原標(biāo)題：嵌入式系統(tǒng)掉電保護(hù)的設(shè)計(jì)方案

嵌入式系統(tǒng)掉電保護(hù)的設(shè)計(jì)方案是確保系統(tǒng)在意外斷電情況下能維持?jǐn)?shù)據(jù)完整性和系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)。以下是一個(gè)基于ARM7系列芯片（如S3C4510B）和μClinux操作系統(tǒng)的嵌入式平臺(tái)上的掉電保護(hù)設(shè)計(jì)方案：

一、設(shè)計(jì)目標(biāo)

系統(tǒng)防掉電設(shè)計(jì)的目的是采用一種機(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(yùn)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(shí)恢復(fù)，避免應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生混亂。

二、硬件設(shè)計(jì)

1. 存儲(chǔ)器選擇：

• Flash存儲(chǔ)器：非易失性存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序代碼、常量表以及在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)。

• SDRAM：易失性存儲(chǔ)器，用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。由于SDRAM不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，因此需要在系統(tǒng)掉電前將數(shù)據(jù)寫入Flash中。

2. 電源監(jiān)控電路：

• 設(shè)計(jì)專門的電源監(jiān)控電路，用于檢測電源電壓。當(dāng)電壓低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，產(chǎn)生掉電信號(hào)。

• 該電路可能還需要額外的硬件支持，如電池備份或超級(jí)電容器，以在斷電期間為關(guān)鍵的刷新操作提供短暫的電源。

3. 電源回路設(shè)計(jì)：

• 包含掉電保護(hù)設(shè)計(jì)的電源回路可以提供高質(zhì)量的直流穩(wěn)壓電源，并為系統(tǒng)掉電保護(hù)提供延時(shí)及預(yù)警功能。

• 在系統(tǒng)掉電時(shí)，通過大電容放電繼續(xù)為最小系統(tǒng)供電，支持掉電中斷服務(wù)程序完成數(shù)據(jù)保護(hù)操作。

三、軟件設(shè)計(jì)

1. 掉電信號(hào)的產(chǎn)生與捕捉：

• 當(dāng)電源電壓下降到一定程度時(shí)，中斷控制器會(huì)發(fā)送一個(gè)中斷請求給處理器。

• 在ARM7架構(gòu)中，中斷請求在外部中斷引腳有效且中斷使能位開啟時(shí)被處理。中斷服務(wù)程序簡單地設(shè)置一個(gè)全局掉電標(biāo)志，以快速響應(yīng)并減少執(zhí)行時(shí)間。

2. 數(shù)據(jù)處理與恢復(fù)：

• 在μClinux系統(tǒng)下，掉電信號(hào)的捕捉可以通過系統(tǒng)調(diào)用或守候進(jìn)程的方式實(shí)現(xiàn)。

• 主程序根據(jù)數(shù)據(jù)操作對象的不同，將自己的流程計(jì)劃劃分成若干原子操作。每個(gè)操作對應(yīng)唯一狀態(tài)標(biāo)志。

• 在每個(gè)原子操作前，主進(jìn)程通過管道通信的方式閱讀中斷信號(hào)。如果中斷信號(hào)產(chǎn)生，主進(jìn)程首先保存狀態(tài)標(biāo)志，然后將相關(guān)數(shù)據(jù)寫入Flash后退出。

• 電源恢復(fù)后，主進(jìn)程首先根據(jù)標(biāo)志字確定系統(tǒng)恢復(fù)方案，并從Flash中讀取數(shù)據(jù)以恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài)。

3. 文件系統(tǒng)的考慮：

• 由于嵌入式操作系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的讀寫通常通過文件系統(tǒng)進(jìn)行，因此需要考慮到文件系統(tǒng)的特性。

• 在系統(tǒng)崩潰前，需要確保能將關(guān)鍵數(shù)據(jù)安全地遷移到持久性存儲(chǔ)上，以防止數(shù)據(jù)丟失。

四、綜合應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，該掉電保護(hù)設(shè)計(jì)方案可以應(yīng)用于各種基于ARM和μClinux構(gòu)建的嵌入式系統(tǒng)中。例如，稅控收款機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中就采用了類似的掉電保護(hù)方案，以確保在意外斷電情況下數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)狀態(tài)的確定性。

綜上所述，嵌入式系統(tǒng)的掉電保護(hù)是一個(gè)涉及硬件和軟件協(xié)同工作的復(fù)雜過程。通過合理的硬件設(shè)計(jì)和軟件策略，可以在電源中斷時(shí)保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)、確保數(shù)據(jù)安全，并在電源恢復(fù)后能準(zhǔn)確恢復(fù)運(yùn)行、避免系統(tǒng)混亂。