CN103530271B - 一种电子标签系统用双核工作系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子标签系统用双核工作系统及方法。该双核工作系统包括主控制器、监控控制器，主控制器上的相应IO接口通过接口电路与监控控制器上的相应IO接口连接，主控制器内置有或外置连接有无线收发器。该双核工作方法主要采取了主控制器与监控控制器之间互相实时监控且定时复位的工作模式。本发明系统和方法可满足目前电子标签系统提出的抗强干扰、低成本、低功耗、实时监控，且能彻底解决死机及定时复位问题的要求，特别适用于复杂电磁环境下的电子标签系统。

Description

一种电子标签系统用双核工作系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电子标签系统用双核工作系统及方法，属于电子标签技术领域。

背景技术

在电子产品民用系统中，单片机的应用越来越多。目前，由于系统干扰因素、设计缺陷等问题，单片机不能启动或启动后不能按预定的程序正常执行而形成“死机”的现象频繁发生，究其原因在于，当干扰通过总线或其他接口线作用到控制器MCU时，就会造成控制器MCU中的程序计数器数值的改变，从而引起程序混乱，系统失控。因此，在设计单片机系统时，如何发现控制器MCU受到干扰，并尽可能无扰地使系统恢复到正常工作状态是应考虑的主要问题。

无论何种系统，一般来讲，“死机”都是不允许的。目前克服“死机”的方法大致有两种：第一，在软件上应用“看门狗”、指令冗余技术、软件陷阱法等；第二，在硬件上应用硬件看门狗，同时在软件上采用拉低复位引脚等一些防死机的措施。

目前，最有效且应用最广泛的防死机方法就是单片机加硬件看门狗电路，但是，这种方法仍然存在“死机”现象，原因可能有以下方面：

1、因为某种原因，单片机程序混乱后，看门狗电路虽然发出了复位脉冲，但在程序刚刚正常还来不及发出一个脉冲信号的时候，程序再次被干扰，则此时看门狗电路已处于稳态，不能再发出复位脉冲。

2、单片机程序进入死循环，在该死循环中，恰好又有看门狗电路监视I/O口上操作的指令，而该I/O口仍有脉冲信号输出，则看门狗电路便检测不到这种异常情况。

电子标签系统是采用无线技术对电子标签进行更新的一种电子系统，目前的电子标签系统，特别是具有采用近晶态液晶材料制成的显示屏幕的电子标签构成的电子标签系统，设有一个主控制器，该主控制器具有单片机和无线收发器的功能，可对其自身复位引脚拉低电平而使主控制器整体复位。

在实际实施中，电子标签系统存在如下缺陷：

第一，如果无线收发器中的接收机长时间处于接收状态，不能定时对主控制器进行复位，则接收机容易进入饱和态，灵敏度会大大降低。

第二，电子标签在工作过程中会对主控制器带来一定的强干扰源，易造成主控制器不能正常工作或程序跑飞。

另外，目前大多数电子标签系统均提出抗强干扰、低成本、低功耗(静态电流小于1μA)、实时监控，且能彻底解决死机及定时复位问题的要求。但是，面对上述已有的防死机方法，若采用硬件看门狗技术，虽然硬件看门狗芯片的成本很低，也能实现抗强干扰、实时监控，以及基本解决死机和复位问题，但是，不能做到低功耗。目前，看门狗芯片喂狗均要在2.3s内，最低静态电流大约为3μA，若频繁喂狗则会使静态电流上升得较高，明显不能满足电子标签系统的低功耗要求。而软件看门狗措施不能定时复位无线收发器，只能监控主控制器，也不能满足电子标签系统的各项要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子标签系统用双核工作系统及方法，该系统和方法可满足目前电子标签系统提出的抗强干扰、低成本、低功耗、实时监控，且能彻底解决死机及定时复位问题的要求。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种电子标签系统用双核工作系统，其特征在于：它包括主控制器、监控控制器，双核的该主控制器和该监控控制器共同运行但该监控控制器的优先级高于该主控制器，其中：该主控制器上的相应IO接口通过接口电路与该监控控制器上的相应IO接口连接，该主控制器内置有或外置连接有与电子标签系统中的电子标签进行无线通讯的无线收发器。

