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CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置.pdf

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CPU 系統 深度 休眠 模式 故障 恢復 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201510365156.4

申請日:

2015.06.29

公開號:

CN104899112A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G06F 11/07申請公布日:20150909|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 11/07申請日:20150629|||公開
IPC分類號: G06F11/07 主分類號: G06F11/07
申請人: 廈門四信通信科技有限公司
發明人: 陳淑武; 鄒峰; 鐘冰強
地址: 361009福建省廈門市軟件園觀日路44號301單元J2區
優先權:
專利代理機構: 北京市煒衡律師事務所11375 代理人: 張輝; 王啟鶯
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510365156.4

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.05.08|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置,包括CPU、實時時鐘模塊、信號觸發模塊、看門狗模塊;CPU同時連接看門狗和實時時鐘模塊,CPU在喚醒狀態下開啟并正常喂狗,也對實時時鐘模塊進行控制;CPU在完成相應工作后關閉看門狗,控制實時時鐘模塊進入定時狀態后進入深度休眠模式;實時時鐘模塊根據控制指令進入相應的定時工作狀態,且在設定的定時時間到來時喚醒CPU,同時也將信號輸出給信號觸發模塊;信號觸發模塊將該信號傳送給看門狗模塊;看門狗模塊接收到信號觸發模塊輸出的看門狗功能開啟信號;若此時CPU存在故障沒有正常喂狗,此時功能已經被開啟的看門狗將在規定時間內對CPU進行復位,完成故障的自行恢復。

權利要求書

權利要求書
1.  CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置,其特征在于:主要包括相互連接配合的CPU 、實時時鐘模塊、信號觸發模塊、看門狗模塊;其中,CPU 同時連接看門狗模塊和實時時鐘模塊,CPU 在喚醒狀態下開啟看門狗功能并正常喂狗,也對實時時鐘模塊2進行控制; CPU 在完成相應工作后關閉看門狗功能,控制實時時鐘模塊進入定時狀態,而后CPU 進入深度休眠模式;實時時鐘模塊根據CPU 的控制指令進入相應的定時工作狀態,且在設定的定時時間到來時輸出低電平的喚醒中斷信號給CPU 用以喚醒CPU,同時也將該喚醒中斷信號輸出給信號觸發模塊;信號觸發模塊將該喚醒中斷信號經過緩沖隔離后傳送給看門狗模塊用以開啟看門狗功能;看門狗模塊接收到信號觸發模塊輸出的看門狗功能開啟信號后將看門狗功能開啟;若此時CPU 存在故障,即CPU 未喚醒或喚醒后不能正常工作,則CPU沒有正常喂狗,此時功能已經被開啟的看門狗將在規定時間內產生復位信號對CPU 進行復位,從而完成故障的自行恢復。

2.  如權利要求1所述的CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置,其特征在于:所述的CPU 通過I2C接口和實時時鐘模塊2進行連接通信;且同時連接看門狗模塊,可開啟/關閉看門狗和喂狗。

3.  如權利要求1所述的CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置,其特征在于:所述的實時時鐘模塊連接獨立的電池供電;該模塊產生的喚醒中斷信號連接CPU 用以喚醒CPU,同時該信號連接信號觸發模塊。

4.  如權利要求1所述的CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置,其特征在于:所述的信號觸發模塊主要由2個三極管組成,完成緩沖和隔離的作用;當該模塊輸入為高電平時,經過緩沖和隔離后,輸出為高阻態。

5.  當該模塊輸入為低電平時,其輸出則為低電平。

6.  如權利要求1所述的CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置,其特征在于:所述的看門狗模塊包含看門狗芯片,看門狗的喂狗由CPU 完成,看門狗產生的復位信號可對CPU 進行復位。

7.  看門狗功能的開啟/關閉由CPU 和信號觸發模塊控制;當信號觸發模塊的輸出為高阻態時,相當于信號觸發模塊和看門狗模塊斷開連接,此時看門狗的開啟/關閉完全由CPU 控制。

