DE19823955A1 - Verfahren und Anordnung zum Betreien eines mehrstufigen Zählers in einer Zählrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines mehrstufigen Zählers in nur einer Zählrichtung mit den folgenden Schritten beschrieben: DOLLAR A - Verändern des Zählwertes eines einstufigen nur in einer Zählrichtung veränderbaren Zählers bei vorbestimmten Zählwertzuständen des mehrstufigen Zählers, DOLLAR A - erfassen der jeweiligen Zählwertzustände des mehrstufigen Zählers und des einstufigen Hilfszählers, DOLLAR A - vergleichen der Werte der erfaßten Zählerwertzustände des einstufigen und des mehrstufigen Zählers, und DOLLAR A - erzeugen eines Indikatorsignals aufgrund des Vergleichsergebnisses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betreiben eines mehrstufigen Zählers in einer Zählrichtung.

Heutzutage sind beliebig viele Anwendungsgebiete bekannt, bei denen eine Ereigniszählung stattfinden soll. Diese Ereignisse kann die Häufigkeit der Benutzung eines Gerätes, das Passie­ ren von Personen oder Fahrzeugen oder Gegenständen, die Er­ fassung eines Telefonzähltaktes, aber auch die Erfassung ei­ ner Fahrleistung, sprich Kilometerzähler bei einem PKW oder Betriebsstundenzähler eines beliebigen Gerätes und nicht zu­ letzt die erfaßte Arbeitszeit bzw. Anwesenheitszeit eines Arbeitnehmers an seinem Arbeitsplatz sein. All diese Fälle sind dadurch gekennzeichnet, daß sie mit möglichst hoher Ge­ nauigkeit erfaßt werden, d. h. das in der Regel ein hoher Wertebereich von Zählwerten abgedeckt wird. Weiterhin ist bei den genannten Fällen in der Regel der Wunsch vorhanden, daß das Zählergebnis nicht manipulierbar, d. h. nicht rücksetzbar ist. Eine derartige Forderung läßt sich sicher mit einem ein­ stufigen Zähler realisieren, der nur von seinem bisherigen Zählerstand aus aufwärts oder abwärts zählen kann. Dies läßt sich einfach beispielsweise mittels eines EEPROM realisieren, wobei dann für jeden Zählwert eine EEPROM-Zelle vorzusehen ist, und daß EEPROM entweder nur beschreibbar oder nur lösch­ bar ist, je nachdem ob eine Aufwärts- oder Abwärtszählung vorgesehen ist.

Für die zuerst genannte Forderung, daß nämlich ein möglichst großer Wertebereich vom Zähler zu erfassen ist, führt dann zu dem Ergebnis, daß bei einer solchen Realisierung ein EEPROM-Spei­ cher mit entsprechend vielen Speicherzellen vorzusehen ist. In Zahlen ausgedrückt heißt dies, daß zum Beispiel zum Erreichen eines maximalen Zählerstandes von 255 genau 255 Zählerzellen benötigt werden. Nunmehr ist es jedoch heutzuta­ ge üblich, derartige Anordnungen möglichst klein aufzubauen. Die Verwendung eines mehrstufigen Zählers mit 8 Bit, d. h. 8 Zählerzellen führt ebenfalls zu einem maximalen Zählerstand von 255. Ein derartiger mehrstufiger Zähler (8-Bit- Binärzähler) weist jedoch den Nachteil auf, daß bei einer Veränderung der nächsten Zählerstelle die vorangegangene Zäh­ lerstelle zurückgesetzt wird. Dies führt dazu, daß die Reali­ sierung eines mehrstufigen Zählers, der nur in einer Richtung zählt und gleichzeitig nicht manipulierbar ist, nur sehr schwer realisierbar ist.

