CLOCK CURRENT SUPPLY FOR A MULTIMICROCOMPUTER SYSTEM IN RAILWAYS SAFETY EQUIPMENTS

Abstract: 1. Clock current supply for a multimicro computer system in railways safety equipments, in which the micro computers process the same data for safety reasons, a separate clock supply chip with its own time standard being provided for generating a system clock for each micro computer and all clock supply chips being connected to a common crystal clock generator, characterised in that the clock supply chips are constructed as phase controllers (PR1, TP1, O1 and PR2, TP2, O2, respectively), at least a part of the assemblies of each micro computer (MC1, MC2) being included in the associated phase controller (PR1, TP1, O1 and PR2, TP2, O2, respectively), in such a manner that an assembly output (A1 and A2, respectively) of the micro computer (MC1 and MC2, respectively) is connected to the input of a phase detector (PR1 and PR2, respectively) of the phase controller, which is also connected to the crystal clock generator (QR).

Description: Taktstromversorgung fUr ein Multimikrocomputersystem in Ei senbahnsicherungsanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Taktstromversorgung für ein Multimikrocomputersystem In Eisenbahnsicherungsanlagen, bei denen die Mikrocomputer aus Sicherheitsgründen dieselben Daten verarbeiten, wobei für Jeden Mikrocomputer zum Erzeugen eines Systemtaktes ein gesonderter Taktversorgungsbaustein mit eigenem Zeitnormal vorgesehen ist und alle Taktversorgungsbausteine an einen gemeinsamen Quarzgenerator angeschlossen sind. Bei Multimikrocomputersystemen mit Sicherheitsverantwortung, wie beispielsweise im Einsatz bei Eisenbahnsicherungsanlagen, ist es erforderlich, dass mehrere - gleichzeitig gleichartige datenverarbeitende Schalt- werke so durch eine spezielle Taktstromversorgung gemeinsam gesteuert werden, dass schliesslich ausgangsseitig Daten zur Verfügung stehen, die auf Ubereinstimmung prUfbar sind. Ein Multimikrocomputersystem kann so organisiert sein, dass alle sicherheitsrelevanten Prozessdaten nur dann an den Prozess abgegeben werden, wenn festgestellt werden konnte, dass die Mehrzahl der Mikrocomputer des Multimikrocomputersystems dieselben Ausgangsinformationen ermittelt hat. Um die Fehleroffenbarungszeit möglichst gering zu halten, können auch bereits gleichartige Zwischenergebnisse und darüber hinaus andere gleichartige Daten und/oder Adressen der einzelnen Mikrocomputer des Multimikrocompu tersystems miteinander verglichen werden, damit ein evtl. Fehler in einem der Mikrocomputer zu einem möglichst frühen Zeitpunkt erkannt werden kann. Das früh- zeitige Erkennen eines Fehlers hat ausserdem den Vor- teil, dass ein u.U. mit einiger Wahrscheinlichkeit eintretender zweiter Fehler in einem der anderen Mikrocomputer nicht zu einem derartigen Doppelfehler führt, dass eine Erkennung der Fehler durch einen Vergleichsvorgang nicht mehr möglich ist. Voraussetzung für das Durchführen der für ein Multimikrocomputersystem in Eisenbahnsicherungsanlagen erforderlichen Vergleiche ist eine spezielle Taktstromversorgung, die es ermöglicht, die einzelnen Mikrocomputer des Multimikrocomputersystems taktsynchron arbeiten zu lassen. Eine Taktstromversorgung der eingangs genannten Art ist bekannt (Siemens-Zeitschrift 48 (1974), Heft 7, Seiten 503 bis 506, "Taktstromversorgung und Uberwachung im URTL-Schaltkreissystem U1n). Bei dieser bekannten Schaltung gibt ein quarzstabilisierter Generator Impulse ab, die mehrere Taktversorgungsbausteine steuern. Jeder Taktversorgungsbaustein versorgt ein ihm zugeordnetes Schaltwerk mit den erfor sderlichen Taktimpulsen. Jeder Taktversorgungsbaustein weist ein eigenes Zeitnormal auf, und zwar in Form von in Reihe geschalteten monostabilen