CN101470501B - 一种延时复位控制电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及延时复位控制电路及延时复位控制方法。本发明有看门狗的作用，在系统正常上电时，延时输出上电复位信号，在系统运行异常的情况下给出复位信号，并且可以提供掉电通知信号，掉电通知信号与实际掉电之间保证一定的时间间隔，从而确保掉电时存储数据的时间，掉电过程中不输出复位信号。此外，本发明还提供了强制复位功能，在电源电压低于基准电压值时，维持强制复位信号，以使系统稳定运行。同时，本发明还提供了节能模式，当系统电源参考电压低于基准电压值时，便关闭时钟信号发生电路，从而降低功耗。综上所述，本发明能使系统稳定、可靠的运行并及时处理数据，不致丢失。

Description

一种延时复位控制电路及方法
技术领域
本发明涉及电子信息、智能控制、信号处理等系统中复位功能的实现方案，尤其涉及延时复位控制电路及延时复位控制方法。
背景技术
在数字信号处理系统中，复位处理是一个最基本又极为关键的部分。复位是将电路中保持的时序器件初始化，从而使电路的状态初始化。在进行电路系统设计时，每个系统都需要有一个能够正确复位整个系统的控制单元，在系统上电或者死机时对系统中CPU及其它各具备复位功能单元电路进行复位控制。
在电路系统设计时，一般在系统内设置专用的复位芯片，专用复位芯片结合外围电路组成复位控制电路，该复位控制电路输出复位控制信号，对系统内所有需要复位的单元进行复位。目前大部分数字信号处理系统中都采用传统的看门狗复位芯片，常用的有ADM706、ADM708、MAX706、TC1232，它们均能完成上电复位及提供系统其他情形时的复位控制信号。
复位控制电路关系到整个系统运行的稳定、可靠性以及数据的及时处理。然而，现有的复位控制芯片为系统电路设计带来方便的同时，也逐渐曝露出一些应用上的缺陷，其应用的灵活性受到限制，同时对使用该复位芯片的系统的稳定性有较大的影响。下面以复位芯片MAX706在电能表中的应用为例进行说明，当MAX706上电、或掉电时，其输出端皆输出复位信号，而MAX706本身不能控制复位信号输出的时间，因此，当电能表检测到掉电信号并进行存储数据处理的过程中，CPU即有可能被复位而丢失电量等重要数据。此外，现有复位芯片没有掉电通知功能，且抗干扰能力不强，当电能表智能控制系统频繁上、掉电，或者电源干扰信号很大时，容易引起电能表反复复位，造成电能表中重要数据的破坏，严重影响了电能表的可靠正常运行。上述MAX706应用上的缺陷在其它现有看门狗芯片中同样存在。
发明内容
本发明的目的是提供一种延时复位控制电路及控制方法，能使系统的CPU运行稳定，并使系统在电源掉电之前可靠存储数据。上述目的由以下技术方案实现：
一种延时复位控制电路，其特征在于，包括：
时钟信号发生电路，振荡产生脉冲信号，输入给定时延迟电路的计数器；
看门狗信号检测电路，输入端连接CPU，输出连接状态控制电路，检测看门狗输入信号，处理之后把喂狗信号发给状态控制电路；
状态控制电路，通过喂狗信号、比较器A的输出信号、定时延迟电路的计时信号及复位控制电路的完成信号，联合控制定时延迟电路的启动与终止、复位控制电路的启动与终止；
定时延迟电路，通过状态控制电路的启动与控制信号，产生计时信号；
复位控制电路，接收状态控制电路的启动与控制信号产生复位信号，并反馈完成信号给状态控制电路；
比较器A，输入端分别接入掉电检测电压信号及基准电压信号，输出端输出掉电通知信号给状态控制电路及掉电通知端。
上述延时复位控制电路还包括比较器B及一与门，比较器B的输入端分别接入电路工作参考电压信号Vref及基准电压信号，其输出信号与复位信号发生器的输出信号共同输入所述与门，与门的输出端作为复位信号输出端。
上述延时复位控制电路还包括时钟启闭控制电路，包括比较器C及门控电路，比较器C的输入端分别接入系统电源参考电压信号Vin及基准电压信号，该时钟启闭控制电路通过将系统电源参考电压与基准电压比较，输出控制信号给门控电路，由门控电路控制时钟信号发生电路的启闭。
上述延时复位控制电路中，定时延迟电路为1.6秒延迟电路。
