ou est cons- titué sous forme d'un élément d'horloge électronique destinée à déterminer le temps et à commander l'affichage du temps, il peut arriver que la montée de la tension d'alimentation soit arrêtée et que le signal de remise à l'état d'origine se termine avant que l'oscillateur soit parvenu à l'état station- naire de ses oscillations, la conséquence étant soit que la commande interne ne reçoit pas du tout le signal de remise à l'état initial, soit que le déroulement du programme interne et de ce fait la détermination du temps soient déjà démarrés avant que le fonctionnement stationnaire du circuit de conser- vation du temps soit atteint. Même quand le microprocesseur est constitué de ma- nière qu'après la montée de la tension d'alimentation, on puisse obtenir par des entrées manuelles ce que l'on appelle une remise à zéro maîtresse -c'est-à-dire une remise du program- me à son état initial- on court le danger que la manoeuvre du clavier soit effectuée à un moment erroné et qu'en même temps que la mise en fonctionnement du microprocesseur, apparais- sent des erreurs de déroulement de programme ou des erreurs de détermination du temps. Connaissant ces circonstances, l'invention a pour objet d'assurer avec un microprocesseur du type mentionné dans le préambule, même quand il est équipé d'un oscillateur sta- bilisé par quartz et oscillant relativement lentement, une remise à l'état initial favorable sur le plan énergétique et particulièrement fiable tout en n'ayant besoin que d'un circuit externe relativement réduit. Selon l'invention, ce problème est résolu essentiel- lement du fait que le microprocesseur pourvu d'un circuit de remise à l'état initial fonctionnant par application de sa tension d'alimentation est constitué de manière qu'un signal de remise à l'état initial dérivé de la tension d'alimentation soit envoyé par l'intermédiaire d'un étage de couplage à l'en- trée de remise à l'état initial du microprocesseur, cet étage pouvant être coupé en fonction des oscillations d'un oscillateur contenu dans le microprocesseur. Cette solution permet d'être certain qu'un signal de remise à l'état initial, stationnaire, agit sur le micro- processeur dès que la tension d'alimentation a monté suffisam- ment pour qu'il y ait interconnexion de l'étage de couplage -et de ce fait également déroulement de processus dans le microprocesseur lui-même- et reste présent pour avoir un effet stationnaire sur l'entrée de remise à l'état initial du micro- processeur jusqu'à ce que l'élément critique du microprocesseur du point de vue de son comportement dans le temps, à savoir l'oscillateur, atteigne un mode opératoire stationnaire et coupe l'étage de couplage; ce qui fait que pendant le fonctionnement du microprocesseur, l'entrée de remise à l'état initial n'est plus soumise à aucune action, ceci étant nécessaire au fonc- tionnement sans perturbations du microprocesseur. Comme la logique de remise à l'état initial dans le microprocesseur lui-même peut être déterminée par la présence du potentiel de remise à l'état initial à l'entrée de remise à l'état initial et le déroulement du programme interne par l'absence de ce potentiel de remise à l'état initial, on obtient une entrée très définie et sans perturbations au cours du fonctionnement régulier du microprocesseur pendant lequel les processus de remise à l'état initial sont effectués et l'oscillateur est démarré alors que le signal de remise à l'état initial est présent, mais pendant lequel le déroulement interne du program- me ainsi que la détermination continue du temps et la commande de l'affichage du temps ne sont démarrés que lorsqu'on atteint un état de sortie déterminant le mode de fonctionne- ment stationnaire (avec coupure du signal de remise à l'état initial du fait que l'oscillateur atteint un mode de fonction- nement stable). Selon l'invention, l'étage de couplage peut être commandé par l'intermédiaire du diviseur de fréquence monté à l'aval de l'oscillateur. Il peut alors être particulière- ment-avantageux de prévoir le diviseur de fréquence qui est en règle générale monté à l'aval de l'oscillateur à