8.  當信號觸發模塊的輸出為低電平時,看門狗功能被開啟,此時CPU 無法關閉看門狗功能;當看門狗功能被開啟后,若CPU 出現故障,看門狗則產生復位信號對CPU 進行復位。

說明書

說明書CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置
技術領域
本發明涉及一種CPU系統的故障自恢復裝置,尤其涉及一種CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置。該裝置適用于無人值守的無線數據監控等行業。
背景技術
在無人值守的無線數據監控行業(如水文水資源監控、氣象監控,煤礦監控,自來水管網監控,油田監控等),都要求現場的采集設備和通信設備具有低功耗、高可靠性的特點。為了降低功耗,傳統辦法之一,就是讓系統在不需要工作的時候進入普通休眠模式,此模式下系統的時鐘、喂狗等進程仍在運行,所以系統仍有較大的功耗,達不到低功耗的要求。傳統辦法之二,就是讓系統在不需要工作時進入深度休眠模式,在此模式下,系統的時鐘、喂狗等所有進程停止,只能響應外部中斷,所以系統的功耗降到最低,幾乎為零。在深度休眠模式下,由于系統無法產生喂狗信號,所以必須在深度休眠期間關閉看門狗功能,直到系統被外部中斷喚醒后才能重新開啟看門狗功能并喂狗。而在惡劣的應用環境下,系統隨時都有可能出現故障,若在看門狗功能關閉期間系統出現故障,系統將永遠無法恢復,出現“死機”的情況。可見,這種辦法無法保證系統的可靠性。總之,傳統的兩種辦法都無法同時滿足低功耗和高可靠性的應用需求。
發明內容
本發明的目的在于解決以上問題,提供一種CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置。當CPU系統進入深度休眠模式后,系統功耗幾乎降為零,若此期間系統出現故障,該發明裝置能讓系統自行恢復,從而保證系統可靠運行。
為達成上述目的,本發明采用如下技術方案:
CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置,主要包括相互連接配合的CPU 1、實時時鐘(RTC)模塊2、信號觸發模塊3、看門狗模塊4。其中,CPU 1同時連接看門狗模塊4和實時時鐘(RTC)模塊2,CPU 1在喚醒狀態下開啟看門狗功能并正常喂狗,也對實時時鐘(RTC)模塊2進行控制。為了最大限度降低功耗,CPU 1在完成相應工作后關閉看門狗功能,控制實時時鐘(RTC)模塊2進入定時狀態,而后CPU 1進入深度休眠模式;實時時鐘(RTC)模塊2根據CPU 1的控制指令進入相應的定時工作狀態,且在設定的定時時間到來時輸出低電平的喚醒中斷信號給CPU 1用以喚醒CPU,同時也將該喚醒中斷信號輸出給信號觸發模塊3;信號觸發模塊3將該喚醒中斷信號經過緩沖隔離后傳送給看門狗模塊4用以開啟看門狗功能;看門狗模塊4接收到信號觸發模塊3輸出的看門狗功能開啟信號后將看門狗功能開啟。若此時CPU 1存在故障,即CPU 1未喚醒或喚醒后不能正常工作,則CPU 1沒有正常喂狗,此時功能已經被開啟的看門狗將在規定時間內產生復位信號對CPU 1進行復位,從而完成故障的自行恢復。
進一步,所述的CPU 1通過I2C接口和實時時鐘(RTC)模塊2進行連接 通信;且同時連接看門狗模塊4,可開啟/關閉看門狗和喂狗。進一步,所述的實時時鐘(RTC)模塊2連接獨立的電池供電;該模塊產生的喚醒中斷信號連接CPU 1用以喚醒CPU,同時該信號連接信號觸發模塊3。
