基于DSl210的微處理器存儲(chǔ)系統(tǒng)電源監(jiān)視電路的基本設(shè)計(jì)

　　本文對(duì)非易失性控制器芯片DSl210的主要性能進(jìn)行了介紹，并給出了利用DSl2lO芯片設(shè)計(jì)微處理器存儲(chǔ)系統(tǒng)電源監(jiān)視電路的基本設(shè)計(jì)方法。

　　l DSl210芯片的主要功能

　　DSl210電源監(jiān)控芯片是采用CMOS工藝制作的電源監(jiān)控器件，可以對(duì)微處理器系統(tǒng)的供電電源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。DSl210的電源穩(wěn)定度探測(cè)范圍為5～10%。當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)供電電源的波動(dòng)范圍超過穩(wěn)定工作要求的范圍時(shí)，DSl210就會(huì)對(duì)處理器系統(tǒng)實(shí)行寫保護(hù)，并把系統(tǒng)的供電電源切換到電池供電狀態(tài)，以確保整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。為保證監(jiān)控的精確性，DSl210采用了低泄漏的CMOS工藝，可在最低電池功耗下提供精確的電壓檢測(cè)。DSl210在加電條件下可以自動(dòng)檢測(cè)電池，其電池電流少于100nA，而且提供有冗余電池組。

　　DSl210有兩種可選的封裝形式，一種是8管腳DIP封裝，另一種是16管腳SOIC封裝。這兩種封裝形式的引腳排列如圖1所示。

　　在DSl210中，VCCO引腳為供電輸出端，負(fù)責(zé)向系統(tǒng)供電;VBAT1引腳為外接電池1輸入端;TOL引腳為電源電壓允許偏差輸入端，用于設(shè)置對(duì)電源電壓偏差的控制范圍;GND引腳為接地端;引腳為片選使能信號(hào)輸入，用于決定DSl210是否工作，低電平有效;引腳為片選使能信號(hào)輸出端，提供給系統(tǒng)的片選信號(hào)輸入，低電平有效;V。BAT2引腳為外接電池2，冗余電池;VCC引腳為電源輸入。

　　2 基于DSl210的存儲(chǔ)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

　　為了使備用電池能夠給RAM的電源供電，DSl210電源監(jiān)視控制器還必須提供五個(gè)功能電路。

　　首先是提供一個(gè)電子開關(guān)，以便在電源工作正常時(shí)，把電源輸出VCCO直接連到輸入電源VCCI;而如果工作電源偏差超出了允許范圍，電子開關(guān)應(yīng)能迅速把電源輸出VCCO連接到備用電池上，以讓電池代替工作電源對(duì)RAM供電。這個(gè)開關(guān)的電壓降一般來說要求低于0.3 V。

　　其次，控制器還提供一個(gè)用于探測(cè)電源不穩(wěn)定性的功能電路。它會(huì)不斷的監(jiān)視系統(tǒng)電源輸入VCCI，同時(shí)片內(nèi)還提供了一個(gè)精密比較儀，用于探測(cè)輸入偏差，當(dāng)探測(cè)到系統(tǒng)電源偏差超出了允許范圍，DSl210將抑制片選輸出信號(hào)()并使之無效。

　　監(jiān)視控制器DSl210提供的第三個(gè)功能電路是輸出信號(hào)的電壓保持電路，它應(yīng)能通過電池或VCCI提供0.2 V的電壓以實(shí)現(xiàn)寫保護(hù)。如果輸入在電源偏差產(chǎn)生時(shí)處于低電平，也就是說，在工作狀態(tài)下產(chǎn)生電源偏差，輸出就應(yīng)保持前一個(gè)狀態(tài)，直到恢復(fù)高電平。寫保護(hù)會(huì)延遲到當(dāng)前存儲(chǔ)周期結(jié)束，以防止數(shù)據(jù)遭到破壞。監(jiān)測(cè)偏差控制有兩種設(shè)置，第一種是讓偏差控制管腳(即管腳3)接地，這種設(shè)置是將電源波動(dòng)監(jiān)測(cè)限制在4.75～4.5 v范圍內(nèi);第二種設(shè)置是將偏差控制管腳連接到VCCO，這時(shí)的電源波動(dòng)監(jiān)測(cè)范圍為4.5～4.25 V之間。在通常的供電條件下，會(huì)在信號(hào)延遲20 ns內(nèi)生效。