quartz -surtout quand il s'agit d'un microprocesseur pour pendules- de manière qu'il exerce une fonction de retard en ce qui concerne la coupure du potentiel de remise à l'état initial stationnaire à l'entrée de remise à l'état initial, dépendant du mode de fonctionnement stationnaire atteint par l'osc4l- lateur. On est ainsi assuré que les premières oscillations de départ de l'oscillateur ne provoquent pas la coupure de l'étage de couplage, mais qu'un nombre important de trains d'oscillations du signal de sortie de l'oscillateur, c'est- à-dire dépendant du rapport de division de la sortie, est dirigé vers l'étage de couplage. L'étage de couplage peut être réalisé de façon particulièrement simple et sous forme d'un circuit externe au microprocesseur quand il est constitué par le trajet émetteur-collecteur excité dans le sens de conduction d'un transistor bipolaire monté entre un pôle de tension de fonc- tionnement et l'entrée de remise à l'état initial. En vue d'obtenir une commutation définie permettant de couper le potentiel de remise à l'état initial station- naire en dépit de tensions sensiblement égales passant par l'étage de couplage électronique et les entrées et sorties du microprocesseur, il peut être avantageux de prévoir à l'avant de l'entrée de commande de l'étage de couplage un circuit dit élévateur de tension au moyen duquel l'étage de couplage peut être coimmuté. La sortie de 512 Hz du divi- seur de fréquence s'est avérée comme particulièrement avantageuse pour le fonctionnement d'un circuit élévateur de tension de ce type, en particulier quand il s'agit de circuits de commutation de pendules destinés à la commande d'affichages numériques du temps. Dans le cas o le micro- processeur est utilisé pour la commande d'un affichage par l'intermédiaire d'un circuit duplicateur de tension excité par le diviseur de fréquence, il est également possible dans le cadre de la présente invention de ne pas avoir recours à un circuit additionnel du microprocesseur pour l'excitation de l'étage de couplage du fait que cet étage de couplage est monté pour la coupure du potentiel de la remise à l'état initial stationnaire, après le circuit duplicateur de tension qui est constitué pour la commande de l'affichage. L'invention prévoit également de monter en parallèle à l'entrée de remise à l'état initial du microprocesseur un condensateur de retard qui peut être raccordé aux pâles de la tension de commande par l'intermédiaire du transistor et forme un circuit de retard avec une résistance à point de fonctionnement du transistor. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail au moyen d'un exemple de réalisation préféré et avec référence au dessin annexé qui est limité à l'essen- tiel. L'unique figure du dessin montre le circuit associé à un microprocesseur et représenté sous forme d'un schéma par blocs. Le microprocesseur I comprend un oscillateur 2 dont le comportement d'oscillation peut être stabilisé au moyen de la mise en circuit d'un quartz 3 en particulier quand le microprocesseur 1 est utilisé dans le domaine de la mesure du temps, par exemple pour la commande de l'affi- chage d'une pendule. A l'aval de l'oscillateur 2 est monté un diviseur de fréquence 4 dont on peuit prélever des trains d'impulsions dont les fréquences sont subdivisées par la fréquence de l'oscillateur en vue de la commande du fonc- tionnement interne du mircoprocesseur I ainsi que de cir- cuits et d'appareils externes. En particulier quand le micro- processeur I constitue un composant d'une pendule destiné à la commande de l'heure par cellules à cristaux liquides, le diviseur de fréquence 4 comprend habituellement une prise de 512 Hz qui excite par l'intermédiaire d'une sortie associée 6 du microprocesseur I un circuit duplicateur de tension permettant d'obtenir la tension de commande néces- saire à l'affichage par cristaux liquides. Le microprocesseur 1 est équipé d'un circuit de remise à l'état initial réagissant à l'application de sa tension d'alimentation 7 et se présentant sous forme d'un étage de couplage 8 par l'intermédiaire duquel une entrée de remise à l'état initial 9 