应用于嵌入式系统的电路结构技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于嵌入式系统的电路结构，具有掉电保护及伪掉电复位功能，以解决现有技术中嵌入式系统设备使用中出现的设备掉电后用户或系统文件损坏的问题、并且对现有的掉电保护机制做功能完善及优化处理。具体地，本发明专利技术是在现有技术的具有掉电保护机制的电路结构上增设掉电信号采样电路和掉电复位控制电路，以使得嵌入式系统中的操作系统因伪掉电而进入待关机状态后能够自动进行系统复位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及嵌入式系统
，特别涉及一种应用于嵌入式系统的具有掉电保护功能的电路结构。
技术介绍
嵌入式系统是一种嵌入受控器件内部为特定应用而设计的专用计算机系统。普遍认为嵌入式系统是以计算机技术为基础、软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗鞥严格要求的专用计算机系统。从硬件角度可认为嵌入式系统是一个控制程序存储在存储器中的嵌入式处理器控制板，大致可分为处理器、存储器、输入输出(I/O)等硬件部分，其中I/O部分由各种功能性外设构成，从而可实现丰富多样的嵌入式硬件功能。从软件角度来讲，嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有μC/OS-II、Linux、WindowsEmbedded、VxWorks以及目前较为主流的Android、iOS等。但是目前的嵌入式系统产品中从稳定性角度来讲仍存在较多问题，例如设备突发掉电情况下缺乏保护或很少有合理的掉电保护机制增强系统稳定性，因为设备在未执行系统关机命令突然掉电情况下有时会对操作系统或用户存储的文件造成一定损坏。例如现有使用WindowsEmbeddedCompact(简称WinCE)系统的嵌入式系统设备，均存在设备掉电后有一定概率出现操作系统文件损坏问题。此问题产生是由于硬件设备在存储方案设计时使用的存储芯片与操作系统配合上带来的缺陷。设备紧急断电时WinCE操作系统未做保存处理工作，可能损坏用户数据，甚至对系统文件有损害造成系统无法启动等严重问题。如图1所示，在原硬件设计方案中，与文件保存相关的电路部分从外部输入的5V电源电压通过防反电路后直接给系统主控电路供电，同时存储器工作。在5V输入电源电压紧急掉电的情况下，上述电路部分会同时直接断电，这样存储器就有可能出现不正常工作的情况，导致系统或用户文件丢失。因此，为增强系统稳定性，本专利技术申请人西安诺瓦电子科技有限公司在2015年05月18日申请的申请号为201510253611.1，专利技术名称为“应用于嵌入式系统的电路结构和掉电保护方法”的中国专利技术专利申请中提出了一种掉电保护机制，如图2所示，其是在图1所示硬件设计基础上增加掉电保护电路和法拉电容，软件设计中在系统得知掉电状态后发挥作用，也即在得知掉电状态后触发系统级中断，在中断状态处理函数中做状态稳定监测，如确实为电源掉电引起的中断触发，通知应用层做处理工作。应用层软件设计时做信号等待，若获取断电消息成功则进行处理工作，首先保存用户数据，然后关闭正在运行的程序，最后软件发送命令使系统进入suspend休眠状态即待关机状态，在此动作完成后法拉电容放电完成，整个系统掉电；这样对整个设备的存储文件起到了保护作用。在正常使用中，出现突发掉电情况图2所示电路结构会按照上述方式进入掉电保护状态，整个系统获得保护。但是在使用时存在一种情况，若电源出现短时间抖动后恢复，同样会触发掉电保护电路，但是其并非真实掉电状态，系统同样会按照正常处理模式进入到待关机状态，这时整个系统处于休眠状态，用户无法正常使用系统功能。由此可见，图2所示电路结构仍然存在进一步优化的空间。
技术实现思路
因此，本专利技术提出一种应用于嵌入式系统的电路结构，以解决现有技术中嵌入式系统设备使用中出现的设备掉电后用户或系统文件损坏的问题、并且对现有的掉电保护机制做功能完善及优化处理。具体地，本专利技术实施例提出的一种应用于嵌入式系统的电路结构，包括：电源电压输入端、掉电保护电路、储能电容、系统主控电路以及存储器，所述掉电保护电路电连接所述电源电压输入端以及所述系统主控电路的电源端和外部中断端口且用于在监测到所述电源电压输入端的电源电压掉电后经由所述外部中断端口触发所述系统主控电路产生系统中断以进行掉电处理来判断所述电源电压输入端的电源电压是否处于真实掉电状态并在所述电源电压输入端的电源电压处于真实掉电状态后完成文件保存至所述存储器并使系统进入待关机状态，所述储能电容电连接所述掉电保护电路且用于在所述电源电压输入端的电源电压掉电后通过所述掉电保护电路给所述系统主控电路的所述电源端供电。再者，所述应用于嵌入式系统的电路结构还包括：掉电信号采样电路以及掉电复位控制电路；其中，所述掉电信号采样电路电连接所述电源电压输入端且具有采样电压输出端，所述掉电复位控制电路电连接所述采样电压输出端和所述系统主控电路的复位端且用于根据所述采样电压输出端输出的采样电压判断所述电源电压输入端的电源电压是否处于真实掉电状态、在所述电源电压输入端的电源电压处于真实掉电状态后监测所述电源电压输入端的电源电压是否恢复以及在监测到所述电源电压输入端的电源电压恢复后产生复位控制信号至所述系统主控电路的复位端以复位系统处于待关机状态的所述系统主控电路。