所述主控制器和所述监控控制器为低功耗特性的单片机。

所述主控制器为TI公司生产的430系列单片机、ATMEL公司产生的AVR单片机、MICROCHIP公司生产的PIC系列单片机或SOC系列单片机中的任一种，所述监控控制器为具有睡眠唤醒及可编程的长时间看门狗的单片机。

所述主控制器为TI公司生产的内置有无线收发器的SOC系列单片机芯片，所述监控控制器为PICXXLF系列单片机芯片。所述SOC系列单片机芯片上的中断控制端与所述PICXXLF系列单片机芯片上的中断唤醒输入端连接，所述SOC系列单片机芯片上的复位端与所述PICXXLF系列单片机芯片上的复位控制输入端连接，所述PICXXLF系列单片机芯片上的复位端与所述SOC系列单片机芯片上的复位控制输入端连接，所述PICXXLF系列单片机芯片上的反馈端与所述SOC系列单片机芯片上的反馈响应输入端连接。

一种基于所述的电子标签系统用双核工作系统实现的电子标签系统用双核工作方法，其特征在于：

所述监控控制器执行如下步骤：

步骤一：所述监控控制器自身初始化，复位所述主控制器；

步骤二：所述监控控制器进入睡眠模式，等待唤醒；

步骤三：所述监控控制器判断是否接收到所述主控制器发来的唤醒信号：若接收到所述主控制器发来的唤醒信号，则所述监控控制器被唤醒，进入运行模式，所述监控控制器的看门狗定时器清零，所述监控控制器向所述主控制器发送反馈信号，然后返回步骤二；若没有接收到所述主控制器发来的唤醒信号，则进入步骤四；

步骤四：所述监控控制器判断该看门狗定时器是否溢出：若该看门狗定时器溢出，则所述监控控制器复位，然后返回步骤一；若该看门狗定时器没有溢出，则返回步骤二；

所述主控制器执行如下步骤：

步骤1：所述主控制器自身初始化；

步骤2：所述主控制器以设定周期模式向所述监控控制器发送唤醒信号；

步骤3：所述主控制器判断是否到达预定工作时间：若到达预定工作时间，则所述主控制器自身复位以及复位所述监控控制器，然后返回步骤1；若没有到达预定工作时间，则进入步骤4；

步骤4：所述主控制器判断是否接收到所述监控控制器返回的反馈信号：若没有接收到所述监控控制器返回的反馈信号，则所述主控制器自身复位以及复位所述监控控制器，然后返回步骤1；若接收到所述监控控制器返回的反馈信号，则进入步骤5；

步骤5：所述主控制器开启射频检测，对电子标签发来的射频信号进行处理，然后返回步骤2。

所述步骤5具体为：

步骤5-1：所述主控制器判断是否到达设定总检测时间：若到达设定总检测时间，则返回所述步骤2；若没有到达设定总检测时间，则在预设时间段内所述主控制器开启射频检测，然后进入步骤5-2；

步骤5-2：所述主控制器判断是否接收到电子标签发来的射频信号：若没有接收到电子标签发来的射频信号，则返回步骤5-1；若接收到电子标签发来的射频信号，则对该射频信号进行处理，然后返回所述步骤2。

所述主控制器和所述监控控制器为低功耗特性的单片机。所述主控制器为TI公司生产的430系列单片机、ATMEL公司产生的AVR单片机、MICROCHIP公司生产的PIC系列单片机或SOC系列单片机中的任一种，所述监控控制器为PICXXLF系列单片机芯片。

所述监控控制器的优先级高于所述主控制器。

本发明的优点为：

本发明可满足目前电子标签系统提出的抗强干扰、低成本、低功耗(静态电流小于1μA)、实时监控，且能彻底解决死机及定时复位问题的要求，特别适用于复杂电磁环境下的电子标签系统。

