2.7 Повышение надежности работы мк
2.7.1 Мониторинг напряжения питания мк
Источник питания МП- системы не является идеальным. Свойство МП- системы восстанавливать работоспособность при кратковременных отключениях напряжения питания или при его "просадках" ниже допустимого значения является обязательным для современных систем управления. Системы питания МП устройств можно разделить на группы:
1. Системы с импульсными источниками вторичного электропитания, которые стабилизируют выходное напряжение в заданном диапазоне. В противном случае удерживают выходное напряжение равным нулю.
2. Системы с "гладкими" источниками вторичного электропитания, которые при значительном снижении напряжения сети пропорционально снижают выходное напряжение.
3. Системы с автономным питанием от батарей или аккумуляторов.
4. Системы с комбинированным питанием. Такие системы автоматически переходят на питание от автономного источника в случае, если напряжение вторичного источника питания перестало удовлетворять требованию нахождения напряжения питания в заданном диапазоне.
В системах типа 2 и 3 следует применять МК с расширенным диапазоном напряжения питания. В системах типа 1 и 4 могут использоваться МК с фиксированным напряжением питания, но при этом следует проанализировать реакцию МП- системы на возможные изменения напряжения питания и предпринять меры по устранению отказов.
При включении напряжения питания МК должен начать выполнять прикладную программу. На этапе нарастания напряжения питания МК принудительно переводится в начальное состояние – состояние сброса. При этом устанавливаются в исходное состояние внутренние магистрали МК, сигналы управления и регистры специальных функций (последние определяют начальное состояние периферийных модулей МК). Сразу после выхода из состояния сброса МК выполняет следующие действия:
1. Запускает генератор синхронизации МК. Для стабилизации частоты тактирования внутренними средствами МК формируется временная задержка.
2. Считывает энергонезависимые регистры конфигурации в соответствующие регистры ОЗУ.
3. Загружает в программный счетчик адрес начала прикладной программы.
4. Производит выборку первой команды из памяти и приступает к выполнению прикладной программы.
Выполнение этих действий также нужно для выхода из "спящего" режима в активный.
Адрес ячейки памяти, в которой хранится код первой команды прикладной программы, называют вектором начального запуска или вектором сброса. В некоторых МК этот адрес однозначно определен в техническом описании. Такие МК имеют фиксированный вектор сброса. В других МК вектор сброса может быть произвольно определен пользователем. На этапе программирования МК желаемый вектор начального запуска записывается в ячейки памяти с фиксированными адресами и при выходе МК из состояния сброса автоматически загружается в программный счетчик. О таких МК говорят, что они имеют загружаемый вектор сброса.
Для перевода МК в состояние сброса достаточно подать напряжение высокого или низкого логического уровня (указано в спецификации) на вход RESET. Традиционно для формирования сигнала сброса при включении напряжения питания используют RC-цепь.
В современных МК линия RESET обычно выполнена двунаправленной и имеет низкий активный уровень. При подаче напряжения активного уровня буфер линии устанавливается в режим ввода и реализуется так называемый внешний сброс. МК может перейти в состояние сброса также по сигналам устройств контроля состояния, которые содержатся в самом МК. В этом случае говорят, что МК находится в состоянии внутреннего сброса. Порядок выхода МК из состояний внешнего и внутреннего сброса одинаков.
Большинство МК имеют в своем составе блок детектирования напряжения питания (схема POR – Power- On- Reset), который формирует сигнал внутреннего сброса при нарастании напряжения питания. Схема POR имеет два порога срабатывания, т.е., по существу, является компаратором с гистерезисом. При достижении напряжением питания значения VPOR схема POR фиксирует событие включения питания МК, формирует задержку времени, после чего снимает сигнал внутреннего сброса.
