Brevet FR2586311A1 — publié le 19870220

1.- "Dispositif de circuit comprenant un microcalculateur et une mémoire à semi-conducteurs en échange de données avec ce microcalculateur, notamment pour véhicules automobiles." L'invention concerne un dispositif de circuit comprenant un microcalculateur et une mémoire à semi- conducteurs se trouvant en échange de données avec ce micro- calculateur notamment une CMOS-RAM, une NV-RA., une EEPROM, ou une mémoire analogue, ainsi qu'avec une source de ten- sion UB avec respectivement un dispositif d'alimentation en tension branché à la suite pour la tension de fonctionnement (U2) du microcalculateur et pour obtenir la tension (U3) pour au moins une entrée de sélection de puces ou une entrée analogue de la mémoire à semiconducteurs, ainsi qu'avec une source de tension avec un dispositif d'ali- mentation en tension branché à la suite pour la tension d'alimentation (U4) de la mémoire à semi-conducteurs, la tension de la source de tension UB étant cycliquement inter- rogée par le microcalculateur. Dans de tels dispositifs, la mémoire à semi- conducteurs sert à emmagasiner des ensembles de données, éventuellement très étendus, établis par le calculateur, pour y faire appel à nouveau en cas de besoin. Dans un véhicule automobile, de tels dispositifs sont par exemple utilisés pour surveiller les fonctionnements de mécanismes 2.- commandés électroniquement, d'allumages à champs caracté- ristiques, etc... ou bien pour mettre en mémoire en vue de diagnostics des données caractéristiques de fonctionne- ment. Un problème dans le cas de tels dispositifs réside en ce que lors du débranchement de la tension de fonctionnement pour le microcalculateur, des données non définies peuvent être transférées à partir de celui-ci à la mémoire à semi-conducteurs au cours de la phase de débranchement, de sorte que lors de la remise en circuit l'ensemble de données inscrit en dernier lieu est éven- tuellement erronée. Pour remédier à cette situation il est connu d'inscrire plusieurs fois les données les unes après les autres, pour pouvoir alors renoncer à un dernier ensemble de données éventuellement incomplet ou bien erroné, Jais ceci nécessite toutefois d'augmenter la capacité de la mémoire uniquement dans ce but. Il est en outre connu de faire délivrer par le microcalculateur, par exemple chaque fois après 8 chif- fres binaires, un code en se basant sur le fait qu'un tel code ne peut être obtenu correctement que lorsque le micro- calculateur dispose d'une tension de fonctionnement convena- blement élevée, et qu'un ensemble de données n'est emmaga- siné dans la mémoire à semi-conducteurs que lorsqu'il est codé correctement. Mais cette réalisation peut aboutir à ce que, dans le cas d'une défaillance soudaine de la ten- sion de fonctiornnement, un dernier ensemble de données et éventuellement important, n'est certes pas erroné mais par contre n'est pas mémorisé du tout. Une autre possibilité de contrÈle réside dans le cas de successions de données se modifiant de façon continue, de vérifier celles-ci en ce qui concerne l'apparition de variations brusques, la constatation d'une telle variation brusque étant retenue comme une indication 3.- au'une valeur de données présentant une déviation brusque dcit être erronée. Un tel contrôle ne convient toutefois pas pour la surveillance de systèmes de fonctionnrmement sur des véhicules automobiles, o peuvent précisément se pro- duire des modifications d'états tout à fait brusques. Les mémoires NV-RAM et EEPROM de la firme IITEL possèdent un circuit de protection des données, qui bloque tous processus d'inscription lorsque la tension commune de fonctionnement ou d'alimentation du micro- calculateur et de la mémoire à semi-conducteurs,. franchit vers le bas une tension de 4 Volts (INTEL Application Note AP-165)o Cette solution également ne convient pas pour des cas d'application o on doit être certain qu'en cas d'un débranchement de l'alimentation en tension ou bien d'une défaillance accidentelle de celle-ci, le dernier ensemble de données est encore complètement inscrit. L'invention a pour but de réaliser un dis- positif de circuit du type considéré, de façon qu'on puisse utiliser une mémoire à semi-conducteurs d'une capacité de mémorisation aussi réduite que possible, et que même pour une défaillance imprévue de la tension, par exemple dans le cas d'un accident d'un véhicule automobile, on soit cer- tain cue la mroire à semi-conducteurs ait été alimentée avec l'ensemble de données reproduisant la situation qui a ioniiatement précédé la défaillance de tension. Ce but est atteint, conformément à l'inven- ticn en ce que les dispositifs d'alimentation en tension pour la tension de fonctionnement du microcalculateur ( v C) et la tension de l'entrée de sélection de puces (CSA) de la rméoire à semi-conducteurs (CMOS-RAM) sont prévus de façon qu'en cas d'une défaillance ou en cas d'un débranche- ment à un instant (To0) de la source de tension (UB), à partir de laquelle est dérivée la tension de fonctionne- ment (U2) du microcalculateur ( C C), la chute temporaire relative de la tension de fonctionnement (U2) du microcal- 4.