附图说明

图1是本发明双核工作系统的组成方框示意图；

图2是本发明双核工作方法中监控控制器的实施流程图；

图3是本发明双核工作方法中主控制器的实施流程图。

具体实施方式

如图1，本发明提出了一种电子标签系统用双核工作系统，它包括主控制器10、监控控制器20，其中：该主控制器10上的相应IO接口通过接口电路30与该监控控制器20上的相应IO接口连接，该主控制器10内置有与电子标签系统40中的电子标签41进行无线通讯的无线收发器11或者该主控制器10外置连接有与电子标签系统40中的电子标签41进行无线通讯的无线收发器11。例如，无线收发器11与电子标签41上的通信装置进行无线通讯。无线收发器11可为射频收发器。

主控制器10和监控控制器20可选为低功耗特性的单片机。在实际设计时，主控制器10可选择超低功耗、具有高抗干扰能力的单片机，而监控控制器20可选择可实现电平变化唤醒、超长时间看门狗、具有高抗干扰能力、超低功耗的单片机，以满足电子标签系统提出的抗强干扰、低成本、低功耗、实时监控，且能彻底解决死机及定时复位问题的要求。

主控制器可选为TI公司生产的430系列单片机、ATMEL公司产生的AVR单片机、MICROCHIP公司生产的PIC系列单片机或SOC系列单片机中的任一种，监控控制器可选为具有睡眠唤醒及可编程的长时间看门狗的单片机。SOC系列芯片可含有射频收发器或不含有射频收发器，如TI公司生产的内置有无线收发器的SOC系列单片机芯片，监控控制器可选为PICXXLF系列单片机芯片。

在实际设计中，可进行如下连接：该SOC系列单片机芯片上的中断控制端通过接口电路与该PICXXLF系列单片机芯片上的中断唤醒输入端连接，该SOC系列单片机芯片上的复位端通过接口电路与该PICXXLF系列单片机芯片上的复位控制输入端连接，该PICXXLF系列单片机芯片上的复位端通过接口电路与该SOC系列单片机芯片上的复位控制输入端连接，该PICXXLF系列单片机芯片上的反馈端通过接口电路与该SOC系列单片机芯片上的反馈响应输入端连接。

基于上述电子标签系统用双核工作系统，本发明还实现了一种电子标签系统用双核工作方法，该方法包括：

如图2，监控控制器20执行如下步骤：

步骤一：监控控制器20自身初始化，通过拉低电平来复位主控制器10；

步骤二：监控控制器20进入睡眠模式，等待唤醒；

步骤三：监控控制器20判断是否接收到主控制器10发来的唤醒信号：若接收到主控制器10发来的唤醒信号，则监控控制器20被唤醒，进入运行模式，监控控制器20的看门狗定时器清零，监控控制器20向主控制器10发送反馈信号，然后返回步骤二；若没有接收到主控制器10发来的唤醒信号，则进入步骤四；

步骤四：监控控制器20判断该看门狗定时器是否溢出：若该看门狗定时器溢出，则监控控制器20复位，然后返回步骤一；若该看门狗定时器没有溢出，则返回步骤二。

在监控控制器20执行的步骤一中，初始化包括监控控制器20初始化其看门狗定时器(软件看门狗)且配置其寄存器。

如图3，主控制器10执行如下步骤：

步骤1：主控制器10自身初始化；

步骤2：主控制器10以设定周期模式向监控控制器20发送唤醒信号；

步骤3：主控制器10判断是否到达预定工作时间(例如1小时)：若到达预定工作时间，则主控制器10自身复位以及复位监控控制器20，然后返回步骤1；若没有到达预定工作时间，则进入步骤4；

