具有电源监视和上电延时使能的监控模块制造技术

一种可以根据操作系统的启动时间调整“喂狗”周期的具有电源监视和上电延时使能的监控模块。其在模块输入端与模块输出端之间设有电源监测电路和上电延时使能控制电路，其中，电源监测电路主要为电源监视芯片，上电延时使能控制电路主要为可编程器件。模块输入端为系统电源信号采集端；模块输出端一端接于可编程器件，另一端分别接于CPU、网卡或其它系统应用程序模块的使能端。本发明专利技术的设计利用电源监视芯片和可编程器件实现具有多种功能的看门狗，能够十分有效地减少程序问题和看门狗芯片本身缺陷可能带来的问题。并且实现简单且功能全面。便于在嵌入式硬件系统中应用。

【技术实现步骤摘要】
具有电源监视和上电延时使能的监控模块
本专利技术涉及嵌入式系统硬件设计。特别是一种具有电源监视和上电延时的看门狗硬件设计。
技术介绍
通常，在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续工作，会造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片，俗称"看门狗"(英文称watchdog)。看门狗分硬件看门狗和软件看门狗。硬件看门狗是利用一个定时器电路，其定时输出连接到电路的复位端，程序在一定时间范围内对定时器清零(俗称“喂狗”)，因此程序正常工作时，定时器总不能溢出(以下称定时器溢出为“狗叫”)，也就不能产生复位信号。如果程序出现故障，不在定时周期内复位看门狗(即对定时器清零)，就使得看门狗定时器溢出产生复位信号并重启系统。软件看门狗原理上一样，只是将硬件电路上的定时器用处理器的内部定时器代替，这样可以简化硬件电路设计。随着嵌入式硬件技术的发展，嵌入式系统的硬件越来越复杂。如果系统的工作电源电压出现跌落，会使一些数字芯片的输入输出或者时序出现异常，进而导致失效操作甚至严重事故的发生。现有技术中，嵌入式操作系统往往需要较长的时间才能完成整个系统的启动。主要是因为系统的Bootloader(是指嵌入式系统在加电后执行的第一段代码)执行、Kernel(指操作系统内核)解压执行和FileSytem(指文件系统)的装载都需要较长的时间去完成。目前专用的看门狗芯片虽然具有电压监视功能，但往往芯片的“喂狗”时间间隔短且不可调整，以常用的MAX706(MAX706是CMOS监控电路，能够监控电源电压，电池故障和微处理器的工作状态)为例，其“喂狗”周期仅为1.6s。如果用该看门狗芯片直接控制主CPU复位，当嵌入式操作系统的启动时间大于1.6s时，系统在还未调用“喂狗”任务时已经被复位，那么系统将无法启动进入工作模式。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可以根据操作系统的启动时间调整“喂狗”周期的具有电源监视和上电延时使能的监控模块。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术的具有电源监视和上电延时使能的监控模块，包括模块输入端和模块输出端，在模块输入端与模块输出端之间设有电源监测电路和上电延时使能控制电路，其中，电源监测电路由电源监视芯片、第一电阻、第二电阻和第一电容构成，第一电阻的一端与系统电源信号采集端相接，其另一端接于电源监视芯片的电压输入端并通过第二电阻与接地端相接；第一电容与第二电阻并联相接；上电延时使能控制电路由可编程器件、第三电阻、第四电阻和第二电容构成，第三电阻一端与工作电压端相接，另一端接于电源监视芯片的复位输出端并通过第四电阻接于可编程器件的信号输入端，第二电容跨接于可编程器件的信号输入端与接地端之间；所述模块输入端为系统电源信号采集端；所述模块输出端一端接于可编程器件的复位输出端，另一端分别接于CPU、网卡或其它系统应用程序模块的使能端。所述可编程器件为复杂可编程逻辑器件、现场可编程门阵列或单片机。所述可编程器件由至少二个定时器和一个与门构成，所述电源监视芯片的复位输出端接于第一定时器的清零复位端和与门的一个输入脚；第一定时器的时间溢出端接于第二定时器的启动端，第二定时器的时间溢出端接于与门的另一个输入脚，第二定时器的清零复位端接于CPU的一个I/O脚；与门的输出端为所述的模块输出端。所述电源监视芯片为型号是IMP809的芯片。与现有技术相比，本专利技术通过采用电源监视芯片和可编程器件的组合，实现电源监视和上电复位功能，其输入信号为待监测的由系统工作电源提取的信号，电源监视芯片的输出信号为上电复位或电压跌落复位信号并接于可编程器件的输入端，该信号在可编程器件内建立多个计数器和判断比较逻辑，完成上电延时使能、“狗叫”门槛可调、看门狗及复位脉冲产生等功能。本专利技术的设计利用电源监视芯片和可编程器件实现具有多种功能的看门狗，能够十分有效地减少程序问题和看门狗芯片本身缺陷可能带来的问题。并且实现简单且功能全面。便于在嵌入式硬件系统中应用。附图说明图1是本专利技术的硬件原理图。图2是本专利技术的硬件实施方式示意图附图标记如下：电源监视芯片U1、可编程器件U2、第一定时器Timer1、第二定时器Timer2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术通过电阻匹配获取电源监视信号用于输入电源监视芯片U1，电源监视芯片U1信号输出经过上拉和匹配电阻与可编程器件U2连接。