CN103345189A - 一种控制器和一种掉电保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种控制器和一种掉电保护方法，所述控制器包括：系统电源；锂电池；输入端分别与系统电源和锂电池相连的电源管理芯片；分别与电源管理芯片的输出端相连的检测电路、易失性存储器、可读写的非易失性存储器和中央处理器CPU；所述CPU用于响应检测电路发出的中断请求信号，将易失性存储器中的数据拷贝到可读写的非易失性存储器，并关闭所述电源管理芯片，当系统电源重新上电且系统初始化完成后，CPU用于将可读写的非易失性存储器中的数据再拷贝到所述易失性存储器，此时CPU从上次CPU断电的节点时刻开始继续运行，从而在降低锂电池供电时间的前提下，保证系统电源掉电后存储的数据不丢失，提高掉电保护方案的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，更具体地说，涉及一种控制器和一种掉电保护方法。
背景技术
存储有上位机的组态信息和现场实时运行信息的控制器是自动控制系统的核心组成部分，为防止系统电源掉电时数据丢失，需要为所述控制器内存储的数据进行掉电保护。
现有技术中主要是采用“锂电池+静态随机存储器SRAM”模式的掉电保护方案，其工作原理为：在系统电源正常供电过程中，通过所述SRAM存储上位机的组态信息和现场实时运行信息；系统电源掉电后，系统运行停止，转由锂电池为所述SRAM供电，以保证其数据内容不丢失；待系统电源重新上电后，系统从SRAM中读取数据，在上次掉电的节点处重新开始运行。
但是，由于所述SRAM属于一种易失性存储器，且所述锂电池供电时间有限，因此在系统电源长时间掉电的情况下，容易导致负责供电的锂电池电量耗尽或下降，进而引起所述SRAM内数据内容丢失，降低该掉电保护方案的可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种控制器和一种掉电保护方法，以实现在降低锂电池供电时间的前提下，保证系统电源掉电后存储的数据不丢失，提高掉电保护方案的可靠性。
一种控制器，包括：
系统电源；
锂电池；
输入端分别与所述系统电源和锂电池相连的电源管理芯片；所述电源管理芯片用于实现所述系统电源供电支路和锂电池供电支路之间的切换；
与所述电源管理芯片的输出端相连、用于在检测到所述系统电源掉电时，生成并发出中断请求信号的检测电路；
分别与所述电源管理芯片的输出端相连的易失性存储器和可读写的非易失性存储器；
以及分别与所述电源管理芯片、所述检测电路、所述易失性存储器和所述可读写的非易失性存储器相连的中央处理器CPU；所述CPU用于响应所述中断请求信号，执行中断服务程序，所述中断服务程序包括：读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器，当数据写入完成后关闭所述电源管理芯片，以及当系统电源重新上电且系统初始化完成后，读取所述可读写的非易失性存储器中的数据，并将数据写入到所述易失性存储器。
可选地，所述中断服务程序还包括：在读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器这一指令执行之前以及执行之后，均还包括读取所述系统电源的电平信号，根据所述电平信号判断系统电源的供电情况，若系统电源恢复正常供电则退出所述中断服务程序。
可选地，还包括连接于所述系统电源与所述锂电池之间的充电线路。
其中，所述易失性存储器为第二代双倍速率同步动态随机存储器DDR2。
其中，所述可读写的非易失性存储器为闪速存储器Flash。
一种掉电保护方法，应用于上述控制器，包括：
步骤a、电源管理芯片检测到系统电源掉电后，控制锂电池供电支路选通；同时，检测电路检测到系统电源掉电，向CPU发出中断请求信号；
步骤b、所述CPU响应所述中断请求信号，执行中断服务程序，所述中断服务程序包括：读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器；控制所述电源管理芯片关闭；以及当系统电源重新上电且系统初始化完成后，读取所述可读写的非易失性存储器中的数据，并将数据写入到所述易失性存储器。
可选地，在步骤b中所述的读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器执行之前和执行之后，均还包括：
读取所述系统电源的电平信号，并根据所述电平信号判断系统电源的供电情况，若系统电源恢复正常供电则退出所述步骤b。
