CN108427610A - 一种控制器断电保护系统及移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制器断电保护系统及移动机器人，包括超级电容，用于当控制器断电时为RTC模块供电；CPU，用于当控制器处于通电状态时，将非掉电丢失数据写入非易失性存储器中，当控制器断电重启后，在非易失性存储器中获取非掉电丢失数据；非易失性存储器，用于存储非掉电丢失数据。本发明在控制器断电后通过超级电容为整个控制器断电保护系统供电，保证了控制器的系统时间的延续，同时在控制器处于通电状态时，由CPU将非掉电丢失数据写入无需充电的非易失性存储器中，确保了非掉电丢失数据不会丢失，提高了本发明的可靠性。本发明不需要增加充电电路及额外的维护工作，同时不存在漏液、腐蚀等问题，延长了移动机器人的使用寿命。

Description

一种控制器断电保护系统及移动机器人

技术领域

本发明涉及人工智能领域，特别是涉及一种控制器断电保护系统及移动机器人。

背景技术

移动机器人是一种自动执行工作的机器装置，其任务是协助或取代人类的工作。一般的，为了保证移动机器人在断电重启后执行工作的连贯性，既要求移动机器人中的控制器在断电重启后仍可以保持系统时间，又要求移动机器人的非掉电丢失数据(包括总运行里程、电池充放电次数等)在控制器断电后不会丢失。在现有技术中，当控制器处于通电状态时，一般是通过CPU将非掉电丢失数据写入CPU外部的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)中，通过电池为该RAM供电，以确保非掉电丢失数据不丢失；当控制器断电时，通过电池给RTC(Real Time Clock，实时时钟)模块供电，以保证RTC模块继续工作，在控制器重启后为CPU提供系统时间，进而保证控制器在重启后可以延续系统时间。

但是由电池为RTC模块及用于存储非掉电丢失数据的RAM供电存在以下问题：一是若采用可更换电池，其工作寿命有限，需要定期更换，增加额外的维护工作，若采用不可更换电池，则需要选用可充电电池，这样就必须增加充电电路，导致控制器断电保护系统的设计难度增大；二是电池在使用过程中，存在漏液、腐蚀等问题，可能会减少移动机器人的使用寿命。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制器断电保护系统及移动机器人，既保证了控制器的系统时间的延续，又确保了非掉电丢失数据不会丢失，且本发明不需要增加充电电路及额外的维护工作，同时不存在漏液、腐蚀等问题，延长了移动机器人的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制器断电保护系统，包括：

超级电容，用于当控制器断电时为RTC模块供电；

CPU，用于当所述控制器处于通电状态时，将非掉电丢失数据写入非易失性存储器中，当所述控制器断电重启后，在所述非易失性存储器中获取所述非掉电丢失数据；

所述非易失性存储器，用于存储所述非掉电丢失数据。

优选的，所述非易失性存储器为铁电存储器或磁性随机存储器或相变存储器。

优选的，所述非易失性存储器为包括多片相同数据区的非易失性存储器；

则所述CPU具体用于：

当所述控制器处于通电状态时，将所述非掉电丢失数据依次循环写入各片所述数据区中，其中，所述数据区包括每次写入操作的时间戳；

在每次所述写入操作完成后，计算每次所述写入操作的初始校验码，并将所述初始校验码写入与该次写入操作对应的数据区中；

当所述控制器断电重启后，计算每片所述数据区中最后一次所述写入操作的当前校验码，将最后一次所述写入操作的当前校验码与初始校验码相同的数据区确定为有效数据区，在最后一次所述写入操作的时间戳所对应的时间和当前时间的差值最小的有效数据区中获取所述非掉电丢失数据。

优选的，所述将所述非掉电丢失数据依次循环写入各片所述数据区中的过程具体为：

按预设控制周期将所述非掉电丢失数据依次循环写入各片所述数据区中。

优选的，所述计算每次所述写入操作的初始校验码的过程具体为：

通过每次所述写入操作的时间戳及写入的所述非掉电丢失数据计算每次写入操作的初始校验码；

相应的，所述计算每片所述数据区中最后一次写入操作的当前校验码的过程具体为：

通过最后一次所述写入操作的时间戳及写入的所述非掉电丢失数据计算每片所述数据区中最后一次所述写入操作的当前校验码。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种移动机器人，包括如上述任意一项所述的控制器断电保护系统。