上述延时复位控制电路中，所述比较器B的电路工作参考电压信号Vref输入端设置有可调的分压电路。
上述延时复位控制电路中，所述比较器C的系统电源参考电压信号Vin输入端设置有可调的分压电路。
一种延时复位控制方法，其特征在于，包括：
在上电时，通过状态控制电路使能定时延迟电路，并禁止看门狗信号检测电路，利用时钟信号发生电路振荡产生的脉冲信号作为定时延迟电路的计数器的计数信号，在设定的计数即定时完成后，由状态控制电路控制复位控制电路产生一个上电复位信号，上电复位结束后，通过状态控制电路使能看门狗信号检测电路；
在工作时，通过状态控制电路使能定时延迟电路的计数器和看门狗信号检测电路，利用时钟信号发生电路振荡产生的脉冲信号作为定时延迟电路的计数器的计数信号，如果CPU产生的看门狗输入信号在设定的计数即定时内完成反转，则计数器清零，重新计数，如果CPU产生的看门狗输入信号在设定的计数即定时内未反转，则由状态控制电路控制复位控制电路产生复位信号，如此重复循环；
在掉电时，掉电检测电路通过比较掉电信号电压与基准电压，当掉电信号电压低于设定值时，发出掉电通知信号给CPU及状态控制电路，状态控制电路根据掉电通知信号禁止定时延迟电路的计数器和看门狗信号检测电路，此过程不产生复位信号。
上述延时复位控制方法进而包括强制复位方法，该方法通过比较器B比较电路工作参考电压信号Vref及基准电压信号的电压，当电路工作参考电压信号Vref的电压小于基准电压时，通过与门输出强制复位信号。
上述延时复位控制方法进而包括低功耗控制方法，该方法通过比较器C比较系统电源参考电压信号Vin与基准电压信号的电压，输出控制信号给门控电路，由门控电路控制时钟信号发生电路的启闭。
本发明有看门狗的作用，在系统正常上电时，延时输出上电复位信号，在系统运行异常的情况下给出复位信号，并且可以提供掉电通知信号，掉电通知信号与实际掉电之间保证一定的时间间隔，从而确保掉电时存储数据的时间，掉电过程中不输出复位信号。此外，本发明还提供了强制复位功能，在电源电压低于基准电压值时，维持强制复位信号，以使系统稳定运行。同时，本发明还提供了节能模式，当系统电源参考电压低于基准电压值时，便关闭时钟信号 发生电路，从而降低功耗。综上所述，本发明能使系统稳定、可靠的运行并及时处理数据，不致丢失。
附图说明
图1为本发明延时复位控制电路的结构示意图；
图2为本发明延时复位控制方法的控制流程图；
图3为本发明延时复位控制电路集成芯片的应用示例图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例揭露的延时复位控制电路，其特征在于，包括：时钟信号发生电路、看门狗信号检测电路、状态控制电路、定时延迟电路、复位控制电路、比较器A、比较器B、与门、比较器C及门控电路。
时钟信号发生电路振荡产生脉冲信号，输入给定时延迟电路的计数器。看门狗信号检测电路的输入端连接CPU，输出连接状态控制电路，用于检测看门狗输入信号WDI，处理之后把喂狗信号(检测到看门狗输入信号翻转后的信号)发给状态控制电路。状态控制电路通过喂狗信号(来自看门狗信号检测电路)、比较器A的输出信号、定时延迟电路的计时信号(来自定时延迟电路)及复位控制电路的完成信号(或叫做已复位信号，来自复位控制电路)，联合控制定时延迟电路的启动与终止、复位控制电路的启动与终止。定时延迟电路接收时钟信号发生电路振荡产生的脉冲信号，并通过状态控制电路的启动与控制信号，产生计时信号，本实施例中采用1.6秒延迟电路。复位控制电路，接收状态控制电路的启动与控制信号产生复位信号，并反馈完成信号(已复位信号)给状态控制电路。比较器A的输入端分别接入掉电检测电压信号PFI及基准电压信号，输出端输出掉电通知信号给状态控制电路及掉电通知端PFO。比较器B的输入端分别接入电路工作参考电压信号Vref(可以是系统电源Vcc分压后得到，或电池供电BAT分压后得到)及基准电压信号，其输出信号与复位信号发生器的输出信号共同输入所述与门，与门的输出端作为复位信号输出端。比较器C及 门控电路构成了时钟启闭控制电路，比较器C的输入端分别接入系统电源参考电压信号Vin(系统电源Vcc通过分压电阻得到的参考电压)及基准电压信号，该时钟启闭控制电路通过将系统电源参考电压与基准电压比较，输出控制信号给门控电路，由门控电路控制时钟信号发生电路的启闭。本实施例中基准电压为1.25V。