Aus der EP 0 321 727 ist eine Schaltungsanordnung beschrie­ ben, bei der mehrere EEPROM-Zellen in einer Reihe angeordnet sind. Dabei sind wiederum mehrere Reihen zusammengeschaltet sind. Die Speicherzellen jeweils einer Reihe stellen ein ein­ heitliches Wertigkeitsniveau dar, wobei die Speicherinhalte einer Reihe, mittels einer logischen Überwachung nur dann löschbar sind, wenn ein Übertrag in die nächst höhere Reihe erfolgt ist. Die in dieser Druckschrift offenbarte Anordnung weist genau die zuvor erläuterten Nachteile der Manipulier­ barkeit auf, indem durch Einflußnahme auf die logische Schal­ tung das unidirektionale Zählen nicht mit Sicherheit gewähr­ leistet ist. Eine ähnliche nur etwas aufwendiger gestaltete Anordnung ist in der EP 0 618 591 ausgeführt, wobei für jede nächst höhere Reihe zum Umschreiben eine Hilfsspeicherzelle vorgesehen ist, die programmierbar und auch wieder löschbar ist, wobei auch diese Anordnung leicht manipulierbar ist, da die Hilfsspeicherzellen sowohl schreib- als auch löschbar sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines mehrstufi­ gen Zählers vorzusehen, bei dem die Manipulationssicherheit erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Patentanspruch 1 bzw. 4 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch das gleichzeitige Betreiben eines einstufigen Zählers, der nur entweder aufwärts oder abwärts zählt neben dem mehr­ stufigen Zähler, der das eigentliche Ereignis zählt, ist über ein Vergleich sichergestellt, daß der Zählwert des mehrstufi­ gen Zählers zumindest in der Größenordnung, mit dem Zählwert des einstufigen Zählers übereinstimmt. Damit ist mit einfa­ chen Mitteln die Möglichkeit zur Manipulation beseitigt. Ist die Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Verhältnis zwi­ schen den beiden Zählern nicht gegeben, so zeigt das Indika­ tionssignal gemäß Anspruch 2 die fehlende Zulässigkeit an, wobei überprüft wird, ob der Zählwert des einstufigen Zählers mit dem Zählwert des mehrstufigen Zählers in einem vorbe­ stimmten Verhältnis steht. Gemäß Patentanspruch 3 ist die Zu­ lässigkeit bei Übereinstimmung der Zählwerte gegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben, wobei ein Ausführungsbeispiel in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist.

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen m-stufigen Zähler mit m = 8 auf. Dieser ist in der Darstel­ lung als 8-Bit-Binärzähler zu verstehen. Der Zähler 11 kann somit von 0 bis 255 zählen, d. h. 256 Zählstellen. Der Zähler 11 ist mit einer Steuereinheit 3 verbunden, die dem Zähler 11 ein Zählsignal S11 zuführt. Mit jedem Zuführen des Zählsi­ gnals S11 wird der Zähler 11 um 1 verändert, wobei die Verän­ derung in gleicher Richtung wie eine vorangegangene Änderung erfolgt. Das bedeutet, daß der in der Figur symbolisch darge­ stellte Zähler derart gestaltet ist, daß er entweder aufwärts oder nur abwärts zählt. Der jeweilige Zählerstand des mehr­ stufigen Zählers 11 wird als Zählwertsignal Z11 einer Prüflo­ gik 4 zugeführt. Weiterhin ist ein einstufiger Zähler 1 vor­ gesehen, der bei diesem Ausführungsbeispiel n-Zellen mit n = 16 aufweist. Dieser in der Figur symbolisch dargestellte Zäh­ ler soll so aufgebaut sein, daß er ebenfalls nur in einer Zählrichtung zählt, nämlich von 0 bis 15, d. h. 16 Zählstel­ len. Der einstufige Zähler 1 erhält von der Steuereinheit 3 ein Zählsignal S1, worauf er um einen Zählwert weitergesetzt wird. Der Zählstand des einstufigen Zählers 1 wird der Steu­ ereinheit 3 als Kontrollzählwertsignal Z1 und damit der Prüflogik 4 zugeführt. Die Prüflogik 4 vergleicht das Zähl­ wertsignal Z11 mit dem Kontrollzählwertsignal Z1 und gibt ein in Abhängigkeit vom Vergleich bestimmtes Signal an eine Zäh­ lersteuerung 5 ab. Die Zählersteuerung 5 wiederum gibt in Ab­ hängigkeit von dem von der Prüflogik 4 erhaltenen Prüfsignal P ein Fehlersignal E ab.

Die beiden Zähler 11 und 1 können beispielsweise als EEPROM-Zel­ len ausgebildet sein. Hierbei ist vorgesehen, daß entspre­ chend dem bekannten Betreiben eines Binärzählers die einzel­ nen Speicherzellen gemäß den Regeln des Aufwärts- oder Ab­ wärtszählen beschrieben oder gelöscht werden. Genauso ist auch der einstufige Kontrollzähler 1 aus EEPROM-Zellen zusam­ mengesetzt, wobei die einzelnen Zellen 1 bis n nacheinander­ folgend, nur beschrieben oder nur gelöscht werden können.

Nunmehr wird der typische Betrieb der in der Figur darge­ stellten Anordnung beschrieben. Grundsätzlich ist vorgesehen, daß mit jedem Eingabesignal E von der Steuereinheit 3 ein Zählsignal S11 abgegeben werden soll. Dabei wird zuvor von der Prüflogik 4 die Zählerstände der beiden Zähler 1 und 11 mittels des Zählwertsignals Z11 und des Kontrollzählwertsi­ gnal Z1 überprüft. Sind beide beispielsweise 0, stellt die Prüflogik 4 fest, daß die Übereinstimmung besteht und läßt über das Prüfsignal P zu, daß über die Zählersteuerung 5 das Zählsignal SF ausgegeben wird.