本发明提供了一种控制器断电保护系统，包括超级电容，用于当控制器断电时为RTC模块供电；CPU，用于当控制器处于通电状态时，将非掉电丢失数据写入非易失性存储器中，当控制器断电重启后，在非易失性存储器中获取非掉电丢失数据；非易失性存储器，用于存储非掉电丢失数据。

可见，在实际应用中，采用本发明的方案，在控制器断电后通过超级电容为整个控制器断电保护系统供电，保证了控制器的系统时间的延续，同时在控制器处于通电状态时，由CPU将非掉电丢失数据写入无需充电的非易失性存储器中，确保了非掉电丢失数据不会丢失，提高了本发明的可靠性。本发明不需要增加充电电路以及额外的维护工作，同时不存在漏液、腐蚀等问题，延长了移动机器人的使用寿命。

本发明还提供了一种移动机器人，具有和上述控制器断电保护系统相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明所提供的一种控制器断电保护系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种控制器断电保护系统及移动机器人，既保证了控制器的系统时间的延续，又确保了非掉电丢失数据不会丢失，且本发明不需要增加充电电路及额外的维护工作，同时不存在漏液、腐蚀等问题，延长了移动机器人的使用寿命。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参照图1，图1为本发明所提供的一种控制器断电保护系统的结构示意图，包括：

超级电容1，用于当控制器断电时为RTC模块供电；

具体的，超级电容1由于其自身结构特性具有如下优点：适合大电流放电，寿命长，充放电次数多，且充放电时间短，能在几十秒到数分钟内完成充电过程，是真正意义上的快速充电；超级电容1体积小，外形紧凑，便于安装，节省空间，免维护，可密封，使用安全、方便、绿色环保，对环境无害。由于超级电容1存在上述优点，所以本发明选用超级电容1为整个控制器断电保护系统供电，具体的，在控制器通电的状态下，由电源为超级电容1充电，当控制器断电时，由超级电容1为RTC模块进行快速充电，在控制器断电重启后，由RTC模块为CPU 2提供系统时间，从而保证控制器在断电重启后仍然可以延续系统时间，且超级电容1绿色无污染，不存在漏液、腐蚀等问题，进而不会影响移动机器人的使用寿命。

CPU 2，用于当控制器处于通电状态时，将非掉电丢失数据写入非易失性存储器3中，当控制器断电重启后，在非易失性存储器3中获取非掉电丢失数据；

非易失性存储器3，用于存储非掉电丢失数据。

具体的，非易失性存储器3是断电后仍然能够保存数据的存储器，具有高速、高密度、低功耗和抗辐射等优点。当控制器处于通电状态时，由CPU 2计算非掉电丢失数据并将计算得到的非掉电丢失数据写入非易失性存储器3中，这里的非掉电丢失数据包括移动机器人的总运行里程、电池充放电次数等。当控制器断电重启后，再由CPU 2从非易失性存储器3中载入上述的非掉电丢失数据，从而保证了移动机器人的非掉电丢失数据不会丢失。

本发明提供了一种控制器断电保护系统，包括超级电容，用于当控制器断电时为RTC模块供电；CPU，用于当控制器处于通电状态时，将非掉电丢失数据写入非易失性存储器中，当控制器断电重启后，在非易失性存储器中获取非掉电丢失数据；非易失性存储器，用于存储非掉电丢失数据。

可见，在实际应用中，采用本发明的方案，在控制器断电后通过超级电容为整个控制器断电保护系统供电，保证了控制器的系统时间的延续，同时在控制器处于通电状态时，由CPU将非掉电丢失数据写入无需充电的非易失性存储器中，确保了非掉电丢失数据不会丢失，提高了本发明的可靠性。本发明不需要增加充电电路以及额外的维护工作，同时不存在漏液、腐蚀等问题，延长了移动机器人的使用寿命。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，非易失性存储器为铁电存储器或磁性随机存储器或相变存储器。

具体的，非易失性存储器3可以选择铁电存储器或磁性随机存储器或相变存储器，上述三种非易失性存储器与传统的半导体存储器相比有很多突出的优点。

其中，铁电存储器运行能耗低，在断电后能长期保存数据，它综合了RAM高速读写和ROM(Read-Only Memory，只读存储器)长期保存数据的特点；磁性随机存储器写入时间可低至2.3ns，且拥有无限次的读写能力，功耗极低，而且，磁性随机存储器的电路比普通存储器还简单，整个芯片只需一条读出电路；相变存储器拥有很长的读写操作寿命，并且比闪存更易集成，相变存储器的密度极高，读取操作完全安全，只需极低的电压和功率即可工作，同现有逻辑电路的集成也相当简单，相变存储器大约可写入10亿次，这使它成为便携设备中大容量存储器的理想替代品。

