一种自动掉电重启电路及相应的物联网网关制造技术

本发明专利技术公开了一种自动掉电重启电路及相应的物联网网关。该电路包括第一处理单元、状态监测单元、掉电重启功能选择单元、延时上电控制单元、电源控制单元和滤波网络单元。该电路在系统软件运行异常时，通过控制状态监测单元向掉电重启功能选择单元发送低电平信号，使得掉电重启功能选择单元向延时上电控制单元输出低电平信号，以立即响应系统异常状态，进行掉电重启操作，不仅解决了系统出现异常时采用看门狗电路复位仍然无法正常运行的问题，还不会存在因掉电不充分导致系统运行异常的情况。并且，在系统软件升级无法及时喂狗时，可事先屏蔽看门狗电路功能，从而保证有充足的时间进行系统升级。进行系统升级。进行系统升级。

【技术实现步骤摘要】
一种自动掉电重启电路及相应的物联网网关


[0001]本专利技术涉及一种自动掉电重启电路，同时也涉及包括该自动掉电重启电路的物联网网关。

技术介绍

[0002]目前物联网网关大多具备看门狗电路，以实现设备异常时向CPU(中央处理器)发送复位信号，CPU的硬件复位引脚接收到复位信号后重启系统软件。
[0003]在铁路行业中，大多数场景下的物联网网关运行环境都比较恶劣，现场通信设备较多、电磁环境复杂，加之电网波动、振动、温湿度等因素影响，多变的环境可能导致物联网网关出现一些无法通过简单的复位而恢复正常的故障。另外，有些潜在的故障导致网关设备软件无法按时喂狗，硬件看门狗芯片虽然不停地复位CPU，但网关设备还是无法正常运行，此种情况往往维护人员到现场后短时间内也无法定位原因，而将网关设备重新上电后设备可能又恢复正常。发生这种故障的原因有很多，如因电磁干扰导致CPU外部器件的某个逻辑出现异常翻转，使得软件读取该逻辑信号时出现异常，CPU在处理该逻辑信号相关的任务时出现异常，导致“死机”。由于硬件看门狗芯片只能复位CPU，无法使CPU外部逻辑器件的逻辑状态恢复正常；当CPU重新运行后，软件处理该逻辑信号时又会出现异常，导致再次“死机”，只有通过掉电重启设备，使设备所有逻辑器件的状态回归初始状态，才能解决根本问题。
[0004]出现上述故障在实际中是无法预期的，对于运行在铁路无人职守的机房、监控站等边远地区的物联网网关，维护人员需及时赶赴现场，而又定位不出原因，仅仅是对设备进行重新上电启动的操作，严重的浪费人力资源，增加维护成本。同时由于铁路行业特点，很多机房地处偏远位置，出现上述故障时维护人员需要时间赶赴现场，这期间感知层所监控的关键设备数据将因网关故障而无法发送至云端、也无法保存在网关本地存储空间，造成被监控关键设备状态数据丢失，给用户的大数据积累及分析应用造成不可挽回的损失。并且，网关长期处于故障状态而连续复位，不仅对设备软件的可靠性是一个巨大的考验，同时由于网关故障，云端也无法对感知层的传感器实现远程控制，将会造成更大的损失。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种自动掉电重启电路。
[0006]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该自动掉电重启电路的物联网网关。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0008]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种自动掉电重启电路，包括供电单元、第一处理单元、状态监测单元、掉电重启功能选择单元、延时上电控制单元、电源控制单元和滤波网络单元；系统输入电源连接所述供电单元和所述电源控制单元，所述供电单元连接所述第一处理单元、所述状态监测单元、所述掉电重启功能选择单元、所述延时上电控制单元
和所述电源控制单元，所述第一处理单元连接所述状态监测单元和所述掉电重启功能选择单元，所述状态监测单元连接所述掉电重启功能选择单元，所述掉电重启功能选择单元连接所述延时上电控制单元，所述延时上电控制单元连接所述电源控制单元，所述电源控制单元连接所述滤波网络单元；
[0009]若系统正常运行，所述第一处理单元向所述掉电重启功能选择单元输出高电平信号，启用掉电重启功能；当所述第一处理单元的软件运行异常或接收到物联网平台发送的断电重启指令时，所述第一处理单元因软件异常无法正常向所述状态监测单元发送喂狗信号或主动停止向所述状态监测单元发送喂狗信号，使得所述掉电重启功能选择单元向所述延时上电控制单元输出低电平信号，所述延时上电控制单元立即无延时的向所述电源控制单元输出低电平信号，控制所述电源控制单元立即变为开路状态，以切断系统输入电源向系统供电，实现断电功能；
[0010]断电后，所述掉电重启功能选择单元向所述延时上电控制单元输出高电平信号，经所述延时上电控制单元延时固定时长后向所述电源控制单元输出高电平信号，控制所述电源控制单元处于导通状态，将系统输入电源经所述滤波网络单元给系统供电，实现重启功能。
[0011]其中较优地，所述状态监测单元包括看门狗芯片、第一电阻和第一电容；所述看门狗芯片的看门狗信号输入引脚通过所述第一电阻连接所述第一处理单元，所述看门狗芯片的看门狗信号输出引脚连接所述掉电重启功能选择单元，所述看门狗芯片的电源引脚连接所述供电单元和所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端和所述看门狗芯片的接地引脚与电源跌落电压监控输入端分别接地。