可选地，在系统电源正常供电情况下，所述系统电源还为所述锂电池持续充电直至所述锂电池充电完成。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例在系统电源掉电时，转由锂电池为检测电路、CPU、易失性存储器和可读写的非易失性存储器供电，所述CPU响应所述检测电路发出的中断请求信号，将系统电源掉电前储存在易失性存储器中的上位机的组态信息和现场实时运行信息拷贝到所述可读写的非易失性存储器中，待拷贝完成后则停止锂电池供电，当系统电源重新上电时，CPU将所述可读写的非易失性存储器中的数据再拷贝到所述易失性存储器；此时CPU在上次CPU断电节点时刻重新开始运行。相比现有技术中锂电池需工作在整个系统掉电时间段，本发明实施例中所述锂电池的供电时间仅为将易失性存储器中的数据拷贝到所述可读写的非易失性存储器这一时间段，工作时间极短；且本实施例通过所述可读写的非易失性存储器代替现有技术的SRAM来存储系统掉电后的数据，可保证锂电池停止供电后数据内容不丢失，从而实现了在降低锂电池供电时间的前提下，保证系统电源掉电后存储的数据（即系统电源掉电节点时刻，控制器中存储的上位机的组态信息和现场运行信息）不丢失，提高掉电保护方案的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一公开的一种控制器结构示意图；
图2为本发明实施例三公开的一种掉电保护方法流程图；
图3为本发明实施例四公开的又一种掉电保护方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例一公开了一种控制器，以实现在降低锂电池供电时间的前提下，保证系统电源掉电后存储的数据不丢失，提高掉电保护方案的可靠性，其中，所述控制器包括：
系统电源100；
锂电池200；
输入端分别与所述系统电源100和锂电池200相连的电源管理芯片300；所述电源管理芯片300用于实现所述系统电源供电支路（即所述系统电源100与所述电源管理芯片300的输入端相连接形成的供电支路）和锂电池供电支路（即所述锂电池200与所述电源管理芯片300的输入端相连接形成的供电支路）之间的切换；
与所述电源管理芯片300的输出端相连、用于在检测到所述系统电源100掉电时，生成并发出中断请求信号的检测电路400；
分别与所述电源管理芯片300的输出端相连的易失性存储器500和可读写的非易失性存储器600；所述易失性存储器500在断电后其数据会丢失，而所述可读写的非易失性存储器600在断电后其数据内容不会丢失；
以及分别与所述电源管理芯片300、所述检测电路400、所述易失性存储器500和所述可读写的非易失性存储器600相连的中央处理器CPU700；所述CPU700用于响应所述中断请求信号，执行中断服务程序，所述中断服务程序包括：读取所述易失性存储器500在系统电源100掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器600，当数据写入完成后关闭所述电源管理芯片300，当系统电源100重新上电且系统初始化完成后，读取所述可读写的非易失性存储器600中的数据，并将数据写入到所述易失性存储器500。
在本实施例中，在系统电源100掉电节点时刻，所述CPU700同时进入所述中断服务程序；当系统电源100重新上电后，所述CPU700从所述CPU700断电节点时刻开始继续运行，即本实施例所公开的控制器从所述CPU700上一次断电节点时刻开始重新运行；当所述CPU700执行所述中断服务程序完毕后，所述控制器从CPU700进入所述中断服务程序执行之前的节点处开始继续运行，不会因系统电源100掉电而发生数据丢失现象。
其中，图1仅示出了控制器中上述各个部件的供电线路连接关系，所述CPU700通过总线与所述电源管理芯片300、检测电路400、易失性存储器500以及可读写的非易失性存储器600之间的连接关系并未示出。
其中，所述电源管理芯片300即为控制所述检测电路400、易失性存储器500、可读写的非易失性存储器600和CPU700等用电设备的供电源在所述系统电源100和所述锂电池200之间进行切换的电源切换芯片：当系统电源100正常供电时，所述电源管理芯片300控制所述系统电源供电支路选通、所述锂电池供电支路截止；当系统电源100掉电时，所述系统电源供电支路处于截止状态，所述电源管理芯片300控制所述锂电池供电支路选通，以保证上述用电设备在锂电池200供电下继续运行。
待系统电源100重新上电且系统初始化完成后，处于关闭状态的所述电源管理芯片300重新开始工作，所述可读写的非易失性存储器600中存储的数据（即系统电源100掉电节点时刻储存的上位机的组态信息和现场运行信息）被写入所述易失性存储器500中，自动控制系统从上一次CPU700掉电节点时刻开始继续运行，从而实现了控制器掉电的数据保护。
其中，所述易失性存储器，用于在所述系统电源正常供电时，存储上位机的组态信息和现场实时运行信息；具体的，所述易失性存储器可选用静态随机存储器SRAM或动态随机存储器DRAM，为提高所述CPU对所述易失性存储器的存取速率，所述易失性存储器可优选采用第二代双倍速率同步动态随机存储器DDR2。
所述可读写的非易失性存储器，用于在系统电源掉电时，存储由所述CPU从所述易失性存储器中拷贝的系统掉电节点时刻的上位机的组态信息和现场运行信息；具体的，所述可读写的非易失性存储器可选用闪速存储器Flash，或电擦除可编程只读存储器E2PROM，并不局限。