当然，非易失性存储器3除了可以为上述三种存储器的任意一种还可以为其他非易失性存储器，本发明在此不做限定。

作为一种优选的实施例，非易失性存储器为包括多片相同数据区的非易失性存储器；

则CPU 2具体用于：

当控制器处于通电状态时，将非掉电丢失数据依次循环写入各片数据区中，其中，数据区包括每次写入操作的时间戳；

在每次写入操作完成后，计算每次写入操作的初始校验码，并将所述初始校验码写入与该次写入操作对应的数据区中；

当控制器断电重启后，计算每片数据区中最后一次写入操作的当前校验码，将最后一次写入操作的当前校验码与初始校验码相同的数据区确定为有效数据区，在最后一次写入操作的时间戳所对应的时间和当前时间的差值最小的有效数据区中获取非掉电丢失数据。

具体的，本发明中的非易失性存储器3包括多片完全相同的数据区，也可以理解为预先在非易失性存储器3内开辟了多片完全相同的数据区，每片数据区均由三部分组成，包括每次写入操作的时间戳、数据内容及校验码，其中，CPU 2每写入一次非掉电丢失数据至任一数据区中记为一次写入操作，时间戳即写入操作对应的时间，数据内容即写入操作写入的非掉电丢失数据，校验码即写入操作的有效标识符。

具体的，在本发明中，当控制器处于通电状态时，CPU 2将每次计算得到的非掉电丢失数据依次循环写入各片数据区中，举例说明本发明中CPU 2进行写入操作的过程，假设非易失性存储器3中包括两片完全相同的数据区，记为数据区A和数据区B，那么在控制器处于通电状态时，CPU 2首先将计算得到的非掉电丢失数据写入数据区A中，即第一次写入操作，然后相隔一段时间后CPU 2重新计算非掉电丢失数据并写入数据区B中，即第二次写入操作，再相隔一段时间后CPU 2再计算非掉电丢失数据并写入数据区A中，即第三次写入操作，如此循环往复，也即将计算得到的非掉电丢失数据交替写入数据区A和数据区B中，且在每片数据区中还记录有每次写入操作的时间戳。在写入操作完成时，计算该次写入操作的初始校验码，并保存。当然，计算校验码可以是在每次写入操作进行过程中计算，也可在每次写入操作完全完成后再计算，但是，只有在写入操作完全完成后才将该写入操作的校验码写入数据区中，举例说明，假设某次写入操作写入的非掉电丢失数据为123，可以在写入1后计算一次校验码，写入12后计算一次校验码，写入123后计算一次校验码，也可以是写完123后再计算校验码，但是写入数据区中的校验码是CPU 2写完123后计算得到的校验码。当然，非易失性存储器3可以有两种存储模式，一种是完整存储模式，一种是覆盖存储模式，以数据区A为例，完整存储模式即为数据区A中保存每次写入操作的时间戳、数据内容及校验码；覆盖存储模式即为数据区A中只保存最后一次写入操作的时间戳、数据内容及校验码，也就是说当前次写入操作会覆盖上一次写入操作。当CPU 2在进行某次写入操作时，控制器突然断电，导致CPU 2写入操作未完成，此时在该数据区的数据内容部分包括写入了的部分非掉电丢失数据，如12，此时该数据区中的校验码部分为空或为前一次写入操作的校验码。当控制器断电重启后，CPU 2对每片数据区中最后一次写入操作重新计算其校验码，即最后一次写入操作的当前校验码，将当前校验码和最后一次写入操作的初始校验码进行比较，若当前校验码和初始校验码相同，则说明这片数据区中的非掉电丢失数据有效，CPU 2可以从该数据区中获取非掉电丢失数据，若当前校验码和初始校验码不同，则说明这片数据区中的非掉电丢失数据无效，CPU 2不能从该片数据区中获取非掉电丢失数据。若只存在一片有效数据区，CPU 2从该片有效数据区中载入非掉电丢失数据，若存在多片有效数据区，CPU2从最后一次写入操作的时间戳所对应的时间距离当前时间最近的有效数据区(也即最后一次写入操作的时间戳较新的有效数据区)中载入非掉电丢失数据，举例说明，如表1所示，表1为当控制器断电重启后，非易失性存储器3为完整存储模式时各数据区存储内容表。