- culateur (VC) et la tension (U-) à l'une au moins des entrées de sélection de puces (CSA) de la mémoire à semi- conducteurs (CM.OS-R.) évoluent de façon que le temps (T3-TO) jusqu'à la détection la plus précoce possible de la chute de la tension (UB) du fait de l'interrogation cyclique du microcalculateur ( l C) après l'instant (To), augmenté du temps (.S T) pour un transfert complet de don- nées entre le microcalculateur ( I C) et la mémoire à semi-conducteurs (CMOS-RAM) est égal ou irférieur au temps (T4-T0) entre l'instant (To) de la chute de la tension (UB) et l'instant (T4) du franchissement vers le bas de la tension inférieure de seuil de l'entrée de sélection de puces (CSA) de la mémoire à semi-conducteurs (CMiOS-RA3), et cet instant (T4) est antérieur à l'instant (T2) du franchissement vers le bas de la tension minimale de fonc- tionnement (U2min) pour garantir un fonctionnement correct du microcalculateur (t C). Dans la mesure o il est fait ici mention d'une entrée de sélection de puces, cela signifie de fa- -on générale une entrée qui permet une inscription dans la mémoire à semiconducteurs lorsqu'on lui applique une tension (positive) se situant entre une tension de seuil inférieure et une tension de seuil supérieure, et qui ne le permette que dans ce cas. Grâce au dimensionnement prévu conformément à l'invention du dispositif de circuit, on obtient que, d'une part, on empêche d'une façon absolument fiable, que des dornnées erronées soient inscrites dans la mémoire à semiconducteurs pendant un état de fonctionnrement non défini du microcalculateur, et on obtient, d'autre part, que mbme dans le cas d'une défaillance soudaine de ten- sion causée par un accident, le transfert des données soit L.airternu dans tous les cas encore suffisamment long- temps pour qu'un ensemble complet de données soit ins- crit dans la mémoire à semi-conducteurs. o- Dans le cas le plus simple, on peut obte- nir le comportement de décroissance souhaité par le temps en prévoyant que le dispositif d'alimentation en tension pour la tension de fonctionnement du microcalculateur et le dispositif d'alimentation en tension pour la tension sur l'entrée de sélection de puces de la mémoire à semi- conducteurs comportent un dispositif de condensateur et de résistance déterminant le comportement de décroissance dans le temps. Le dimensionnement concret dépend alors des données du microcalculateur utilisé ou de la mémoire à semi-conducteurs. Avantageusement il est prévu que le dis- positif d'alimentation en tension pour la tension de fonctionnement du microcalculateur comprend un régulateur avec un condensateur branché en amont, auquel cas alors dans le comportement de décroissance de la tension de fonctionnement pour le microcaleulateur, le comportement du dispositif régulateur-condensateur intervient égale- ment. D'autres caractéristiques de l'invention donnent des possibilités différentes pour l'établissement de la tension d'alimentation de la mémoire à semi-conduc- teurs. Selon une première caractéristique de l'invention, la tension de fonctionnement pour la mémoire à semi- conducteurs est prélevée à partir d'une source de tension qui est indépendante de la source de tension pour la tension de fonctionnement du microcalculateur, tandis que selon une autre caractéristique de l'invention, la source de tension pour la tension de fonctionnement de la mémoire à semi-conducteurs, est identique à la source de tension pour la tension de fonctionnement du microcalculateur, et le dispositif d'alimentation en tension pour la tension de fonctionnement de la mémoire à semi-conducteurs com- prend un condensateur, un condensateur de plus grande 6.