進一步,所述的信號觸發模塊3主要由2個三極管組成,完成緩沖和隔離的作用。當該模塊輸入為高電平時,經過緩沖和隔離后,輸出為高阻態。當該模塊輸入為低電平時,其輸出則為低電平。
進一步,所述的看門狗模塊4包含看門狗芯片,看門狗的喂狗由CPU 1完成,看門狗產生的復位信號可對CPU 1進行復位。看門狗功能的開啟/關閉由CPU 1和信號觸發模塊3控制。當信號觸發模塊3的輸出為高阻態時,相當于信號觸發模塊3和看門狗模塊4斷開連接,此時看門狗的開啟/關閉完全由CPU 1控制。當信號觸發模塊3的輸出為低電平時,看門狗功能被開啟,此時CPU 1無法關閉看門狗功能。當看門狗功能被開啟后,若CPU 1出現故障,看門狗則產生復位信號對CPU 1進行復位。
采用上述技術方案,該發明可保證CPU系統在深度休眠模式下出現故障可自行恢復,既滿足低功耗的要求,又滿足高可靠性的要求。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖;
圖2為本發明的電路連接關系示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施對本發明進一步詳述。
如圖1、圖2所示,CPU系統深度休眠模式下的故障自恢復裝置主要原理是:通過實時時鐘(RTC)定時(定時時間可設置)產生喚醒中斷信號用以喚醒CPU,同時該喚醒中斷信號經過緩沖隔離后開啟看門狗功能,若CPU出現故障,則功能已經被開啟的看門狗將在規定時間內產生復位信號對CPU進行復位,從而完成故障的自行恢復。該裝置主要包括相互連接配合的CPU 1、實時時鐘(RTC)模塊2、信號觸發模塊3、看門狗模塊4。其中,CPU 1同時連接看門狗模塊4和實時時鐘(RTC)模塊2,CPU 1在喚醒狀態下開啟看門狗功能并正常喂狗,也對實時時鐘(RTC)模塊2進行控制。為了最大限度降低功耗,CPU 1在完成相應工作后關閉看門狗功能,控制實時時鐘(RTC)模塊2進入定時狀態,而后CPU 1進入深度休眠模式;實時時鐘(RTC)模塊2根據CPU 1的控制指令進入相應的定時工作狀態,且在設定的定時時間到來時輸出低電平的喚醒中斷信號給CPU 1用以喚醒CPU,同時也將該喚醒中斷信號輸出給信號觸發模塊3;信號觸發模塊3將該喚醒中斷信號經過緩沖隔離后傳送給看門狗模塊4用以開啟看門狗功能;看門狗模塊4接收到信號觸發模塊3輸出的看門狗功能開啟信號后將看門狗功能開啟。若此時CPU 1存在故障,即CPU 1未喚醒或喚醒后不能正常工作,則CPU 1沒有正常喂狗,此時功能已經被開啟的看門狗將在規定時間內產生復位信號對CPU 1進行復位,從而完成故障的自行恢復。
 CPU 1:CPU 1同時連接看門狗模塊4和實時時鐘(RTC)模塊2。CPU 1和實時時鐘(RTC)模塊2之間通過I2C接口(SCL,SDA)和中斷信號RTC_INT相連接。CPU 1被中斷信號RTC_INT喚醒后先清除實時時鐘(RTC)模塊2的中斷,即可使信號RTC_INT變為高電平,該高電平信號又使信號觸發模塊3的輸出為高阻態,此時信號觸發模塊3和看門狗模塊4相當于斷開連接,看門狗功能完全由CPU控制。CPU 1和看門狗模塊4之間通過WDI信號和RESET信號相連接。CPU 1在喚醒狀態下先設置WDI信號所對應的IO為輸出模式(WDI即為確定的高電平或低電平),即可開啟看門狗功能。而后,CPU 1控制WDI信號正常喂狗。為了最大限度降低功耗,CPU 1在完成相應工作后,通過設置WDI信號所對應的IO為輸入模式(WDI即為懸空態)來關閉看門狗功能,并通過I2C接口控制實時時鐘(RTC)模塊2開始定時(定時時間可設),然后CPU 1進入深度休眠模式。此時,CPU系統的功耗幾乎降為零。