作为优选，还可为所述控制器设置连接于所述系统电源与所述锂电池之间的充电线路；当所述系统电源正常供电时，所述锂电池处于充电状态直至充电完成，这样，在系统电源掉电需要切换锂电池供电的情况下，所述可充电的锂电池均为满电量，可避免因锂电池电量耗尽或降低而更换锂电池，降低工作强度。
由该实施例可以看出，本发明实施例在系统电源掉电时，转由锂电池为检测电路、CPU、易失性存储器和可读写的非易失性存储器供电，所述CPU响应所述检测电路发出的中断请求信号，将系统电源掉电前储存在易失性存储器中的数据拷贝到所述可读写的非易失性存储器中，待拷贝完成后则停止锂电池供电；待系统电源重新上电后，所述CPU将所述可读写的非易失性存储器中的数据再拷贝到所述易失性存储器，此时CPU在上次CPU断电节点时刻开始继续运行（对应的，所述自动控制系统在上次系统电源掉电节点时刻开始继续运行）。相比现有技术中锂电池需工作在整个系统掉电时间段，本发明实施例中所述锂电池的供电时间仅为将易失性存储器中的数据拷贝到所述可读写的非易失性存储器这一时间段，工作时间极短；且本实施例通过所述可读写的非易失性存储器代替现有技术的SRAM来存储系统掉电后的数据，可保证锂电池停止供电后数据内容不丢失，从而实现了在降低锂电池供电时间的前提下，保证系统电源掉电后存储的数据（即系统电源掉电节点时刻，控制器中存储的上位机的组态信息和现场运行信息）不丢失，提高掉电保护方案的可靠性。
作为优选，在上述实施例基础上，本发明实施例二公开了又一种控制器，其中，所述中断服务程序还可包括：
在读取所述易失性存储器500在系统电源100掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器这一指令执行之前和执行之后，均还包括：读取所述系统电源100的电平信号，根据所述电平信号判断系统电源100的供电情况，若系统电源100恢复正常供电则退出所述中断服务程序。此时，所述系统电源100为暂时性掉电，在锂电池200供电下，所述易失性存储器中存储的数据并未丢失，所述CPU700继续开始工作。
在本实施例所述的中断服务程序中，在所述检测电路400发出中断请求指令至所述关闭所述电源管理芯片300期间（即将所述易失性存储器500中的数据拷贝到所述可读写的非易失性存储器600之前和之后），若所述系统电源100恢复供电，则该系统电源100掉电过程为短暂性掉电。当在实施例一中出现所述短暂性掉电过程时，CPU700将关闭所述电源管理芯片300，导致整个自动控制系统关闭；而在本实施二所述的中断服务程序中，所述CPU700不会控制所述电源管理芯片300关闭，且所述易失性存储器500在锂电池持续供电状态下一直处于得电状态，因此整个自动控制系统可继续投入正常运行状态，避免实施例一中出现的系统关闭这一现象，从而避免系统断电关闭后再重新启动过程耗费大量时间，提高工作效率。
参见图2，本发明实施例三公开了一种掉电保护方法，应用于上述任一实施例所述的控制器，以实现在降低锂电池供电时间的前提下，保证系统电源掉电后存储的数据不丢失，提高掉电保护方案的可靠性，该掉电保护方法包括：
步骤21：电源管理芯片检测到系统电源掉电后，控制锂电池供电支路选通；同时，检测电路检测到系统电源掉电，向CPU发出中断请求信号；
步骤22：所述CPU响应所述中断请求信号，执行中断服务程序，所述中断服务程序（即所述步骤22）具体包括：
步骤221：读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器；
步骤222：当数据写入完成后，所述CPU控制所述电源管理芯片关闭；此时CPU开始进入断电状态；
步骤223：当系统电源重新上电，所述CPU开始进入得电状态，当系统初始化完成后，读取所述可读写的非易失性存储器中的数据，并将数据写入到所述易失性存储器。
待步骤223所述的写入过程完成后，所述CPU退出上述中断服务程序，整个自动控制系统从上一次系统电源掉电节点时刻开始继续运行。其中，所述电源管理芯片在系统初始化过程中被触发，开始进入工作状态。
参见图3，本发明实施例四公开了又一种掉电保护方法，应用于实施例一所述的控制器，以实现在降低锂电池供电时间的前提下，保证系统电源掉电后存储的数据不丢失，提高掉电保护方案的可靠性，该掉电保护方法包括：
步骤31：电源管理芯片检测到系统电源掉电后，控制锂电池供电支路选通；同时，检测电路检测到系统电源掉电，向CPU发出中断请求信号；
步骤32：所述CPU响应所述中断请求信号，执行中断服务程序，所述中断服务程序（即所述步骤32）包括：
步骤321：读取所述系统电源的电平信号，并根据所述电平信号判断系统电源的供电情况，即判断此时系统电源是否已重新上电，若系统电源重新上电则退出所述步骤32；反之则进入步骤322；
步骤322：所述CPU读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器；
步骤323：所述CPU读取所述系统电源的电平信号，并根据所述电平信号判断系统电源的供电情况，若系统电源重新上电则退出所述步骤32；反之则进入步骤324；