　　DSl210的第四個(gè)功能電路是電池狀態(tài)報(bào)警電路。該電路是為了避免潛在的數(shù)據(jù)丟失而設(shè)計(jì)的。因?yàn)殡姵厥莻溆霉╇姷?，如果電池電壓不能滿足供電要求，那么，當(dāng)系統(tǒng)供電電源發(fā)生異常，即供電電壓偏差超過了系統(tǒng)正常工作所要求的供電條件時(shí)，而電池也不能提供有效的電壓來保證系統(tǒng)工作。這樣，處理器電源監(jiān)控的作用就不能實(shí)現(xiàn)了，也就失去了意義。所以，每次DSl210開始工作時(shí)，都會(huì)通過工作電源VCCI對(duì)電池充電，同時(shí)片內(nèi)精密比較器也會(huì)對(duì)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，或者說與要求的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果檢測(cè)到電池電壓不能滿足要求，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警，以提示用戶注意作好相應(yīng)的防范措施。這時(shí)，如果電池電壓低于2 V，第二個(gè)存儲(chǔ)周期就會(huì)停止。存儲(chǔ)器進(jìn)入工作狀態(tài)后，執(zhí)行存儲(chǔ)器讀周期，然后校驗(yàn)內(nèi)存位置的內(nèi)容。這樣就可以得出電池的狀態(tài)。而其后的寫周期就能夠?qū)ν粌?nèi)存位置執(zhí)行寫操作，從而改變存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)內(nèi)容。

　　如果第二個(gè)讀周期不能校驗(yàn)已寫數(shù)據(jù)，這說明電池電壓小于2 V，數(shù)據(jù)有遭到破壞的可能。

　　電源監(jiān)視控制器的第五個(gè)功能是提供電池冗余。在很多應(yīng)用中，數(shù)據(jù)完整性非常重要。在這些應(yīng)用中，非常有必要用兩個(gè)電池來保證其系統(tǒng)的可靠性。DSl210控制器提供有內(nèi)部隔離開關(guān)，以方便雙電池連接。這樣，在儲(chǔ)備狀態(tài)時(shí)，電池處在最高電壓以備應(yīng)用。如果一個(gè)電池失效，另一個(gè)電池就會(huì)開始工作。冗余電池的開關(guān)對(duì)電路操作和使用者都是透明的。如果一個(gè)正在應(yīng)用的電池電壓下降到2 V或者低于2 V，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電池狀態(tài)報(bào)警信號(hào)。接地的VBAT2管腳不能激活電池失效警告。不需要電池冗余時(shí)，單個(gè)電池需連接到VBAT1管腳上。應(yīng)當(dāng)注意的是，VBAT2電池管腳必須接地。DSl210控制器還包含有關(guān)閉電池備份的電路，這是為了維持電池或者電池組的最大供電能力，直到供電電源工作正常，從而保證有效數(shù)據(jù)寫到SRAM。在最新封裝模型中，和VCCO將強(qiáng)制為VOL。通常當(dāng)電池先連接到一個(gè)或兩個(gè)電池管腳時(shí)，VCCO將不會(huì)提供電池支持，直到VCCI超過VCCTP，再由管腳TOL置位，然后衰減到VBAT以下。

　　3 基于PDSl210的微處理器存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)

　　圖2所示是基于DSl210的微處理器存儲(chǔ)系統(tǒng)的電源監(jiān)控電路。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)RAM的寫保護(hù)，以保證RAM數(shù)據(jù)讀寫的準(zhǔn)確和可靠。圖2中的2腳

　　和7腳分別是兩個(gè)接電池的管腳，外接電池1和電池2;而6腳，即片選輸出管腳接RAM的片選使能信號(hào)輸入管腳;4腳為接地管腳;存儲(chǔ)器的工作電源輸入腳VCCI接+5 V電源;DSl210的電源輸出腳VCCO連接到RAM的電源輸入VCC端，以對(duì)RAM提供電源。把偏差控制腳3接地時(shí)，系統(tǒng)即認(rèn)為VCCI在4.75～5.5 V之間變化的正常供電狀態(tài)。只有當(dāng)VCC低于4.75 V或者高于5.5 V時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)視供電電源為失效或不正常，從而做出相應(yīng)的反應(yīng)。

　　系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先檢測(cè)電池狀態(tài)是不是滿足要求，如果不滿足，報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出報(bào)警。緊接著用于探測(cè)電源偏差的精密比較器電路會(huì)對(duì)輸入的工作電源VCCO進(jìn)行監(jiān)視。如果偏差在允許的范圍內(nèi)，DSl210的內(nèi)部電子開關(guān)就會(huì)保持VCCI與VCCO的連接，以表示工作正常，否則，這個(gè)電子開關(guān)就會(huì)切斷VCCI與VCCO的連接，而把電池l與VCCO連接起來對(duì)RAM供電，直到電源偏差檢測(cè)電路監(jiān)視到VCCI輸入正常，電子開關(guān)再斷開電池與VCCCO的連接，同時(shí)恢復(fù)VCCI與VCCO的連接。在電子開關(guān)切換時(shí)，DSl210會(huì)讓片選輸出信號(hào)輸出高電平，從而對(duì)RAM進(jìn)行讀寫保護(hù)。而當(dāng)恢復(fù)正常供電狀態(tài)后，又重新輸出低電平，使RAM讀寫有效，以允許對(duì)RAM進(jìn)行正常讀寫操作。

　　4 結(jié)束語

　　微處理器系統(tǒng)中的存儲(chǔ)系統(tǒng)是非常重要的組成部分。為了保證存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全和可靠，本文在分析了電源監(jiān)視DSl210芯片的原理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了一種基于DSl210處理器電源監(jiān)視芯片的微處理器存儲(chǔ)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)方法。