步骤4：主控制器10判断是否接收到监控控制器20返回的反馈信号：若没有接收到监控控制器20返回的反馈信号，则主控制器10自身复位以及复位监控控制器20，然后返回步骤1；若接收到监控控制器20返回的反馈信号，表示主控制器10和监控控制器20均处于正常的工作状态，则进入步骤5；

步骤5：主控制器10开启射频检测，对电子标签41发来的射频信号进行处理，然后返回步骤2。

在实际实施时，双核的主控制器10和监控控制器20共同运行，但监控控制器20的优先级要高于主控制器10。

在实际应用中，如图3，上述步骤5可具体实施为如下步骤：

步骤5-1：主控制器10判断是否到达设定总检测时间：若到达设定总检测时间，则返回步骤2；若没有到达设定总检测时间，则在预设时间段内主控制器10开启射频检测，如检测电子标签系统40内电子标签41上安装的通信装置发射的射频信号，然后进入步骤5-2；

步骤5-2：主控制器10判断是否接收到电子标签41发来的射频信号：若没有接收到电子标签41发来的射频信号，则返回步骤5-1；若接收到电子标签41发来的射频信号，则主控制器10对该射频信号进行处理，然后返回步骤2。

在实际实施时，主控制器10向监控控制器20发送的唤醒信号可为中断信号，或以低电平触发来发送唤醒信号。

在主控制器10执行的步骤2中，该设定周期模式是指以一段设定时间为一个设定周期，在该设定周期内主控制器10向监控控制器20发送一个唤醒信号，在本发明方法中，主控制器10以该设定周期周期性地重复执行发送唤醒信号的操作，例如，该设定周期可为20秒。

在主控制器10执行的步骤3中，对主控制器10自身制定的预定工作时间进行判断的原因是使主控制器10不会长时间地处于工作状态，从而避免其无线收发器11长时间工作而导致灵敏度下降。

在主控制器10执行的步骤4中，反馈信号是指在监控控制器20接收到唤醒信号后的一个预先设定时间段内反馈回的信号，超过该预先设定时间段而反馈回的信号不视为反馈信号。

本发明的优点为：

本发明可满足目前电子标签系统提出的抗强干扰、低成本、低功耗(静态电流小于1μA)、实时监控，且能彻底解决死机及定时复位问题的要求，特别适用于复杂电磁环境下的电子标签系统。

1、本发明中的监控控制器仅在对看门狗定时器(软件)清零及发送反馈信号时处于运行模式，其他时间都处于睡眠模式，大大简化了程序和指令冗余技术，保证了监控控制器的高可靠性，而且，使得本发明可实现低功耗，监控控制器开启看门狗定时器睡眠时所达到的最高电流也仅为600nA，因此，总体上看，本发明可使静态电流始终保持小于1μA的状态，而传统的看门狗芯片的静态电流至少也要达到约3μA。

2、由于本发明中的主控制器与监控控制器之间互相实时监控工作状态且定时复位，因此，本发明可大大减少死机概率，保证电子标签系统的高可靠性能。经验证，采用传统的看门狗防死机方法的电子标签系统会出现1％的死机概率，而采用本发明的电子标签系统可将死机概率减小到万分之一，甚至更低。

3、监控控制器在本发明中起到了监控和复位主控制器的作用，在本发明中，看门狗定时器可以实现定时清空缓存的功能，从而使得无线收发器可以实现稳定其灵敏度的效果。

上述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子标签系统用双核工作系统，其特征在于：它包括主控制器、监控控制器，双核的该主控制器和该监控控制器共同运行但该监控控制器的优先级高于该主控制器，其中：该主控制器上的相应IO接口通过接口电路与该监控控制器上的相应IO接口连接，该主控制器内置有或外置连接有与电子标签系统中的电子标签进行无线通讯的无线收发器。

2.如权利要求1所述的电子标签系统用双核工作系统，其特征在于：

所述主控制器和所述监控控制器为低功耗特性的单片机。

3.如权利要求1所述的电子标签系统用双核工作系统，其特征在于：

所述主控制器为TI公司生产的430系列单片机、ATMEL公司产生的AVR单片机、MICROCHIP公司生产的PIC系列单片机或SOC系列单片机中的任一种，所述监控控制器为具有睡眠唤醒及可编程的长时间看门狗的单片机。