實時時鐘(RTC)模塊2:實時時鐘(RTC)模塊2連接獨立的電池供電。該模塊根據CPU 1的控制指令進入相應的定時工作狀態,此時該模塊輸出的RTC_INT為高電平,該高電平信號又使信號觸發模塊3的輸出為高阻態。當設定的定時時間到來時,實時時鐘(RTC)模塊2輸出的RTC_INT變為低電平,該低電平信號用以喚醒CPU,同時也使信號觸發模塊3的輸出為低電平,進而開啟看門狗功能。此時存在兩種情況:1、若CPU 1被低電平的中斷信號喚醒且正常運行,則CPU 1清除實時時鐘(RTC)模塊2的中斷,即可使信號RTC_INT變為高電平。同時,CPU 1開啟看門狗功能并正常喂狗,并在完成相應工作后關閉看門狗功能,控制實時時鐘(RTC)模塊2進入定時狀態,而后CPU 1進入下一輪的深度休眠狀態。2、若CPU 1存在故障,即CPU 1未喚醒或喚醒后不能正常工作,則CPU 1沒有正常喂狗,此時功能已經被開啟的看門狗將在規定時間內產生復位信號對CPU 1進行復位,從而完成故障的自行恢復。CPU 1重啟后,開啟看門狗功能并正常喂狗,并在完成相應工作后關閉看門狗功能,進入下一輪的深度休眠狀態。
信號觸發模塊3:信號觸發模塊3同時連接實時時鐘(RTC)模塊2和看門狗模塊4。信號觸發模塊3主要由2個三極管組成,完成緩沖和隔離的作用。當該模塊的輸入為高電平時,三極管Q2的第1腳為高電平,三極管Q2導通,從而三極管Q3的第1腳被拉為低電平,Q3不導通。此時信號觸發模塊3的輸出為高阻態,相當于信號觸發模塊3和看門狗模塊4斷開連接,看門狗的功能完全由CPU 1控制。當信號觸發模塊3的輸入為低電平時,三極管Q2的第1腳為低電平,三極管Q2不導通。此時三極管Q3的第1腳為高電平,三極管Q3導通。此時信號觸發模塊3的輸出為低電平,該低電平信號開啟看門狗功能。
看門狗模塊4:看門狗模塊4同時連接信號觸發模塊3和CPU 1。看門狗功能的開啟/關閉和喂狗由WDI信號控制,當WDI信號為懸空態時,看門狗功能被關閉。當WDI信號為高電平或低電平時,開門狗功能被開啟。當WDI信號為高低跳變的信號時,看門狗正常喂狗。當超過規定時間沒有正常喂狗時,看門狗產生RESET信號,該信號可對CPU 1進行復位。看門狗功能的開啟/關閉由CPU 1和信號觸發模塊3控制。當信號觸發模塊3的輸出為高阻態時,相當于信號觸發模塊3和看門狗模塊4斷開連接,此時看門狗的開啟/關閉完全由CPU 1控制。當信號觸發模塊3的輸出為低電平時,看門狗功能被開啟,此時CPU 1無法關閉看門狗功能。當看門狗功能被開啟后,若CPU 1出現故障,看門狗則產生復位信號對CPU 1進行復位。
工作流程如下:CPU 1在喚醒狀態下開啟看門狗功能并正常喂狗,為了最大限度降低功耗,CPU 1在完成相應工作后關閉看門狗功能,控制實時時鐘(RTC)模塊2進入定時狀態,而后CPU 1進入深度休眠模式;實時時鐘(RTC)模塊2在設定的定時時間到來時輸出低電平的喚醒中斷信號給CPU 1用以喚醒CPU,同時也將該喚醒中斷信號輸出給信號觸發模塊3;信號觸發模塊3將該喚醒中斷信號經過緩沖隔離后將看門狗功能開啟。若此時CPU 1存在故障,即CPU 1未喚醒或喚醒后不能正常工作,則CPU 1沒有正常喂狗,此時功能已經被開啟的看門狗將在規定時間內產生復位信號對CPU 1進行復位,從而完成故障的自行恢復。

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