- capacité étant alors prévu pour que cette tension soit maintenue pendant un temps suffisant après une défaillan- ce de la source de tension. D'autres particularités, avantages et détails de l'invention découlent de la description ci-après d'une forme de réalisation préférée représentée sur les dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un dispositif de circuit conforme à l'invention, - lesfigures 2a à 2d sont des diagrammes du comportement de décroissance dans le temps des tensions UB, U1, U2 et U3. Le dispositif de circuit représenté schéma- tiquement sur la figure 1, comprend un microcalculateur et une mémoire àsemiconducteurs qui sont en échange de données par l'intermédiaire d'une liaison de transmission de données. Comme microcalculateur on peut par exemple utiliser un 68HC11 MOTOROLA avec une durée de cycles de machine d'une microseconde. Comme mémoire à semi- conducteurs, on utilise dans le présent exemple de réali- sation, une CEOS-RAM 80C52. En principe on pourrait éga- lement utiliser dans ce cas, une EEPROX, une NV-RAM ou une EPROM. Cette dernière n'est prise en considération que lorsque par exemple, en liaison avec un détecteur de chocs, un unique processus d'inscription des données essentielles de fonctionnement d'un véhicule automobile doit être effectué immédiatement avant un accident. Comme tension de fonctionnement pour le micro- calculateur et la mémoire à semi-conducteurs, on utilise lors de la mise en oeuvre du dispositif de circuit con- forme à l'invention dans un véhicule automobile, la ten- sion U de la batterie qui, en règle générale, se situe entre 11 et 15 VOLTS. Sur la liaison d'alimentation en tension 1 pour le microcalculateur, liaison qui est raccordée au 25863.1 1 7.- p8le positif de la batterie UB du véhicule automobile, il est tout d'abord prévu une diode D4, auquel cas, du fait de sa tension de seuil, une chute de tension d'envi- ron 0,6 Volt se produit. Branchés en parallèle avec la batterie, dont le p8le négatif est à la masse, on a suc- cessivement, à partir de la liaison 1, un condensateur C1, une diode de Zener D1 et un condensateur C5. Le con- denrsateur C5 et la diode de Zener D1 servent à l'anti- parasitage de pointes de tension, tandis que le condensa- teur C1 détermine le comportement de décroissance de la tension UB dans le cas de coupure de la tension. Après le condensateur C5 branohé en parallè- le, il est prévu sur la liaison 1 un régulateur (par exem- ple IL2930) qui maintient une tension de sortie constante de 5 Volts tant qutà' son entrée est appliquée une tension de plus de 5,6 Volts. Disposés à la suite du régulateur et respec- tivement branchés en parallèle, il est prévu un condensa- teur C2 et une autre diode de Zener D2. Cette dernière sert d'organe de sécurité de déparasitage pour le régulateur et compense les suroscillations du régulateur. Le conden- sateur C2 détermine le comportement de décroissance de la tension U appiquée à la sortie du régulateur en cas de cou:ure de la tension. En outre, la tension U2 est re- liée à l'entrée (+) du microcalculateur. De la même borne de la batterie d'o part la liaison 1, part une liaison 2 pour l'établissement de la tension destinée à une entrée de sélection de puces CSA de la mémoire à semi-conducteurs. Sur cette liaison 2, il est prévu un dispositif diviseur de tension compre- nant les résistances R1 et R2. Il est ensuite prévu pour la limitation de la tension, une diode de Zener D3 branchée en parallèle. Ensuite, la liaison 2 se divise et aboutit, d'une part, à l'entrée UB du microcalculateur et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une diode D6 et d'un condensa- 25863 11 E0- teur branché en parallèle C3, ainsi qu'ur.e résistance bran- chée en Larallèle R5, 5 l'entrée CSA de la mémoire à semi- conducteurs, cui comporte une entrée à bascule de Schmitt de sorte que la tension positive U, appliquée passe par l'intermédiaire d'une valeur supérieure de seuil U30Set ensuite, par l'intermédiaire d'une valeur inférieure de seuil U S c'est-à-dire que lors de l'application d'une tension se situant dans ces limites, des données peuvent être inscrites par le microcalculateur ( y C) dans la mé- moire à semi-conducteurs (CKOS-RAI). Pour l'établissement de la tension d'alimen- tation U4 pour la mémoire à semi-conducteurs (CiMOS-RA:.), on utilise une batterie, non représentée, à la borne posi- tive (UBRAM) de laquelle sont branchés à la suite, une résistance R6 en série, ainsi qu'une diode de Zener D4 et un condensateur C4en parallèle. La diode de Zener D4 et le condensateur C4 servent à la stabilisation de la tension. En variante par rapport au circuit décrit ci-dessus, la tension d'alimentation pour la mémoire à semi-conducteurs peut également être prélevée à partir de la liaison 1, comie la tension de fonctiornnement par l'intermédiaire du régulateur pour le microcalculateur, le condensateur C4 devant être alors dans ce cas, dimen- sionné