可编程器件U2根据电源监视芯片U1提供的复位信号完成上电延时、产生复位信号等看门狗功能。并且通过CPU完成对可编程器件U2的“喂狗”操作。如图1所示，本专利技术通过电源监视芯片U1(其型号为IMP809的监视芯片)实现电源监视，其向可编程器件U2[该可编程器件可为复杂可编程逻辑器件(英文简称CPLD)、现场可编程门阵列(英文简称FPGA)或单片机]提供复位信号；通过对可编程器件U2编程实现上电延时、狗叫门槛可调、系统复位脉冲产生等功能。所述的电源监视芯片U1电压监视输入端(又称模块输入端)连接的是待监测的电源电压信号，通过调节电阻第一电阻R1和第二电阻R2的阻值实现电源监视的门槛电压。所述的电源监视芯片U1的输出端被第三电阻R3上拉后，通过第四电阻R4连接到可编程器件U2的输入端。当系统上电或者电压监视输入端的电压低于设定的门槛电压时，电源监视芯片U1输出低电平信号至可编程器件U2。如图2所示，本专利技术通过在可编程器件U2中建立若干个定时器或计数器完成上电延时使能、看门狗门槛可调等功能。优选的可编程器件U2的结构为：其由二个定时器和一个与门构成，所述电源监视芯片U1的复位输出端接于第一定时器Timer1清零复位端和与门的一个输入脚；第一定时器Timer1的时间溢出端接于第二定时器Timer2的启动端，第二定时器Timer2的时间溢出端接于与门的另一个输入脚，第二定时器Timer2的清零复位端接于CPU的一个I/O端；与门的输入端为所述的模块输出端。电源监视芯片U1的复位输出信号RST1引至可编程器件U2，可编程器件U2的复位输出信号RST引至CPU、网卡等其他器件。电源监视芯片U1在上电或电压跌落时产生RST1信号对可编程器件U2进行逻辑复位。复位输出信号RST对CPU、网卡等其他器件进行上电复位。电源监视芯片U1产生的RST1信号启动可编程器件U2中的第一定时器Timer1。第一定时器Timer1开始计时，在第一定时器Timer1溢出后产生启动第二定时器Timer2的信号。第二定时器Timer2随即开始计时，在第二定时器Timer2溢出后输出复位脉冲RST2。通过调整第一定时器Timer1和第二定时器Timer2的定时时间来完成看门狗的门槛可调功能。在可编程器件U2内部，复位脉冲信号RST1和RST2通过一个两输入的与门，与门的输出端(又称模块输出端)输出的信号即为系统用的复位RST信号。第二定时器Timer2的清零信号由主CPU的I/O脚控制。正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有电源监视和上电延时使能的监控模块，包括模块输入端和模块输出端，其特征在于：在模块输入端与模块输出端之间设有电源监测电路和上电延时使能控制电路，其中，电源监测电路由电源监视芯片(U1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第一电容(C1)构成，第一电阻(R1)的端与系统电源信号采集端相接，其另一端接于电源监视芯片(U1)的电压输入端并通过第二电阻(R2)与接地端相接；第一电容(C1)与第二电阻(R2)并联相接；上电延时使能控制电路由可编程器件(U2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第二电容(C2)构成，第三电阻(R3)一端与工作电压端相接，另一端接于电源监视芯片(U1)的复位输出端并通过第四电阻(R4)接于可编程器件(U2)的信号输入端，第二电容(C2)跨接于可编程器件(U2)的信号输入端与接地端之间；所述模块输入端为系统电源信号采集端；所述模块输出端一端接于可编程器件(U2)的复位输出端，另一端分别接于CPU、网卡或其它系统应用程序模块的使能端。

【技术特征摘要】
1.一种具有电源监视和上电延时使能的监控模块，包括模块输入端和模块输出端，其特征在于：在模块输入端与模块输出端之间设有电源监测电路和上电延时使能控制电路，其中，电源监测电路由电源监视芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1构成，第一电阻R1的一端与系统电源信号采集端相接，其另一端接于电源监视芯片U1的电压输入端并通过第二电阻R2与接地端相接；第一电容C1与第二电阻R2并联相接；上电延时使能控制电路由可编程器件U2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2构成，第三电阻R3一端与工作电压端相接，另一端接于电源监视芯片U1的复位输出端并通过第四电阻R4接于可编程器件U2的信号输入端，第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘愉涛，陈远生，刘宏君，王乾刚，侯亮，刘辉，程亮，罗侍田，王永科，黄旭，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网浙江省电力公司，长园深瑞继保自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11