步骤324：当数据写入完成后，所述CPU控制所述电源管理芯片关闭；
步骤325：当系统电源重新上电且系统初始化完成后，CPU读取所述可读写的非易失性存储器中的数据，并将数据写入到所述易失性存储器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。由于本发明实施例公开的所述掉电保护方法与所述控制器相对应，所以描述的比较简单，其工作原理参见所述控制器部分说明即可。
综上所述，本发明实施例在系统电源掉电时，转由锂电池为检测电路、CPU、易失性存储器和可读写的非易失性存储器供电，所述CPU响应所述检测电路发出的中断请求信号，将系统电源掉电前储存在易失性存储器中的上位机的组态信息和现场实时运行信息拷贝到所述可读写的非易失性存储器中，待拷贝完成后则停止锂电池供电，当系统电源重新上电时，CPU将所述可读写的非易失性存储器中的数据再拷贝到所述易失性存储器；此时CPU在上次断电节点时刻重新开始运行。相比现有技术中锂电池需工作在整个系统掉电时间段，本发明实施例中所述锂电池的供电时间仅为将易失性存储器中的数据拷贝到所述可读写的非易失性存储器这一时间段，工作时间极短；且本实施例通过所述可读写的非易失性存储器代替现有技术的SRAM来存储系统掉电后的数据，可保证锂电池停止供电后数据内容不丢失，从而实现了在降低锂电池供电时间的前提下，保证系统电源掉电后存储的数据（即系统电源掉电节点时刻，控制器中存储的上位机的组态信息和现场运行信息）不丢失，提高掉电保护方案的可靠性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种控制器，其特征在于，包括：
系统电源；
锂电池；
输入端分别与所述系统电源和锂电池相连的电源管理芯片；所述电源管理芯片用于实现所述系统电源供电支路和锂电池供电支路之间的切换；
与所述电源管理芯片的输出端相连、用于在检测到所述系统电源掉电时，生成并发出中断请求信号的检测电路；
分别与所述电源管理芯片的输出端相连的易失性存储器和可读写的非易失性存储器；
以及分别与所述电源管理芯片、所述检测电路、所述易失性存储器和所述可读写的非易失性存储器相连的中央处理器CPU；所述CPU用于响应所述中断请求信号，执行中断服务程序，所述中断服务程序包括：读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器，当数据写入完成后关闭所述电源管理芯片，以及当系统电源重新上电且系统初始化完成后，读取所述可读写的非易失性存储器中的数据，并将数据写入到所述易失性存储器。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述中断服务程序还包括：在读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器这一指令执行之前以及执行之后，均还包括读取所述系统电源的电平信号，根据所述电平信号判断系统电源的供电情况，若系统电源恢复正常供电则退出所述中断服务程序。
3.根据权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，还包括连接于所述系统电源与所述锂电池之间的充电线路。
4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述易失性存储器为第二代双倍速率同步动态随机存储器DDR2。
5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述可读写的非易失性存储器为闪速存储器Flash。
6.一种掉电保护方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的控制器，包括：
步骤a、电源管理芯片检测到系统电源掉电后，控制锂电池供电支路选通；同时，检测电路检测到系统电源掉电，向CPU发出中断请求信号；
步骤b、所述CPU响应所述中断请求信号，执行中断服务程序，所述中断服务程序包括：读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器；控制所述电源管理芯片关闭；以及当系统电源重新上电且系统初始化完成后，读取所述可读写的非易失性存储器中的数据，并将数据写入到所述易失性存储器。
7.根据权利要求6所述的掉电保护方法，其特征在于，在步骤b中所述的读取所述易失性存储器在系统电源掉电节点时刻存储的数据，并将数据写入到所述可读写的非易失性存储器执行之前和执行之后，均还包括：
读取所述系统电源的电平信号，并根据所述电平信号判断系统电源的供电情况，若系统电源恢复正常供电则退出所述步骤b。
8.根据权利要求6或7所述的掉电保护方法，其特征在于，在系统电源正常供电情况下，所述系统电源还为所述锂电池充电直至所述锂电池充电完成。
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