toutefois de façon suffisante pour qu'il soit tou- jours garanti que la tension d'alimentation U4 s'appli- quant a l'entrée 16 de la mémcire à semi-conducteurs, res- te maintenue en cas de défaillance de la tension de batterie jusqu'à ce que la tension d'entrée à l'entrée CSA franchisse vers le bas la valeur inférieure de seuil U3SU. En tant que mémoire a semi-conducteurs, une EEPROX serait alors prise en considération dans ce cas. Lors de la manoeuvre de la clé de contact, ou bien lors de la défaillance de cette tension UB du fait d'un accident, la tension U2 est tout d'abord maintenue 9. _ constante par le régulateur à 5 Volts, jusqu'à ce qu'à l'entrée du régulateur à l'instant T1 s'applique une ten- sion U1 qui soit inférieure à 5,6 Volts (voir l'évolution de la tension U2 sur la figure 2c)o La chute dans le temps de la tension U1 à l'entrée du régulateur, après l'instant de la coupure de la tension U, est essentiellement déter- minée par la capacité du condensateur C1 et par la résis- tance interne du microcalculateur (i C (voir figure 2b). L'autre évolution dans le temps de la chute de la tension U2 à la sortie du régulateur ou bien à l'en- trée (+) du microcalculateur, est déterminée par la capa- cité du condensateur C2 et par la résistance interne du microcalculateur (jC) avec un prélèvement de courant de par exemple 50 mA à 5 Volts. L'allure de la chute de la tension U2 est représentée sur la figure 2co A un instant T2 la tension U2 franchit vers le bas la tension minimale de fonctionnement U2min du microcalculateur (PC). La chute de la tension U après coupure de la tension UBest déterminée par le condensateur C et la E 3 résistance R5 placée en parallèle, car l'entrée à bascule de Schmitt de la CIMOS-RAM est d'une résistance ohmique très élevée. A titre d'exemple, les dimensionnements des parties constitutives essentielles sont 47 p F pour le condensateur C1, 220 F pour le condensateur C2, 22 nF pour le condensateur C3, 47 p F pour le condensateur C04, llkn Qpour la résistance R5 pour un prélèvement de cou- rant de 50 mA à 5 Volts du microcalculateur et une durée de cycles de machines de 1 s du microcalculateur. Sur la base du circuit et du dimensionnement qui viennent d'être décrits, ainsi que du comportement de décroissance obtenu dans ces conditions des tensions essen- tielles U2 et U3, on obtient ce qui suit: Lors d'un débranchement de la tension de batterie UB ou bien lors d'une défaillance, dde à un 10.accident, de cette tension à un instant T0, la tension UB tombe comme cela est représenté sur la figure 2a (non à l'échelle). Au plus tôt à partir d'un instant T3 après l'instant TO, le microcalculateur y C peut détecter sur la base d'une interrogation cyclique de la tension de batterie UB, par exemple toutes les 20 ms, qu'il s'est produit une chute de tension. Cela peut être par exemple le cas pour UB = 5,1 V., comme cela est indiqué dans l'exemple de réalisation. A partir de cet instant T3, il n'y a plus de données transférées, après la détection de la chute de tension, du microcalculateur M 0 à la mémoire à semiconducteurs C0OS- RAMI. Mais il est possible que dans l'intervalle de temps entre T0 et T3, se situe une interro- gation de tension, et ensuite le début de la transmission d'un ensemble de données. Le temps nécessaire pour la transmission d'un ensemble de données complet, est T. Conformément à l'invention, on obtient alors la garantie que pendant cet intervalle de temps, les conditions de fonctionnement correctes soient encore maintenues, Lorsqu'après l'instant T0, la tension à l'entrée du régulateur (LM 2930) franchit vers le bas à l'instant T1 la valeur de 5,6 Volts, (voir figure 2b), la tension U2 pour le fonctionnement du microcalculateur f0C chute également (voir figure 2c) , jusqu'à ce que, à un instant T2, la tension minimale de fonctionnement U2min, soit dans l'exemple de réalisation représentée 4 Volts, soit atteinte (voir figure 2c). A partir de l'instant TO0 la tension U3 à l'entrée de sélection de puces CSA tombe également et fran- chit vers le bas à un instant T4, la tension inférieure de seuil U3US à l'entrée CSA de la mémoire à semi-conducteurs CMOS-RAdI (voir figure 2d). Grâce au dispositif de circuit conforme à l'invention, on est alors certain, que, d'une part, à l'instant T4 auquel l'entrée CSA est bloquée, le micro- 11.