du microprocesseur I est excitée au commencement du fonctionnement ou à la fin d'interruptions de la tension d'alimentation de manière à assurer des états de sortie définis pour son mode de fonctionnement, en parti- culier du point de vue du déroulement interne de la commande. Pour cette raison, et dans l'exemple de réalisation repré- senté sur le dessin, l'entrée de remise à l'état initial 9 est appliquée de façon stationnaire et par l'intermédiaire de l'étage de couplage 8 au pôle positif 10 de l'arrivée de la tension d'alimentation 7. Le fonctionnement interne du microprocesseur 1 est prévu de manière que lorsqu'il y a présence du potentiel de remise à l'état initial, la commande interne du commence- ment du programme se déroule de façon à démarrer quand le po- tentiel de remise à l'état initial est coupé,Simultanément, l'oscillateur 2 oscille également dès qu'apparaît ce signal de remise à l'état initial. Ce n'est que lorsque l'oscillateur 2 est parvenu véritablement à l'état d'oscillation (et a également fourni un nombre de trains d'impulsions tel que le diviseur de fréquence 4 qui est branché à la suite envoie pour la première fois un signal à la prise 5 déjà mentionnée), qu'apparaît à la sortie 6 un signal qui commute l'étage de couplage 8 de manière que soit mis fin à l'excitation de l'entrée de remise à l'état initial 9 et que de ce fait le microprocesseur 1 soit démarré. L'entrée de remise à l'état initial 9 reste donc excitée par l'intermédiaire de l'étage de couplage 8 jusqu'à ce que l'oscillateur 2 soit non seu- lement démarré mais soit également parvenu à un état de fonc- tionnement stable permettant d'être certain que grâce au diviseur de fréquence 4 qui est monté à sa suite, le signal de remise à l'état initial stationnaire qui suspend le dérou- lement interne des fonctions à l'état prêt à démarrer n'est coupé qu'après une durée déterminée, à savoir après l'écou- lement d'un nombre déterminé d'oscillations de l'oscillateur. L'étage de couplage 8 peut être fondamentalement réalisé en fonction des circonstances sous forme d'un commu- tateur numérique ou analogique (porte de transmission), ou simplement sous forme d'un trajet émetteur-collecteur 11 d'un transistor bipolaire 12. Une résistance de détermination du point de fonctionnement 15 montrée entre sa base 13 et le pâle opposé 14 de la tension d'alimentation (dans l'exem- ple de réalisation représenté: Vss en tant que connexion à la masse par rapport au pôle positif VDD de la tension de commande) applique à la base 13 le potentiel nécessaire à l'excitation du parcours émetteur-base dans le sens de la conduction, et de ce fait au fonctionnement par passage par le parcours collecteur-émetteur 11 lorsqu'apparaît la tension d'alimentation 7 aux pôles 10-14, provoquant ainsi l'excitation de l'entrée de remise à l'état initial 9. Lorsque l'oscil- lateur 2 oscille normalement, la tension du point de fonc- tionnement dynamique de la base 13 est superposée à une tension provenant de la sortie 6 du microprocesseur de ma- nière que le parcours émetteur-collecteur 11 du transistor 12 soit fermé également avec son parcours émetteur-base, c'est-à-dire que l'excitation de l'entrée de remise à l'état initial 9 soit désormais supprimée du fait du mode de travail du microprocesseur 1 qui devient stationnaire. En raison de la tension pulsante de la sortie 6 du micro- processeur alimentée par le diviseur de fréquence 4, on prévoit avantageusement à l'avant de la base 13 un conden- sateur de filtrage 16 empêchant toute excitation pulsée du transistor 12. Pour obtenir une caractéristique de commutation fortement montante de l'étage de couplage 8, on monte avan- tageusement à l'amont de celle-ci un circuit élévateur de tension 17, comme indiqué sur le dessin, le circuit 17 fonc- tionnant en principe comme les circuits duplicateurs de tension connus. Il est constitué essentiellement par un condensateur de couplage 18 dont l'une des armatures -tournée ici vers le point de jonction 19- est chargée de façon stationnaire à un potentiel déterminé, cette armature étant élevée à cette tension d'excitation lors de