本发明提供的延时复位控制电路的整个电路可以集成在一块芯片上，请结合参阅图1及图3，表1是对应复位芯片的管脚定义的说明。
管脚 信号名称 信号定义 备注
1  WDI 看门狗输入信号 看门狗信号输入端
2  PFI 掉电检测信号 掉电检测输入端
3  VREF 芯片工作参考电压 芯片工作电压通过分压电阻后得到的参考电压
4  VIN 系统电源参考电压 系统电源通过分压电阻得到的参考电压
5  GND 电源地
6  PFO 掉电通知信号 低电平有效
7  RESET 复位信号 看门狗复位和上电复位时产生200ms的低脉冲，强制复位时产生低电平
8  VDD 芯片工作电源 系统电源或者电池
表1
为使得本发明电路适应不同电压值电源，如3V或5V，上述延时复位电路中比较器B的电路工作参考电压信号Vref输入端设置有可调的分压电路。同理上述延时复位电路中比较器C的系统电源参考电压信号Vin输入端设置有可调的分压电路。
基于上述延时复位控制电路或芯片，本发明提供一种延时复位控制方法，包括：
在上电时，通过状态控制电路使能定时延迟电路，并禁止看门狗信号检测电路，利用时钟信号发生电路振荡产生的脉冲信号作为定时延迟电路的计数器的计数信号，在设定的计数即定时完成后，由状态控制电路控制复位控制电路产生一个上电复位信号，上电复位结束后，通过状态控制电路使能看门狗信号检测电路；
在工作时，通过状态控制电路使能定时延迟电路的计数器和看门狗信号检测电路，利用时钟信号发生电路振荡产生的脉冲信号作为定时延迟电路的计数器的计数信号，如果CPU产生的看门狗输入信号在设定的计数即定时内完成反转，则计数器清零，重新计数，如果CPU产生的看门狗输入信号在设定的计数即定时内未反转，则由状态控制电路控制复位控制电路产生复位信号，如此重复循环；
在掉电时，掉电检测电路通过比较掉电信号电压与基准电压，当掉电信号电压低于设定值时，发出掉电通知信号给CPU及状态控制电路，状态控制电路根据掉电通知信号禁止定时延迟电路的计数器和看门狗信号检测电路，此过程不产生复位信号。
上述延时复位控制方法进而包括强制复位方法，该方法通过比较器B比较系统电源电压信号及基准电压信号，当电路工作参考电压信号Vref的电压小于基准电压时，通过与门的输出端输出强制复位信号。
上述延时复位控制方法进而包括低功耗控制方法，该方法通过比较器C比较系统电源参考电压Vin的电压与基准电压，输出控制信号给门控电路，由门控电路控制时钟信号发生电路的启闭。
下面结合图2对上述方法做进一步的说明：
如图2所示，当电路工作电压低于一定值时强制复位，当电路工作电压高于一定值后，时钟信号发生电路产生时钟，该时钟作为定时延迟电路中计数器计数的基准时钟。
当PFI端检测到掉电信号电压高于基准电压时，状态控制电路使能计数器， 同时禁止喂狗信号的检测，当计数器计数完毕时产生上电复位信号，复位结束后使能看门狗信号检测电路。该复位信号保证对CPU的一次有效的上电复位。
当PFI端检测到掉电信号电压低于基准电压时，状态控制电路禁止计数器，同时禁止喂狗信号的检测。同时发出掉电通知信号，不产生复位。
当整个电路处于看门狗工作状态时，如果看门狗输入信号翻转，计数器清零重新计数；如果看门狗输入信号没有翻转，计数器计数完毕则产生“看门狗”复位信号；如此重复循环。
由此可见，整个复位电路的上电复位优先于“看门狗复位”，可以保证对CPU的有效上电复位；当系统掉电时发出掉电通知信号，通知CPU及时的存储数据，在CPU存储数据的过程中不产生复位信号。当芯片的工作电压低于一定值是，为了防止CPU工作在未知的状态，复位芯片强制产生服务信号，保证CPU处于复位状态。增加时钟启闭控制电路，用于在低电压供电时，关闭时钟信号发生电路，从而降低功耗。
图3是本发明延时复位控制电路集成芯片的应用示例图。
具体实现方法如下：
芯片工作电压低于一定值时第7脚(RESET)一直保持为低电平；芯片工作电压高于一定值之后，芯片内部低功耗振荡电路开始工作，产生10KHZ脉冲信号。