Kippstufen. Diese sind so geschaltet, dass Jeweils nach dem Zurückfallen in den stabilen Zustand die nächstfolgende monostabile Kippstufe der Jeweiligen Reihenschaltung angesteuert wird, die nach ihrem Zurückfallen in die stabile Lage eine weitere monostabile Kippstufe betätigt und so fort. Die in Jeder Reihenschaltung an letzter Stelle vorgesehene monostabile Kippstufe erzeugt einen sehr schmalen Fensterimpuls, in den zeitlich der nächste vom quarzstabilisierten Generator abgegebene Impuls fallen muss, damit die in Jeder Reihenschaltung an erster Stelle vorgesehene monostabile Kippstufe wieder betätigt wird und der erläuterte Vorgang erneut ablaufen kann. Für diese Taktversorgungsbausteine ist wesentlich, dass diese nur so lange dynamische Signale ausgeben, wie die Jeweils in Reihe geschalteten monostabilen Kippstufen eine Art dynamischen Selbsthaltekreis bilden. Sobald die Periodendauer des quarzstabilisierten Generators infolge eines Defektes nicht mehr mit der Gesamtlaufzeit der in Reihe geschalteten monostabilen Kippstufen übereinstimmt, bricht derzgenannte Selbsthaltekreis zusammen, und der Jeweilige Taktversorgungsbaustein gibt nur noch statische Signale aus, die aber von den nachgeordneten zu steuernden Einrichtungen nicht für Datenverarbeitungszwecke brauchbar sind. Ein derartiger Abschaltvorgang ergibt sich auch, wenn beispielsweise die Gesamtlaufzeit eines Taktbausteines sich infolge eines Defektes ändert. Somit können die durch den Steuerpulserzeuger betriebenen Schaltwerke im Störungsfalle keine für den Betrieb gefährlichen Informationen ausgeben. Die bekannten Taktstromversorgungen haben sich im Prinzip gut baaah#rt, und zwar schon aus dem Grunde, weil bei einem fehlerhaften Taktversorgungsbaustein der andere bzw. die übrigen Taktversorgungsbausteine nicht zu einem gleichartigen Fehllauf der angeschlossenen Schaltwerke fUhren Nun lässt sich die bekannte Taktstromversorgung nicht ohne weiteres mit demselben Erfolg bei Multimikrocomputersystemen anwenden, die vorzugsweise mit einem relativ hohen Systemtakt arbeiten. Das liegt daran, dass zwischen den einzelnen Taktversorgungsbausteinen hinsichtlich der erzeugten Pulse Phasendifferenzen eintreten können. Dies macht sich besonders bei hohen Verarbeitungsfrequenzen bezüglich des Vergleichs von Ausgangssignalen negativ bemerkbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Taktstromversorgung für ein Multimikrocomputersystem der o.g. Art dahingehend weiterzubilden, dass die von den Taktversorgungsbausteinen unter Beibehaltung ihres eigenen Zeitnormals an die zugeordneten Mikrocomputer abgegebenenXSystemtakte bei ordnungsgerechtem Betrieb der Taktstromversorgung eng tolerierte Phasenlagen zueinander haben. Dabei sollen die einzelnen Taktversorgungsbausteine untereinander soweit entkoppelt sein, dass beim Defekt eines der Taktversorgungsbausteine der oder die anderen Taktversorgungsbausteine nicht in gleicher Weise falsch reagieren müssen. Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Taktversorgungsbausteine als Phasenregler ausgeführt sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, mindestens einen Teil der Baugruppen Jedes Mikrocomputers Ain denfzugeordneten Phasenregler mit einzubeziehen, derart, dass ein Baugruppenausgang des Mikrocomputers an den Eingang eines weiterhin mit dem Quarzgenerator verbundenen Phasendetektors des Phasenreglers angeschlossen ist. Eine derartige Ausbildung der Taktstromversorgung hat den grossen Vorteil, dass auch etwaige Anderungen der Phasenlage zwischen dem durch einen Taktversorgungsbaustein an den zugeordneten Mikrocomputer ausgegebenen Systemtakt und den Ausgangssignalen dieses Mikrocomputers ausgeregelt werden, so dass sich für den Vergleich der Ausgangssignale der Mikrocomputer des Multimikrocomputersystems besonders gute Voraussetzungen ergeben. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Phasenregler ausser einem digitalen Phasendetektor eine diesem nachgeschaltete, als Tiefpass ausgebildete Filterschaltung und eine an diese angeschlossene spannungsgesteuerte Oszillatorschaltung enthält mit einem Aussteuerungsbereich, der innerhalb der zulässigen Frequenztoleranzen des Mikrocomputers liegt. Diese usbildung der Taktstromversorgung bringt noch einen besonderen Sicherheitsvorteil dahingehend, dass im Falle einer unzulässigen Frequenzdrift des gemeinsamen Quartgenerators die diesem nachgeschalteten Taktversorgungsbausteine unverzüglich einer Fehlregelung unterliegen, da sie nicht mehr in dem vorgegebenen Frequenzbereich arbeiten. Die Fehlregelungen haben zur Folge, dass die einzelnen Taktversorgungsbausteine an den Jeweils zugeordneten Mikrocomputer Systemtakte unterschiedlicher Frequenz ausgeben, so dass mit Sicherheit eine derartige Verfälschung des normalen Computergleichlaufs erfolgt, dass dies unverzüglich zu einem gewünschten Abschaltvorgang führt, so dass keine gefahrbrlngenden Informationen an den zu sichernden Prozess ausgegeben werden. Ein Ausführungabeispiel der Erfindung ist In der Figur als Blockschaltbild dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im Blockschaltbild wesentliche Baugruppen eines zweikanaligen Multimikrocomputersystems; es enthält somit nur zwei Mikrocomputer MC1 und MC2. Diese erhalten über Eingangsleitungen Ei bzw. E2, die symbolisch für eine Vielzahl von Eingängen stellvertretend dargestellt sind, gleichzeitig gleichartige Informationen von einem zu steuernden Prozess, dessen Prozesselemente nicht weiter dargestellt sind. Sie sind für die Erläuterung der Taktstromversorgung des zweikanaligen Mikrocomputersystems nicht von Bedeutung. Wesentlich ist noch zu wissen, dass bei der Anwendung dieses zweikanaligen Mikrocomputersystems für Sicherungszwecke, speziell für Eisenbahnsicherungsanlagen, das System so aufgebaut ist, dass im Falle einer Störung in einem der beiden Mikrocomputer MC1 bzw. MC2 ein Abschaltvorgang derart eingeleitet wird, dass von keinem der beiden Kanäle gefahrbringende Informationen an den Prozess ausgegeben werden können. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass beide Mikrocomputer MCI und MC2 abgeschaltet oder aber mindestens deren Ausgabe schaltungen (nicht dargestellt) unwirksam gemacht werden. Eine andere Möglichkeit ist ein Abschaltvorgang bezüglich der Systemtakte. Zur Gewinnung eines Abschaltkriteriums ist stellvertretend für eine Vielzahl von Vergleichern ein einziger Vergleicher VG eingangsseitig an Je eine Ausgangsleitung Al bzw. A2 der beiden Mikrocomputer MCI und MC2 angeschlossen. Es sei bemerkt, dass Jeder der Mikrocomputer MCI bzw. MC2 über eine Vielzahl von Aus gangsleitungen verfügt, die aber im Hinblick auf eine bessere Übersichtlichkeit der Darstellung nicht eingezeichnet sind. Der Vergleicher VG hat eine Ausgangsleitung L1, über welche das erwähnte Abschaltkriterium ausgegeben wird. Zur Taktstromversorgung des zweikanaligen Mikrocomputersystems ist ein einziger Quarzgenerator QR vorgesehen mit einer Taktfrequenz,die mit der Frequenz der über die Leitungen L2 und L3 den Mikrocomputern MCI und MC2 zugeführten Systemtakten übereinstimmt. An den Quarzgenerator QR sind zwei Taktversorgungs bausteine in Form von Phasen reglern angeschlossen, die praktisch in Jedem Falle ein eigenes Zeitnormal aufweisen. Im einzelnen bestehen die Taktversorgungsbausteine aus einem Phasendetektor FRl bzw. PR2, einem dieen nachgeschalteten Tiefpass TP1 bzw. TP2 und Jeweils einem an den Tiefpass angeschlossenen spannungsgesteuerten Oszillator 01 bzw. 02. Die Oszillatoren 01 bzw. 02 sind in