Nunmehr ist vorgesehen, daß beide Zähler von 0 bis 255 zäh­ len. Das bedeutet, daß der einstufige Kontrollzähler 1 bei jedem sechzehnten Zählsignal S11, das an den mehrstufigen Zähler 11 geht ebenfalls von der Zählersteuerung 5 in der Steuereinheit 3 ein Kontrollzählsignal S1 erhält. Für den un­ manipulierten Betrieb ist die Prüflogik nunmehr so ausgelegt, daß sie überwacht, daß der Zählwert des Zählers 11 zu dem ge­ rade erreichten Zählwert des Kontrollzählers 1 paßt. D. h. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel darf der Zählwert des Zählers 11 nicht kleiner sein als (i × 16) -1 sein. Ent­ sprechendes gilt für eine abwärts zählende Anordnung, auch hier muß der Zähler 11 entsprechend der Zähllogik sich in ei­ nem zum Zählwert des Kontrollzählers 1 passenden Bereich be­ finden.

Sobald die Prüflogik 4 keine Übereinstimmung feststellt, wird ein Fehlersignal F abgegeben.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in der Figur darge­ stellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist auch vorstellbar, daß insbesondere bei einem sehr großen zu über­ schreitenden Zählwertebereich des Zählers 11 zum Einsparen von Zählerzellen des einstufigen Zählers, dieser nicht linear betrieben wird, sondern beispielsweise dekadisch. D. h. der einstufige Zähler würde beispielsweise beim 10., 100., 1000. usw. ein Zählsignal S11 von der Zählersteuerung 5 ein Kon­ trollzählsignal S1 erhalten. Zur Überwachung des unmanipu­ lierten Betriebes muß die Prüflogik 4 entsprechend aufgebaut sein, d. h. in einem solchen Fall muß der Zählwert des Zäh­ lers 11 der dem jeweiligen Zählwert des Kontrollzählers 1 zu­ geordneten Größenordnung entsprechen. Genauso gut ist vor­ stellbar, daß der Zusammenhang zwischen dem Zähler des Zäh­ lers 11 und dem Zählwert des Kontrollzählers 1 einer log­ arithmischen, exponentiellen oder beliebig anderen geeigneten und gewünschten Funktionen entspricht. Dies ist dann sowohl auf aufwärts zählende als auch auf abwärts zählende Zähleran­ ordnungen anwendbar.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß der Zähler 11 und der Kontrollzähler 1 nicht zwangsläufig in der gleichen Rich­ tung zählen müssen. Vielmehr kann auch vorgesehen sein, daß der eine Zähler aufwärts und der jeweils andere Zähler ab­ wärts zählt. Die alleinige Voraussetzung für einen unmanipu­ lierten Betrieb ist, daß der Kontrollzähler nur in einer Richtung zählt und die Prüflogik 4 derart aufgebaut ist, daß der Zählwert des Zählers 11 mit dem Zählwert des Kontrollzäh­ lers 1 einen logischen Zusammenhang aufweist.

Claims (4)

1. Verfahren zum Betreiben eines mehrstufigen Zählers in nur einer Zählrichtung mit den Schritten:

• - Verändern des Zählwertes eines einstufigen nur in einer Zahlrichtung veränderbaren Zählers bei vorbestimmten Zähl­ wertzuständen des mehrstufigen Zählers,
• - erfassen der jeweiligen Zählwertzustände des mehrstufigen Zählers und des einstufigen Hilfszählers,
• - vergleichen der Werte der erfaßten Zählwertzustände des einstufigen und des mehrstufigen Zählers, und
• - erzeugen eines Indikatorsignales aufgrund des Vergleichser­ gebnisses.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Indikatorsignal die Zulässigkeit des Zählwertes des mehrstufigen Zählers anzeigt, wenn dieser in einem vorbe­ stimmten Verhältnis zum Zählwertstand des einstufigen Zählers steht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Indikatorsignal die Zulässigkeit des Zählwertes des mehrstufigen Zählers anzeigt, daß der Zählwert des mehr­ stufigen Zählers mit dem Zählwert des einstufigen Zählers übereinstimmt.

4. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit
einem mehrstufigen nur aufwärts oder abwärts zählenden Zäh­ lers (11), bei dem der Zählwert einer Stufe beim Verändern eines Zählwertes der nachfolgenden Stufe auf einen Anfangs­ wert zurückgesetzt wird,
einem einstufigen Hilfszähler (1), der nur aufwärts oder nur abwärts zählend betrieben wird, und der bei vorbestimmten Zählwerten des mehrstufigen Zählers (11) verändert wird, und einer Vergleichseinrichtung (4), die mit dem Zähler (11) und dem Hilfszähler (1) derart verbunden ist, daß sie die Zähl­ werte (Z1 und Z11) der beiden Zähler jeweils vergleicht und ein dem Vergleich entsprechendes Signal ausgibt.