- calculateur iu C est encore dans tous les cas capable de fonctionner, c'est-à-dire que U2 se situe au-dessus de U2min, de sorte qu'il est certain que des données ne se- ront plus inscrites dans la mémoire à semi-conducteurs CKOS-RAYM en aucun cas pendant un état de fonctionnement non défini du microcalculateur P C. Simultanément est remplie la condition selon laquelle à l'instant T3 auquel le microcalculateur r C peut au plus tÈt détecter la chute de la tension UB et interrompre en conséquence un autre transfert de données, un transfert de données précédemment commencé peut être amené à son terme dans des conditions correctes, c'est-à- dire qu'après l'instant T3 il y a encore au moins un laps de temps AT, par exemple 150 sec, disponible pour un tel transfert complet de données, jusqu'à ce que la ten- sion inférieure de seuil U3US soit franchie vers le bas à l'instant T40 Dans tout ce qui précède l'expression CMOS - signifie: semi-conducteur complémentaire métal oxyde - - l'expression RAM: mémoire vive, et - EPROM: mémoire morte non programmable. 12.- R E V E N D I C A T I O N S 1.- Dispôsitif de circuit comprenant un micro- calculateur et une mémoire à semi-conducteurs se trouvant en échange de données avec ce microcalculateur notamment une CMOS-RAM, une NV-RAM, une EEPROM, ou une mémoire ana- logue, ainsi qu'avec une source de tension UB avec res- pectivement un dispositif d'alimentation en tension branché à la suite pour la tension de fonctionnement (U2) du micro- calculateur et pour obtenir la tension (U3) pour au moins une entrée de sélection de puces ou une entrée analogue de la mémoire à semi-conducteurs, ainsi qu'avec une sour- ce de tension avec un dispositif d'alimentation en tension branché à la suite pour la tension d'alimentation (U4) de la mémoire à semiconducteurs, la tension de la source de tension UB étant cycliquement interrogée par le micro- calculateur, dispositif de circuit caractérisé en ce que les dispositifs d'alimentation en tension pour la tension de fonctionnement du microcalculateur ( i C) et la tension de l'entrée de sélection de puces (CSA) de la mémoire à semi-conducteurs (CMOS-RAM) sont prévus de façon qu'en cas d'une défaillance ou en cas d'un débranchement à un ins- tant (TO) de la source de tension (UB), à partir de la- quelle est dérivée la tension de fonctionnement (U2) du microcalculateur ( j C), la chute temporaire relative de la tension de fonctionnement (U2) du microcalculateur ( p C) et la tension (U3) à l'une au moins des entrées de sélec- tion de puces (CSA) de la mémoire à semi-conducteurs (CMOS- RAM) évoluent de façon que le temps (T3-TO) jusqu'à la détection la plus précoce possible de la chute de la tension (UB) du fait de l'interrogation cyclique du microcalcula- teur ( M C) après l'instant (To), augmenté du temps ( a T) pour un transfert complet de données entre le microcalcula- teur ( pi C) et la mémoire à semi-conducteurs (CMOS-RAM) est égal ou inférieur au temps (T4-T0) entre l'instant (To) de la chute de la tension (UB) et l'instant (T4) du 13.- franchissement vers le bas de la tension inférieure de seuil de l'entrée de sélection de puces (CSA) de la mémoi- re à semi-conducteurs (OCMOS-RAM), et cet instant (T4) est antérieur à l'instant (T2) du franchissement vers le bas de la tension minimale de fonctionnement (U2min) pour ga- rantir un fonctionnement correct du microcalculateur ( M C). 2.- Dispositif de circuit selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en tension pour la tension de fonctionnement (U2) du microcalculateur ( M C) et le dispositif d'alimentation en tension pour la tension (U3) sur l'entrée de sélection de puces de la mémoire à semi-conducteurs (CMOS-RAM) com- portent un dispositif de condensateur et de résistance (C3, R5 ou bien C1, C2, fC) déterminant le comportement de décroissance dans le temps. 3.- Dispositif de circuit selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'alimen- tation en tension pour la tension de fonctionnement (U2) du microcalculateur ( M C) comprend un régulateur (IM2930) avec un condensateur (C1) branché en amont. 4.- Dispositif de circuit selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tension de fonctionnement (U4) pour la mémoire à semi- conducteurs (CMOS-RAM) est prélevée à partir d'une source de tension (UBRAM) qui est indépendante de la source de tension (UB) pour la tension de fonctionnement (U2) du microcalculateur ( yC). 5.- Dispositif de circuit selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la source de tension pour la tension de fonctionnement de la rémoire à semiconducteurs, est identique à la source de tension pour la tension de fonctionnement du microcalcula- teur, et le dispositif d'alimentation en tension pour la tension de fonctionnement de la mémoire à semi-conducteurs comprend un condensateur.