vorgegebenen Grenzen freischwingend, Jedoch durch eine Steuerspannung mit einem Aussteuerungsbereich versehen, der innerhalb der zulässigen Frequenztoleranzen des Jeweils nachgeordneten Mikrocomputers MCI bzw. MC2 liegt. Beim Ausführungsbeispiel ist der Phasenregelkreis nicht durch Rückführung der Signale des Jeweiligen spannungsgesteuerten Oszillators 01 bzw. 02 auf den zugeordneten digitalen Phasendetektor PRI bzw. PR2 geschlossen, sondern unter Einbeziehung des Jeweiligen Mikrocomputers MC1 bzw. MC2 So ist beispielsweise der Ausgang Al bzw. A2 mit einem Eingang des digitalen Phasendetektors PR1 bzw. PR2 verbunden. Dies hat den Vorteil, dass bei Verwendung von Mikroprozessoren, bei denen die Phasenlage zwischen dem zugeSEhrten Systemtakt und den Ausgangssignalen nicht oder nur ungenü- gend spezifiziert ist, die Ausgangssignale der Mikro- computer MCI und MC2 trotzdem eine definierte Phasenlage zueinander erhalten. Hierdurch wird der synchrone Vergleich der Prozessdaten der beiden Kanäle erleichtert. Die dem digitalen Phasendetektor FRl bzw. PR2 zugeführten Signale haben am Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators 01 bzw. 02 eine Regelspannung zur Folge, derart, dass schliesslich die eine mögliche Phasendifferenz zwischen den Signalen des Quarzgenerators QR und den Signalen auf der Ausgangsleitung Al bzw. A2 zu Null geregelt wird. Verfälschungen der vom Quarzgenerator QR abgegebenen Signale haben einen asynchronen Lauf der spannungsgesteuerten Oszillatoren 01 und 02 zur Folge, derart, dass über die Leitungen L2 und L3 unterschiedliche Systemtakte ausgegeben werden. Dies hat in den beiden Mikrocomputern MC1 und MC2 derartige Verarbeitungsunterschiede zur Folge, dass unweigerlich mit Hilfe des Vergleichers VG einer der oben beschriebenen Abschaltvorgänge erfolgt. Die beschriebene Taktstromversorgung kann ohne weiteres auf mehr als zwei Mikrocomputer MCI und MC2 ausgedehnt werden; es brauchen lediglich weitere Taktversorgungsbausteine in Form von Phasenreglern vorgesehen werden, und zwar in einer Anzahl, die der Zahl der erforderlichen Mikrocomputer des Jeweiligen Multimikrocomputersystems entspricht. 2 Patentansprüche 1 Figur

Claims: Patentansprüche 1. Taktstromversorgung für ein Multimikrocomputersystem in Eisenbahnsicherungsanlagen, bei denen die Mikrocomputer aus Sicherheitsgründen dieselben Daten verarbeiten, wobei für Jeden Mikrocomputer zum Erzeugen eines Systemtaktes ein gesonderter Taktversor gungsbausvein mit eigenem Zeitnormal vorgesehen ist und alle Taktversorgungsbausteine an einen gemeinsamen Quarzgenerator angeschlossen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Taktversorgungsbausteine als Phasenregler(PRl, TP1, 01 bzw. PR2,TP2,02) ausgeführt sind. 2. Taktstromversorgung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens ein Teil der Baugruppen jedes Mikrocomputers (MCI, Mc2) in den zugeordneten Phasenregler (PR7, TP1, 01 bzw. PR2, TP2, 02) mit einbezogen ist, derart, dass ein Baugruppenausgang (Al bzw.A2) des Mikrocomputers (MC1 bzw. MC2) an den Eingang eines weiterhin mit dem Quarzgenerator (QR) verbundenen Phasendetektors (PR1 bzw. PR2) des Phasenreglers angeschlossen ist. 3. Taktstromversorgung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Phasenregler ausser einen digitalen Phasendetektor (PR1 bzw. PR2) eine diesem nachgeschaltete, als Tiefpass ausgebildete Filterschaltung (TP1 bzw. TP2) und eine an diese angeschlossene spannungsgesteuerte Oszillatorschaltung (01 bzw. 02) enthält mit einem Aussteuerungsbereich, der innerhalb der zulässigen Frequenztoleranzen des Mikrocomputers (MC1 bzw. MC2) liegt.

Inventors: GRONEMEYER, MICHAEL, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1983
Main classification: G06F11
IPC codes: G06F11