專利名稱：基于arm嵌入系統(tǒng)的輸出安全置位電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別是基于ARM嵌入系統(tǒng)的輸出安全置位電路。
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)控制應(yīng)用場(chǎng)合，嵌入系統(tǒng)輸出部分是必須符合運(yùn)行安全及故障安全原則 的。即系統(tǒng)的輸出全過(guò)程必須是安全可知狀態(tài)，在部分故障時(shí)也能保證輸出為安全狀態(tài)。 目前基于ARM微控制器的嵌入式應(yīng)用非常廣泛，當(dāng)系統(tǒng)的低成本輸入輸出擴(kuò)展一直是各類 應(yīng)用面臨的問(wèn)題。應(yīng)用74595進(jìn)行離散量進(jìn)行輸出一直得到廣泛應(yīng)用，但由于基于ARM微 控制器的嵌入式系統(tǒng)在系統(tǒng)上電到指令開始執(zhí)行有大約100毫秒復(fù)位時(shí)間的空白失控狀 態(tài)，這段失控時(shí)間對(duì)許多有安全要求的應(yīng)用是嚴(yán)重的問(wèn)題。這主要由于ARM處理器的輸出 管腳默認(rèn)為高阻狀態(tài)，在擴(kuò)展74595后，由于74595的RST和0E接ARM處理器的輸出， 或由于默認(rèn)的高阻態(tài)造成74595的輸出狀態(tài)隨機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于ARM微控制器系統(tǒng)的輸出安全置位電路，克服A脂微 處理器的離散量輸出擴(kuò)展的輸出置位安全問(wèn)題，適用于輸出安全狀態(tài)要求較高的場(chǎng)合。
本發(fā)明改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，利用ARM的輸出信號(hào)和復(fù)位電路的低電平復(fù)位信號(hào)作 為74595芯片的控制和數(shù)據(jù)信號(hào)，把74595的RST接到專有的復(fù)位電路輸出結(jié)合A脂處理 器的輸出管腳默認(rèn)為高阻狀態(tài)，使74595的輸出在微處理器復(fù)位時(shí)間內(nèi)狀態(tài)可控，從而達(dá) 到輸出的安全狀態(tài)要求。同時(shí)對(duì)74595芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展，每片74595可輸出8路離散量 信號(hào)，N片74595芯片級(jí)聯(lián)則有N x 8路輸出，作為ARM微控制器系統(tǒng)只需要4路輸出， 這樣達(dá)到4路輸出擴(kuò)展為N x 8路輸出的目的。
具體電路設(shè)計(jì)如下-
本發(fā)明由74595擴(kuò)展電路、復(fù)位電路、ARM微控制器系統(tǒng)輸出電路等構(gòu)成，74595的 SFTCLK (管腳11)接ARM微控制器的GPC5， 74595的LCHCLK (管腳12)接ARM微控制器 的GPC6， 74595的RST (管腳10)接復(fù)位芯片輸出nRESET (管腳2)， 74595的0E (管腳 13)接ARM微控制器的GPE6，同時(shí)74595的0E被R9上拉。74595的芯片級(jí)聯(lián)方法如下 把第1塊74595芯片的SDI (管腳14)接到相鄰74595芯片的SD0 (管腳9)，第1塊74595芯片的SD0 (管腳9)懸空，最后1塊74595芯片的SDI (管腳14)接ARM微控制器的GPC7。 復(fù)位芯片MAX813的MR (管腳3)信號(hào)接復(fù)位開關(guān)，用于手工復(fù)位。 本發(fā)明的有益效果是
系統(tǒng)采用SAMSUNG公司的S3C44B0X或NXP公司的LPC2300系列ARM微控制器系統(tǒng)的 通用輸入輸出口 ，產(chǎn)生GPC5、 GPC6、 GPC7和GPE6的輸出控制信號(hào)，采用MAXIM公司MAX813 芯片或其它與該芯片兼容的芯片產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)nRESET。系統(tǒng)上電后MAX813芯片產(chǎn)生復(fù)f立 信號(hào)，GPC5、 GPC6、 GPC7、 GPE6和nRESET共同作用到74595芯片，使74595芯片的多路 輸出QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG和QH輸出在穩(wěn)定的0狀態(tài)，當(dāng)復(fù)位信號(hào)結(jié)束后，ARM 微控制器開始執(zhí)行指令，按照指令要求74595芯片的多路輸出QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG和QH輸出可以輸出在0或1狀態(tài)。這樣使得系統(tǒng)從上電開始的全過(guò)程，均可保證74595 芯片的多路輸出QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG和QH狀態(tài)可控，即系統(tǒng)擴(kuò)展的輸出可控。
在ARM嵌入系統(tǒng)上電后到程序正常運(yùn)行前這段時(shí)間，能使離散量置于安全位。利用 ARM嵌入系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào)和系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)配合使串并行輸出芯片74595芯片的輸出 置于可知的安全輸出狀態(tài)。應(yīng)用74595芯片進(jìn)行系統(tǒng)的離散量輸出的輸入輸出擴(kuò)展，解決 ARM嵌入系統(tǒng)的輸出管腳不足問(wèn)題。


圖l是本發(fā)明的ARM嵌入系統(tǒng)的輸出安全置位電路示意圖。 圖2是74595芯片的控制信號(hào)和級(jí)聯(lián)方法圖。 圖3是復(fù)位芯片MAX813的電路連接方法圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，ARM嵌入系統(tǒng)的輸出安全置位電路由74595擴(kuò)展電路、復(fù)位電路、ARM 微控制器系統(tǒng)輸出電路等構(gòu)成，74595的SFTCLK(管腳11 )接ARM微控制器的GPC5， 74595 的LCHCLK (管腳12)接ARM微控制器的GPC6， 74595的RST (管腳10)接復(fù)位芯片輸出 nRESET (管腳2)， 74595的0E (管腳13)接ARM微控制器的GPE6，同時(shí)74595的0E被 R9上拉。