系统电源掉电时，芯片禁止计数器使能，禁止喂狗信号检测，第6脚(PFO)发出掉电通知信号，第7脚(RESET)保持为高电平。
系统电源上电时，芯片使能计数器，禁止喂狗信号检测，第6脚(PFO)保持为高，在规定的时间计数到时第7脚(RESET)就产生一个上电复位脉冲(200ms)信号，复位结束后使能喂狗信号检测，保证上电对CPU的有效复位。
上电复位结束后，芯片一直对第1脚(WDI)信号进行检测，如果WDI信号发生翻转就对计数器进行清零，如果在规定的时间内该信号一直没有翻转，就产生一个复位脉冲(200ms)，使CPU从新运行。

Claims (9)

1.一种延时复位控制电路，其特征在于，包括：
时钟信号发生电路，振荡产生脉冲信号，输入给定时延迟电路的计数器；
看门狗信号检测电路，输入端连接CPU，输出连接状态控制电路，检测看门狗信号，处理之后把喂狗信号发给状态控制电路；
状态控制电路，通过喂狗信号、比较器A的输出信号、定时延迟电路的计时信号及复位控制电路的完成信号，联合控制定时延迟电路的启动与终止、复位控制电路的启动与终止；
定时延迟电路，通过状态控制电路的启动与控制信号，产生计时信号；
复位控制电路，接收状态控制电路的启动与控制信号产生复位信号，并反馈完成信号给状态控制电路；
比较器A，输入端分别接入掉电检测电压信号及基准电压信号，输出端输出掉电通知信号给状态控制电路及掉电通知端。
2.根据权利要求1所述的延时复位控制电路，其特征在于，还包括比较器B及一与门，比较器B的输入端分别接入电路工作参考电压信号Vref及基准电压信号，其输出信号与复位信号发生器的输出信号共同输入所述与门，与门的输出端作为复位信号输出端。
3.根据权利要求2所述的延时复位控制电路，其特征在于，所述比较器B的电路工作参考电压信号Vref输入端设置有可调的分压电路。
4.根据权利要求1所述的延时复位控制电路，其特征在于，还包括时钟启闭控制电路，包括比较器C及门控电路，比较器C的输入端分别接入系统电源参考电压信号Vin及基准电压信号，该时钟启闭控制电路通过将系统电源参考电压与基准电压比较，输出控制信号给门控电路，由门控电路控制时钟信号发生电路的启闭。
5.根据权利要求4所述的延时复位控制电路，其特征在于，所述比较器C的系统电源参考电压信号Vin输入端设置有可调的分压电路。
6.根据权利要求1所述的延时复位控制电路，其特征在于，所述定时延迟电路为1.6秒延迟电路。
7.一种延时复位控制方法，其特征在于，包括：
在上电时，通过状态控制电路使能定时延迟电路，并禁止看门狗信号检测电路，利用时钟信号发生电路振荡产生的脉冲信号作为定时延迟电路的计数器的计数信号，在设定的计数即定时完成后，由状态控制电路控制复位控制电路产生一个上电复位信号，上电复位结束后，通过状态控制电路使能看门狗信号检测电路；
在工作时，通过状态控制电路使能定时延迟电路的计数器和看门狗信号检测电路，利用时钟信号发生电路振荡产生的脉冲信号作为定时延迟电路的计数器的计数信号，如果CPU产生的看门狗输入信号在设定的计数即定时内完成反转，则计数器清零，重新计数，如果CPU产生的看门狗输入信号在设定的计数即定时内未反转，则由状态控制电路控制复位控制电路产生复位信号，如此重复循环；
在掉电时，掉电检测电路通过比较掉电信号电压与基准电压，当掉电信号电压低于设定值时，发出掉电通知信号给CPU及状态控制电路，状态控制电路根据掉电通知信号禁止定时延迟电路的计数器和看门狗信号检测电路，此过程不产生复位信号。
8.根据权利要求7所述的延时复位控制方法，其特征在于，上述延时复位控制方法进而包括强制复位方法，该方法通过比较器B比较电路工作参考电压信号Vref及基准电压信号的电压，当电路工作参考电压信号Vref的电压小于基准电压时，通过与门输出强制复位信号。
9.根据权利要求7所述的延时复位控制方法，其特征在于，上述延时复位控制方法进而包括低功耗控制方法，该方法通过比较器C比较系统电源参考电压信号Vin与基准电压信号的电压，输出控制信号给门控电路，由门控电路控制时钟信号发生电路的启闭。
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