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《ARM嵌入式系統(tǒng)集成的設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、嵌入式系統(tǒng)掉電保護(hù)設(shè)計方案學(xué)生姓名陳斌號07B01010231別信息系業(yè)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)嵌入式系統(tǒng)掉電保護(hù)的一種設(shè)計方法設(shè)計方案一、背景介紹我們知道，在恢入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)中越來越多地應(yīng)用恢入式操作系統(tǒng)。山于操作系統(tǒng)的引入，數(shù)據(jù)的讀寫往往是通過文件的方式完成，而不是直接對存儲單-元地址操作。用文件讀寫方式操作數(shù)據(jù)，在程序的運行過程屮往往將數(shù)據(jù)暫存在易失性的存儲空間，如SDRAM,一旦系統(tǒng)意外失電，這些數(shù)據(jù)往往被丟火。因此，當(dāng)系統(tǒng)意外失電時必須采取一定的措施進(jìn)行系統(tǒng)的掉電保護(hù)，以避免系統(tǒng)產(chǎn)?；靵y?？偟?/p>
2、說來，防掉電程序的主要思路就是:產(chǎn)牛掉電信號，捕捉掉電信號，處理掉電信號和數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場狀態(tài)的恢復(fù)。如果不引入操作系統(tǒng)，直接對存儲單-元進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，每次操作的數(shù)據(jù)量小，可以利用屮斷服務(wù)的方式進(jìn)行掉電保護(hù);而用文件的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，數(shù)據(jù)量一般比較人，因此基于中斷服務(wù)的方式進(jìn)行掉電保護(hù)已經(jīng)不再可靠。二、設(shè)計目標(biāo)系統(tǒng)防掉電設(shè)計的hl的是:采用一?種機(jī)制，使得系統(tǒng)在意外失去供電的情況下，可以保證系統(tǒng)運行狀態(tài)的確定性以及記錄數(shù)據(jù)的完整性;當(dāng)系統(tǒng)供電恢復(fù)后，現(xiàn)場數(shù)據(jù)可以及時恢復(fù)，避免應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生混亂。三、系統(tǒng)
3、原理及框圖1、掉電保護(hù)方案實現(xiàn)的系統(tǒng)基礎(chǔ)ARM7系列的微處理器支持八種類型的中斷處理。外部屮斷請求會在外部屮斷引腳有效（一般是低電平），并且程序狀態(tài)寄存器相關(guān)位（即CPSR的I控制位）設(shè)置為允許時得到處理器響應(yīng)。響應(yīng)后處理器進(jìn)入中斷工作模式，PC被裝人中斷向量0x00000018o在這個地址單元存放中斷服務(wù)程序人口地址，中斷服務(wù)程序就可以被執(zhí)行。在掉電保護(hù)方案中，中斷服務(wù)程序很簡單，就是將表示掉電的全局變量置位即可。這樣可以縮短程序執(zhí)行時間。Flash存儲器是一種可在系統(tǒng)（insystem）Jit行
4、電擦寫，電后信息不丟失的存儲器。它具冇低功耗、大容量、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編程（燒寫）、擦除等特點，并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)屮得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存儲器。Flash在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等。常用的Elash為8位或16位的數(shù)據(jù)寬度，編程電壓為單3.3V。與Flash存儲器相比較，SDRAM不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但其存取速度人大高于Flash存儲器，且具冇讀/寫的屬性，因此，SDRAM在系統(tǒng)中主要
5、用作程序的運行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，CPU首先從復(fù)位地址0x0處讀取啟動代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼一般應(yīng)調(diào)入SDRAM中運行，以提高系統(tǒng)的運行速度，同時，系統(tǒng)及用戶堆棧、運行數(shù)據(jù)也都放在SDRAM中。SDRAM的存儲單元可以理解為一個電容，總是傾向于放電，為避免數(shù)據(jù)丟失，必須處時刷新（充電）。因此，要在系統(tǒng)屮使用SDRAM,就要求微處理器具有刷新控制邏輯，或在系統(tǒng)中另外加入刷新控制邏輯電路，特別的情況是在系統(tǒng)失電后，要采収一種有效的機(jī)制確保將sDRAM中的數(shù)據(jù)寫入Flash中。
6、2、基于掉電保護(hù)方案的硬件設(shè)計圖1是一種典型的恢入式系統(tǒng)便件設(shè)計方案。系統(tǒng)的微處理器采用S3C4510B,是基于ARM7體系結(jié)構(gòu)的。SDRAM是一種易失性存儲器作為程序的運行空間，類似于PC機(jī)的內(nèi)存;Flash作為程序存儲空間是非易失性的。程序運行過程中的數(shù)據(jù)往往緩存在sDRAM中，在系統(tǒng)失電時必須寫往Flasho圖1典型的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計方案在系統(tǒng)屮，需要使用5V和3.3V的直流穩(wěn)壓電源。其屮,S3C4510B及部分外圍器件需3.3V電源，另夕卜部分器件需5V電源。為簡化系統(tǒng)電源電路的設(shè)計，要求
7、整個系統(tǒng)的輸入電壓為高質(zhì)量的5V的直流穩(wěn)壓電源。有別于一般的電源回路設(shè)計，本系統(tǒng)的電源回路設(shè)計過程中增加了有關(guān)掉電保護(hù)的設(shè)計。紐含這個設(shè)計的系統(tǒng)電源電路如圖2所示。lrE1WCCRESETVSS口Ma丸M"C34.7F/2.7V2—1—C0N2丄啟It工C4丁4.702.VinQVout10.1^PTT圖2電源電路原理這個電源回路除了可以提供5v和3.3v的電源以外，還為系統(tǒng)掉電保護(hù)提供了延時及預(yù)警功能，通過軟件的配合nJ以實現(xiàn)
8、系統(tǒng)的掉電保護(hù)機(jī)制。止常情況下，由供電回路1給整個系統(tǒng)供電。當(dāng)系統(tǒng)由于意外原因掉電時，由于輸入的比較電壓降低，這樣MAX809模塊輸出電壓產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)為系統(tǒng)提供掉電中斷預(yù)警信號，中斷請求通過外部中斷引腳XREQ0產(chǎn)生;同時供電冋路2開始啟用。通過人電容C3、c4放電，繼續(xù)為系統(tǒng)提供一段供電電壓，支持掉電中斷服務(wù)程序完成。供電回路2只給最小系統(tǒng)供電，并不給耗電量大的外圍部件供電。這樣，給最小系統(tǒng)的供電時間足夠長，可以完成敏感數(shù)據(jù)的保護(hù)操作。通過軟件測算，電容放電可供最小系統(tǒng)