復(fù)位電路為輸出擴(kuò)展電路和ARM微控制器提供復(fù)位信號(hào)nRESET。 ARM微控制器為輸出 擴(kuò)展電路提供GPC5、 GPC6、 GPC7和GPE6等控制輸出信號(hào)，輸出擴(kuò)展電路提供系統(tǒng)輸出信 號(hào)。輸出信號(hào)的數(shù)量由74595芯片的數(shù)量決定，每塊74595芯片可產(chǎn)生8路輸出信號(hào)。
如圖2所示為74595芯片的具體信號(hào)連接方法和電源、芯片控制等連接方法，g卩把第1塊74595芯片的SDI (管腳14)接到相鄰74595芯片的SD0 (管腳9)，第1塊74595 芯片的SD0 (管腳9)懸空，最后1塊74595芯片的SDI (管腳14)接ARM微控制器的GPC7。
如圖3所示為復(fù)位電路的具體連接電路圖，反應(yīng)復(fù)位信號(hào)nRESET的產(chǎn)生和手工復(fù)^f立 信號(hào)的產(chǎn)生。復(fù)位芯片MAX813的MR (管腳3)信號(hào)接復(fù)位開關(guān)，用于手工復(fù)位。
系統(tǒng)上電后，復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)nRESET， ARM微控制器進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，這時(shí)沒有 任何指令可以執(zhí)行，也即輸出不受ARM微控制器指令控制，該復(fù)位時(shí)間約100毫秒左右， 在復(fù)位過(guò)程中，復(fù)位信號(hào)nRESET左用到輸出擴(kuò)展電路的74595芯片RST (管腳10)上， 同時(shí)由于ARM微控制器的GPE6為默認(rèn)的高阻狀態(tài)，由于上拉電阻R9的存在，使得GPE6 對(duì)74595芯片為高電平輸出狀態(tài)，GPE6接74595芯片的0E (管腳13)，當(dāng)74595芯片的 0E為"1"且74595芯片RST為"0"時(shí)，這時(shí)74595芯片QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG 和QH為高阻"0"狀態(tài)輸出，這樣在ARM微控制器進(jìn)入復(fù)位期間74595芯片輸出為可控狀 態(tài)。當(dāng)復(fù)位電路的復(fù)位信號(hào)nRESET變?yōu)?1"后，系統(tǒng)進(jìn)入指令運(yùn)行狀態(tài)，這時(shí)通過(guò)把GPE6 置位"0"，通過(guò)GPC5、 GPC6、 GPC7時(shí)序邏輯配合可以使74595芯片的輸出QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG和QH為"1"狀態(tài)或者"0"狀態(tài)，從而達(dá)到系統(tǒng)控制的目的。
ARM嵌入系統(tǒng)的微控制器選用SAMSUNG公司的S3C44B0X或NXP公司的LPC2300系列， 串并行輸出芯片采用74595系列芯片包含如74HC595、 74LV595等，復(fù)位芯片采用MAXIM 公司MAX813芯片或其它與該芯片兼容的芯片。
權(quán)利要求
1、一種基于ARM嵌入系統(tǒng)的輸出安全置位電路，其特征在于由74595擴(kuò)展電路、復(fù)位電路、ARM微控制器系統(tǒng)輸出電路等構(gòu)成，74595的SFTCLK(管腳11)接ARM微控制器的GPC5，74595的LCHCLK(管腳12)接ARM微控制器的GPC6，74595的RST(管腳10)接復(fù)位芯片輸出nRESET(管腳2)，74595的OE(管腳13)接ARM微控制器的GPE6，同時(shí)74595的OE被R9上拉。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ARM嵌入系統(tǒng)的輸出安全置位電路，其特征在于74595的芯片級(jí)聯(lián)方法如下把第1塊74595芯片的SDI (管腳14)接到相鄰74595芯片的SDO(管腳9)，第1塊74595芯片的SDO (管腳9)懸空，最后1塊74595芯片的SDI (管腳14)接ARM微控制器的GPC7。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ARM嵌入系統(tǒng)的輸出安全置位電路，其特征在于復(fù)位芯片MAX813的MR (管腳3)信號(hào)接復(fù)位開關(guān)，用于手工復(fù)位。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于ARM嵌入系統(tǒng)的輸出安全置位電路。由74595擴(kuò)展電路、復(fù)位電路、ARM微控制器系統(tǒng)輸出電路等構(gòu)成，74595的SFTCLK(管腳11)接ARM微控制器的GPC5，74595的LCHCLK(管腳12)接ARM微控制器的GPC6，74595的RST(管腳10)接復(fù)位芯片輸出nRESET(管腳2)，74595的OE(管腳13)接ARM微控制器的GPE6，同時(shí)74595的OE被R9上拉。74595的芯片級(jí)聯(lián)方法是把第1塊74595芯片的SDI(管腳14)接到相鄰74595芯片的SDO(管腳9)，第1塊74595芯片的SDO(管腳9)懸空，最后1塊74595芯片的SDI(管腳14)接ARM微控制器的GPC7。使74595芯片的擴(kuò)展輸出達(dá)到可控輸出狀態(tài)，系統(tǒng)上電期間能全程可控，該方法對(duì)于需要全程狀態(tài)可控的應(yīng)用場(chǎng)合具有較大應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G06F1/24GK101673135SQ20091009505
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者果 張, 張?jiān)粕? 王劍平, 黃紅霞 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)