[0012]其中较优地，所述掉电重启功能选择单元包括三态门芯片、三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二电容；所述三态门芯片的输出使能控制引脚连接所述三极管的集电极和所述第三电阻的一端，所述三极管的基极通过所述第二电阻连接所述第一处理单元，所述第三电阻的另一端连接所述供电单元、所述第二电容的一端、所述三态门芯片的电源引脚和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接所述三态门芯片的信号输出引脚，所述三态门芯片的信号输出引脚连接所述延时上电控制单元，所述三态门芯片的信号输入引脚连接所述看门狗芯片的看门狗信号输出引脚，所述三极管的发射极、所述第二电容的另一端和所述三态门芯片的接地引脚分别接地。
[0013]其中较优地，所述延时上电控制单元包括只具备上升沿延时的集成延时芯片、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第三电容；所述集成延时芯片的输入引脚连接所述三态门芯片的信号输出引脚，所述集成延时芯片的输出引脚连接所述电源控制单元，所述集成延时芯片的延时设置引脚连接所述第五电阻的一端，所述集成延时芯片的可编程分压输入引脚连接所述第六电阻和所述第七电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接所述集成延时芯片的电源引脚、所述第三电容的一端和所述供电单元，所述集成延时芯片的接地引脚、所述第五电阻、所述第七电阻、所述第三电容的另一端分别接地。
[0014]其中较优地，所述电源控制单元包括光电耦合器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、PMOS晶体管和熔断器，所述光电耦合器中的光电二极管的阳极通过所述第八电阻连接所述供电单元，所述光电二极管的阴极连接所述集成延时芯片的输出引脚，所述光电耦合器中的光敏三极管的集电极通过所述第九电阻连接系统输入电源，所述光敏三极管的发射极连
接所述PMOS晶体管的栅极和所述第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端接地，所述PMOS晶体管的源极连接所述熔断器的一端，所述熔断器的另一端连接所述系统输入电源，所述PMOS晶体管的漏极连接所述滤波网络单元。
[0015]其中较优地，所述自动掉电重启电路还包括第二处理单元，所述第二处理单元一方面连接所述第一处理单元，另一方面通过相应的电阻对应连接所述看门狗芯片的信号输入引脚和所述三极管的基极。
[0016]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种物联网网关，包括电源模块、处理模块、通信接口模块、存储模块和由上述的自动掉电重启电路组成的自动掉电重启模块，所述自动掉电重启模块连接所述电源模块，所述电源模块连接所述处理模块、所述通信接口模块和所述存储模块，所述处理模块连接所述通信接口模块和所述存储模块。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动掉电重启电路，其特征在于包括供电单元、第一处理单元、状态监测单元、掉电重启功能选择单元、延时上电控制单元、电源控制单元和滤波网络单元；系统输入电源连接所述供电单元和所述电源控制单元，所述供电单元连接所述第一处理单元、所述状态监测单元、所述掉电重启功能选择单元、所述延时上电控制单元和所述电源控制单元，所述第一处理单元连接所述状态监测单元和所述掉电重启功能选择单元，所述状态监测单元连接所述掉电重启功能选择单元，所述掉电重启功能选择单元连接所述延时上电控制单元，所述延时上电控制单元连接所述电源控制单元，所述电源控制单元连接所述滤波网络单元；若系统正常运行，所述第一处理单元向所述掉电重启功能选择单元输出高电平信号，启用掉电重启功能；当所述第一处理单元的软件运行异常或接收到物联网平台发送的断电重启指令时，所述第一处理单元因软件异常无法正常向所述状态监测单元发送喂狗信号或主动停止向所述状态监测单元发送喂狗信号，使得所述掉电重启功能选择单元向所述延时上电控制单元输出低电平信号，所述延时上电控制单元立即无延时的向所述电源控制单元输出低电平信号，控制所述电源控制单元立即变为开路状态，以切断系统输入电源向系统供电，实现断电功能；断电后，所述掉电重启功能选择单元向所述延时上电控制单元输出高电平信号，经所述延时上电控制单元延时固定时长后向所述电源控制单元输出高电平信号，控制所述电源控制单元处于导通状态，将系统输入电源经所述滤波网络单元给系统供电，实现重启功能。2.如权利要求1所述的自动掉电重启电路，其特征在于：所述状态监测单元包括看门狗芯片、第一电阻和第一电容；所述看门狗芯片的看门狗信号输入引脚通过所述第一电阻连接所述第一处理单元，所述看门狗芯片的看门狗信号输出引脚连接所述掉电电压检测单元，所述看门狗芯片的电源引脚连接所述供电单元和所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端和所述看门狗芯片的接地引脚与电源跌落电压监控输入端分别接地。3.如权利要求2所述的自动掉电重启电路，其特征在于：所述掉电重启功能选择单元包括三态门芯片、三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二电容；所述三态门芯片的输出使能控制引脚连接所述三极管的集电极和所述第三电阻的一端，所述三极管的基极通过所述第二电阻连接所述第一处理单元，所述第三电阻的另一端连接所述供电单元、所述第二电容的一端、所述三态门芯片的电源引脚和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接所述三态门芯片的信号输出引脚，所述三态门芯片的信号输出引脚连接所述延时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贺，樊征臻，钟桂东，
申请(专利权)人：佳讯飞鸿北京智能科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：