l'alimenta- tion de l'armature opposée- ici tournée vers la sortie 6 du microprocesseur. Le potentiel stationnaire au point de jonction 19 est déterminé, quand l'étage de couplage 8 est connecté, essentiellement par le potentiel de l'émetteur, et de ce fait par le potentiel VDD du pâle positif 10 (à savoir déduction faite de la chute-de tension par le trajet émetteur-base du transistor 12 excité dans le sens de la conduction) plus la baisse de tension directe par la diode de sortie 20. Lorsque l'étage de couplage 8 est fermé, le potentiel au point de jonctionFest déterminé par contre par le circuit série de la résistance 15 de détermination du point de fonctionnement dynamique du transistor et par la diode de sortie 20 d'une part, ainsi que par une diode d'alimentation 21 comprenant une résistance additionnelle 22 d'autre part, plus l'excursion de la tension provenant d'une excitation impulsionnelle du condensateur de couplage 18 par-la sortie 6 du microprocesseur raccordé au diviseur de fréquence 4. Tenant compte de l'effet de filtrage du condensateur 16, le circuit série est donc constitué de manière que cette excur- sion de la tension suffise pour une excitation de fermeture continue de la base 13 du transistor. Au démarrage du fonctionnement ou après une-défail- lance passagère de la tension d'alimentation 7, l'oscillateur 2 ne commence pas à travailler immédiatement, ce qui signifie qu'une excitation du transistor 12 de l'étage de couplage 8 par le microprocesseur 1 et par l'intermédiaire du circuit élévateur de tension 17 n'a pas encore lieu. Le transistor 12 est par contre raccordé par sa résistance 15 de manière que son parcours émetteur-collecteur 11 soit passant, et qu'à la suite d'une excitation stationnaire de l'entrée de remise à l'état initial 9 au moyen de la polarité positive de la tension d'alimentation 7, l'oscillateur 2 puisse osciller. Quand l'oscillateur 2 fonctionne suffisamment longtemps pour qu'une impulsion de sortie de polarité positive apparaisse à la prise 5 du diviseur de fréquence, le potentiel au point de jonction 19 du circuit élévateur de tension 17 et de ce fait le potentiel à la base 13 du transistor 12 est élevé par l'intermédiaire du condensateur de couplage 18, de sorte que le transistor 12 et de ce fait l'étage de couplage 8 se ferment brusquement et que l'excitation de l'entrée de remise à l'état initial 9 est supprimée, ce qui permet le fonction- nement stationnaire du microprocesseur 1. Le circuit éléva- teur de tension 17 peut être constitué par une partie d'une commande duplicatrice de tension d'un affichage 23, par exemple de signaux d'affichage numérique de l'heure, ce qui fait qu'il n'est pas nécessaire d'avoir recours à un circuit additionnel pour passer de façon fiable de la phase de pré- paration à la phase de fonctionnement du microprocesseur 1 par coupure du signal de remise à l'état initial stationnaire. Pendant le fonctionnement stationnaire> l'étage de couplage 8 n'a plus besoin de puissance car le transistor 12 reste excité de façon continue par l'intermédiaire de la sortie 6 du microprocesseur qui est excitée périodiquement par le diviseur de fréquence 4? par son parcours émetteurcollecteur 11 de résistance élevée, Grâce à la constante de temps de décharge du condensateur de filtrage 16 qui est monté en parallèle à la résistance 15, on peut prédéterminer des baisses de tension d'alimentation dont l'ordre de grandeur dans le temps ne suffit pas pour une nouvelle remise à l'état initial du microproces- seur 1, la durée de l'interruption de la tension d'alimenta- tion 7 étant telle que l'étage de couplage 8 s'ouvre lors- qu'apparaît à nouveau la tension d'alimentation 7 pour amener à nouveau le microprocesseur 1 à l'état de départ par l'in- termédiaire de son entrée de remise à l'état initial 9. Il peut être avantageux conme le montre le dessin de prévoir d'une façon connue en soi un condensateur de retard 24 en parallèle à l'entrée de remise à l'état initial 9, la valeur de la résistance 15 pouvant être réduite aux propor- tions désirées et la résistance additionnelle 22 pouvant être également de