表1控制器断电重启后各数据区存储内容表

参照表1所示，可以看出在进行第6次写入操作时，控制器断电，CPU 2未完成该次写入操作，此时CPU 2重新计算各片数据区中最后一次写入操作的当前校验码，若计算得到的第4次写入操作的当前校验码为3，第5次写入操作的当前校验码为9，第6次写入操作的当前校验码为4，那么可以看出数据区A和数据区B中的最后一次写入操作的当前校验码和初始校验码相同，即数据区A和数据区B为有效数据区，相应的，数据区C为无效数据区，由于数据区B的时间戳所对应的时间和当前时间距离更近，也可以理解为数据区B中存储的非掉电丢失数据的内容比数据区A中存储的非掉电丢失数据的内容更全面，所以CPU 2可以选择从数据区B中载入非掉电丢失数据。

作为一种优选的实施例，将非掉电丢失数据依次循环写入各片数据区中的过程具体为：

按预设控制周期将非掉电丢失数据依次循环写入各片数据区中。

具体的，这里预设控制周期是根据实际的工程需要预先设置的，可以理解为任意两次相邻写入操作之间相隔的时间，控制周期可以设置为相同的，也可以设置为不同的，但是必须要保证在进行每次写入操作之前，CPU 2可以将非掉电丢失数据计算完全。

作为一种优选的实施例，计算每次写入操作的初始校验码的过程具体为：

通过每次写入操作的时间戳及写入的非掉电丢失数据计算每次写入操作的初始校验码；

相应的，计算每片数据区中最后一次写入操作的当前校验码的过程具体为：

通过最后一次写入操作的时间戳及写入的非掉电丢失数据计算每片数据区中最后一次写入操作的当前校验码。

具体的，本发明中的校验码是根据每次写入操作写入的非掉电丢失数据及时间戳计算得到的，由于时间戳是随着每次写入操作而更新的，因此本发明中的校验码更可靠，更能作为确定数据区是否有效的依据。

当然，计算校验码的方法除了可以为上述方法还可以为其他方法，本发明在此不做限定。

相应的，本发明还提供了一种移动机器人，包括如上述任意一项的控制器断电保护系统。

对于本发明所提供的一种移动机器人的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明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 (6)

1.一种控制器断电保护系统，其特征在于，包括：

超级电容，用于当控制器断电时为RTC模块供电；

CPU，用于当所述控制器处于通电状态时，将非掉电丢失数据写入非易失性存储器中，当所述控制器断电重启后，在所述非易失性存储器中获取所述非掉电丢失数据；

所述非易失性存储器，用于存储所述非掉电丢失数据。

2.根据权利要求1所述的控制器断电保护系统，其特征在于，所述非易失性存储器为铁电存储器或磁性随机存储器或相变存储器。

3.根据权利要求1所述的控制器断电保护系统，其特征在于，所述非易失性存储器为包括多片相同数据区的非易失性存储器；

则所述CPU具体用于：

当所述控制器处于通电状态时，将所述非掉电丢失数据依次循环写入各片所述数据区中，其中，所述数据区包括每次写入操作的时间戳；

在每次所述写入操作完成后，计算每次所述写入操作的初始校验码，并将所述初始校验码写入与该次写入操作对应的数据区中；

当所述控制器断电重启后，计算每片所述数据区的当前校验码，将当前校验码与初始校验码相同的数据区确定为有效数据区，在写入操作的时间戳所对应的时间和当前时间的差值最小的有效数据区中获取所述非掉电丢失数据。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的控制器断电保护系统，其特征在于，所述将所述非掉电丢失数据依次循环写入各片所述数据区中的过程具体为：

按预设控制周期将所述非掉电丢失数据依次循环写入各片所述数据区中。

5.根据权利要求4所述的控制器断电保护系统，其特征在于，所述计算每次所述写入操作的初始校验码的过程具体为：

通过每次所述写入操作的时间戳及写入的所述非掉电丢失数据计算每次写入操作的初始校验码；

相应的，所述计算每片所述数据区的当前校验码的过程具体为：

通过写入数据区的时间戳及写入的所述非掉电丢失数据计算每片所述数据区的当前校验码。

6.一种移动机器人，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的控制器断电保护系统。