4.如权利要求3所述的电子标签系统用双核工作系统，其特征在于：

所述主控制器为TI公司生产的内置有无线收发器的SOC系列单片机芯片，所述监控控制器为PICXXLF系列单片机芯片。

5.如权利要求4所述的电子标签系统用双核工作系统，其特征在于：

所述SOC系列单片机芯片上的中断控制端与所述PICXXLF系列单片机芯片上的中断唤醒输入端连接，所述SOC系列单片机芯片上的复位端与所述PICXXLF系列单片机芯片上的复位控制输入端连接，所述PICXXLF系列单片机芯片上的复位端与所述SOC系列单片机芯片上的复位控制输入端连接，所述PICXXLF系列单片机芯片上的反馈端与所述SOC系列单片机芯片上的反馈响应输入端连接。

6.一种基于权利要求1所述的电子标签系统用双核工作系统实现的电子标签系统用双核工作方法，其特征在于：

所述监控控制器执行如下步骤：

步骤一：所述监控控制器自身初始化，复位所述主控制器；

步骤二：所述监控控制器进入睡眠模式，等待唤醒；

步骤三：所述监控控制器判断是否接收到所述主控制器发来的唤醒信号：若接收到所述主控制器发来的唤醒信号，则所述监控控制器被唤醒，进入运行模式，所述监控控制器的看门狗定时器清零，所述监控控制器向所述主控制器发送反馈信号，然后返回步骤二；若没有接收到所述主控制器发来的唤醒信号，则进入步骤四；

步骤四：所述监控控制器判断该看门狗定时器是否溢出：若该看门狗定时器溢出，则所述监控控制器复位，然后返回步骤一；若该看门狗定时器没有溢出，则返回步骤二；

所述主控制器执行如下步骤：

步骤1：所述主控制器自身初始化；

步骤2：所述主控制器以设定周期模式向所述监控控制器发送唤醒信号；

步骤3：所述主控制器判断是否到达预定工作时间：若到达预定工作时间，则所述主控制器自身复位以及复位所述监控控制器，然后返回步骤1；若没有到达预定工作时间，则进入步骤4；

步骤4：所述主控制器判断是否接收到所述监控控制器返回的反馈信号：若没有接收到所述监控控制器返回的反馈信号，则所述主控制器自身复位以及复位所述监控控制器，然后返回步骤1；若接收到所述监控控制器返回的反馈信号，则进入步骤5；

步骤5：所述主控制器开启射频检测，对电子标签发来的射频信号进行处理，然后返回步骤2。

7.如权利要求6所述的电子标签系统用双核工作方法，其特征在于：

所述步骤5具体为：

步骤5-1：所述主控制器判断是否到达设定总检测时间：若到达设定总检测时间，则返回所述步骤2；若没有到达设定总检测时间，则在预设时间段内所述主控制器开启射频检测，然后进入步骤5-2；

步骤5-2：所述主控制器判断是否接收到电子标签发来的射频信号：若没有接收到电子标签发来的射频信号，则返回步骤5-1；若接收到电子标签发来的射频信号，则对该射频信号进行处理，然后返回所述步骤2。

8.如权利要求6或7所述的电子标签系统用双核工作方法，其特征在于：

所述主控制器和所述监控控制器为低功耗特性的单片机。

9.如权利要求6或7所述的电子标签系统用双核工作方法，其特征在于：

所述主控制器为TI公司生产的430系列单片机、ATMEL公司产生的AVR单片机、MICROCHIP公司生产的PIC系列单片机或SOC系列单片机中的任一种，所述监控控制器为PICXXLF系列单片机芯片。

10.如权利要求6或7所述的电子标签系统用双核工作方法，其特征在于：

所述监控控制器的优先级高于所述主控制器。