掉电保护在嵌入式系统中的设计应用

　　本文介绍的方法是在用ARM7系列芯片S3C4510B和μClinux构建的嵌入式平台上实现的。整个掉电保护实现的基本思路是：产生掉电信号，捕捉掉电信号和处理掉电信号。重点介绍这个过程的具体实现。

　　系统防掉电设计的目的是：采用一种机制，使得系统在意外失去供电的情况下，可以保证系统运行状态的确定性以及记录数据的完整性;当系统供电恢复后，现场数据可以及时恢复，避免应用系统产生混乱。我们知道，在嵌入式系统设计与开发中越来越多地应用嵌入式 *** 作系统。由于 *** 作系统的引入，数据的读写往往是通过文件的方式完成，而不是直接对存储单元地址 *** 作。用文件读写方式 *** 作数据，在程序的运行过程中往往将数据暂存在易失性的存储空间，如SDRAM，一旦系统意外失电，这些数据往往被丢失。因此，当系统意外失电时必须采取一定的措施进行系统的掉电保护，以避免系统产生混乱。总的说来，防掉电程序的主要思路就是：产生掉电信号，捕捉掉电信号，处理掉电信号和数据以及现场状态的恢复。

　　如果不引入 *** 作系统，直接对存储单元进行数据 *** 作，每次 *** 作的数据量小，可以利用中断服务的方式进行掉电保护;而用文件的方式进行数据 *** 作，数据量一般比较大，因此基于中断服务的方式进行掉电保护已经不再可靠。本文研究的对象是基于 *** 作系统的较为复杂的嵌入式系统设计过程中的掉电保护。

　　1 掉电保护方案实现的系统基础

　　掉电保护是在由ARM体系的硬件平台和μClinux嵌入式 *** 作系统的基础上实现的。

　　ARM7系列的微处理器支持八种类型的中断处理。外部中断请求会在外部中断引脚有效(一般是低电平)，并且程序状态寄存器相关位(即CPSR的I控制位)设置为允许时得到处理器响应。响应后处理器进入中断工作模式，PC被装人中断向量0x00000018。在这个地址单元存放中断服务程序人口地址，中断服务程序就可以被执行。在掉电保护方案中，中断服务程序很简单，就是将表示掉电的全局变量置位即可。这样可以缩短程序执行时间。

　　Flash存储器是一种可在系统(in system)进行电擦写，电后信息不丢失的存储器。它具有低功耗、大容量、可整片或分扇区在系统编程(烧写)、擦除等特点，并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的 *** 作，因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。作为一种非易失性存储器。Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。常用的Flash为8位或16位的数据宽度，编程电压为单3.3V。与Flash存储器相比较，SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于Flash存储器，且具有读/写的属性，因此，SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从复位地址0x0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码一般应调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度，同时，系统及用户堆栈、运行数据也都放在SDRAM中。SDRAM的存储单元可以理解为一个电容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时刷新(充电)。因此，要在系统中使用SDRAM，就要求微处理器具有刷新控制逻辑，或在系统中另外加入刷新控制逻辑电路，特别的情况是在系统失电后，要采取一种有效的机制确保将sDRAM中的数据写入F1ash中。