在本专利技术的一个实施例中，所述掉电信号采样电路包括第一电阻、第二电阻和电容，所述第一电阻和所述第二电阻串接在所述电源电压输入端和接地电位之间，所述电容与串接的所述第一电阻和第二电阻并联在所述电源电压输入端和所述接地电位之间。在本专利技术的一个实施例中，所述掉电复位控制电路包括微控制器，所述微控制器的一第一I/O口和一第二I/O口分别电连接所述采样电压输出端和所述系统主控电路的所述复位端。在本专利技术的一个实施例中，所述掉电保护电路包括：状态监测电路，电连接所述电源电压输入端且用于输出代表所述电源电压输入端的电源电压是否掉电的监测值；状态通知电路，电连接所述状态监测电路和所述系统主控电路的所述外部中断端口，用于根据所述监测值判断所述电源电压输入端的电源电压是否掉电并在所述电源电压输入端的电源电压掉电后产生掉电状态通知给所述系统主控电路的所述外部中断端口以触发所述系统主控电路产生系统中断；以及掉电维持电路，电连接在所述电源电压输入端和所述系统主控电路的所述电源端之间并且电连接所述储能电容，用于在所述电源电压输入端的电源电压未掉电时对所述储能电容充电并将所述电源电压输入端的电源电压传递至所述系统主控电路的所述电源端、以及用于在所述电源电压输入端的电源电压掉电时利用所述储能电容向所述系统主控电路的所述电源端供电。在本专利技术的一个实施例中，所述状态通知电路与所述掉电复位控制电路共用所述微控制器，且所述微控制器的一第三I/O口用于接收所述监测值，且所述微控制器的一第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于嵌入式系统的电路结构，包括：电源电压输入端、掉电保护电路、储能电容、系统主控电路以及存储器，所述掉电保护电路电连接所述电源电压输入端以及所述系统主控电路的电源端和外部中断端口且用于在监测到所述电源电压输入端的电源电压掉电后经由所述外部中断端口触发所述系统主控电路产生系统中断以进行掉电处理来判断所述电源电压输入端的电源电压是否处于真实掉电状态并在所述电源电压输入端的电源电压处于真实掉电状态后完成文件保存至所述存储器并使系统进入待关机状态，所述储能电容电连接所述掉电保护电路且用于在所述电源电压输入端的电源电压掉电后通过所述掉电保护电路给所述系统主控电路的所述电源端供电；其特征在于，所述应用于嵌入式系统的电路结构还包括：掉电信号采样电路以及掉电复位控制电路；其中，所述掉电信号采样电路电连接所述电源电压输入端且具有采样电压输出端，所述掉电复位控制电路电连接所述采样电压输出端和所述系统主控电路的复位端且用于根据所述采样电压输出端输出的采样电压判断所述电源电压输入端的电源电压是否处于真实掉电状态、在所述电源电压输入端的电源电压处于真实掉电状态后监测所述电源电压输入端的电源电压是否恢复以及在监测到所述电源电压输入端的电源电压恢复后产生复位控制信号至所述系统主控电路的复位端以复位系统处于待关机状态的所述系统主控电路。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于嵌入式系统的电路结构，包括：电源电压输入端、掉
电保护电路、储能电容、系统主控电路以及存储器，所述掉电保护电路
电连接所述电源电压输入端以及所述系统主控电路的电源端和外部中断
端口且用于在监测到所述电源电压输入端的电源电压掉电后经由所述外
部中断端口触发所述系统主控电路产生系统中断以进行掉电处理来判断
所述电源电压输入端的电源电压是否处于真实掉电状态并在所述电源电
压输入端的电源电压处于真实掉电状态后完成文件保存至所述存储器并
使系统进入待关机状态，所述储能电容电连接所述掉电保护电路且用于
在所述电源电压输入端的电源电压掉电后通过所述掉电保护电路给所述
系统主控电路的所述电源端供电；其特征在于，所述应用于嵌入式系统
的电路结构还包括：
掉电信号采样电路以及掉电复位控制电路；
其中，所述掉电信号采样电路电连接所述电源电压输入端且具有采
样电压输出端，所述掉电复位控制电路电连接所述采样电压输出端和所
述系统主控电路的复位端且用于根据所述采样电压输出端输出的采样电
压判断所述电源电压输入端的电源电压是否处于真实掉电状态、在所述
电源电压输入端的电源电压处于真实掉电状态后监测所述电源电压输入
端的电源电压是否恢复以及在监测到所述电源电压输入端的电源电压恢
复后产生复位控制信号至所述系统主控电路的复位端以复位系统处于待
关机状态的所述系统主控电路。
2.如权利要求1所述的应用于嵌入式系统的电路结构，其特征在于，
所述掉电信号采样电路包括第一电阻、第二电阻和电容，所述第一电阻
和所述第二电阻串接在所述电源电压输入端和接地电位之间，所述电容
与串接的所述第一电阻和第二电阻并联在所述电源电压输入端和所述接
地电位之间。
3.如权利要求1所述的应用于嵌入式系统的电路结构，其特征在于，
所述掉电复位控制电路包括微控制器，所述微控制器的一第一I/O口和
一第二I/O口分别电连接所述采样电压输出端和所述系统主控电路的所
述复位端。
4.如权利要求3所述的应用于嵌入式系统的电路结构，其特征在于，
所述掉电保护电路包括：
状态监测电路，电连接所述电源电压输入端且用于输出代表所述电
源电压输入端的电源电压是否掉电的监测值；
状态通知电路，电连接所述状态监测电路和所述系统主控电路的所
述外部中断端...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延，王家华，宗靖国，
申请(专利权)人：西安诺瓦电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61