dimensions très petites -ou même complètement éliminée- tout en améliorant simultanément le fonctionnement du circuit de remise à l'état initial du point de vue d'une tension d'alimentation 7 de montée lente. En général, il faut une résistance 15 de valeur faible et il faut que la résis- tance effective du circuit élévateur de tension 17 soit de son côté de valeur faible par comparaison avec ladite résistance pour que le transistor 12 fonctionne de façon non équivoque en tant que commutateur, c'est-à-dire qu'il soit nettement passant ou à haute résistance en fonction de l'excitation da la sortie 6 du diviseur de fréquence. Il en résulte une petite constante de temps de l'élément RC constitué par la résistance 15 et par le condensateur de filtrage 16; l'exci- tation de remise à l'état initial prend donc très rapidement fin lorsqu'apparaît la tension d'alimentation 7 quand les impulsions à la sortie 6 du diviseur sont à la fréquence de répétition de 512 Hz, alors qu'elle ne se remet en place qu'avec beacoup de retard quand ce train d'impulsions de sortie disparaît. En particulier dans des cas d'utilisation dans lesquels la tension d'alimentation 7 monte lentement, il peut arriver lorsque les circonstances sont défavorables et du fait des oscillations d'un diviseur de fréquence dynamique 4 que les premières impulsions apparaissent déjà à la sortie 6 (et coupent le signal de remise à l'état initial) alors que la tension d'alimentation 7 minimale nécessaire au fonction- nement du reste du circuit du microprocesseur 1 est à peine atteinte; dans ce cas, la remise à zéro maîtresse contenue dans le programme ne pourrait plus être active. En ajoutant le condensateur de retard 24, on obtient ce résultat qu'une courte interruption du train d'impulsions à la sortie 6 déclenche un signal de remise à l'état initial et conserve cet état du programme à remise à zéro maîtresse pendant une durée suffisante (déterminée par la constante de temps provenant de la résistance 15 et du condensateur 24), de sorte que lorsqu'il y a un état de programme à remise à zéro maîtresse subsistant pendant un temps suffisamment long, on est assuré de conditions permettant un déroulement sans équivoque du programme. Grâce à ce développement de l'invention, le compo- sant externe devient inutile du fait que la résistance additionnelle 22 n'est plus nécessaire pour établir les constantes de temps de réponse et que pour constituer la résistance 15 du circuit parallèle, on peut utiliser quel- ques résistances qui sont de toute manière intégrées dans les circuits du microprocesseur 1. REVENDICATIONS 1. Microprocesseur à circuit de remise à l'état initial fonctionnant par application de sa tension d'alimen- tation, caractérisé en ce qu'un signal de remise à l'état initial dérivé de-la tension d'alimentation (7) est envoyé par l'intermédiaire d'un étage de couplage (8) à l'entrée de remise à l'état initial (9) du microprocesseur (1), l'étage de couplage (8) pouvant être coupé en fonction des oscillations d'un oscillateur (2) contenu dans le micropro- cesseur (1). 2. Microprocesseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage de couplage (8) peut être excité par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence (4) monté à l'aval de l'oscillateur (2). 3. Microprocesseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étage de coupla- ge (8) est constitué sous forme d'un trajet émetteur- collecteur (11) excité en direction de la conduction d'un transistor bipolaire (12) monté entre un pôle de tension de fonctionnement (10) et l'entrée de remise à l'état initial (9). 4. Microprocesseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étage de couplage (8) peut être commuté par l'intermédiaire d'un circuit élévateur de tension (17). 5. Microprocesseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que son entrée de remise à l'état initial (9) est montée en parallèle avec un condensateur de retard (24) qui peut être raccordé par l'intermédiaire du transis- tor (12) au pâle de la tension de commande (10) et qui cons- titue un circuit de retard avec une résistance(15) du transistor (12).