本發(fā)明涉及電源管理，尤其是涉及一種防止zynq?soc芯片處理器在異常條件下鎖死的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、zynq?soc芯片是一種集成了fpga（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）和處理器（armcortex-a9）的片上異構(gòu)系統(tǒng)。這種芯片廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)控制、通信、航空航天等領(lǐng)域。

2、在實(shí)際應(yīng)用中，zynq?soc芯片處理器可能會(huì)因各種異常條件而出現(xiàn)鎖死現(xiàn)象，導(dǎo)致arm中的cpu核鎖死不可用，系統(tǒng)無(wú)法正常工作，這種鎖死現(xiàn)象多發(fā)生于zynq?soc的上下電過(guò)程中，特別是當(dāng)電源信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位信號(hào)的下電時(shí)序不滿足芯片手冊(cè)要求時(shí)，傳統(tǒng)上，為了實(shí)現(xiàn)上電時(shí)序的控制，通常采用mcu或cpld對(duì)電源使能腳進(jìn)行控制，從而滿足手冊(cè)中zynq?soc芯片不鎖死的某些條件，然而，對(duì)于下電時(shí)序，缺乏專用的控制方法，在遇到異常斷電導(dǎo)致電源快速跌落的情況下，下電時(shí)序控制容易失效，進(jìn)而觸發(fā)芯片鎖死，為此，提出一種防止zynq?soc芯片處理器在異常條件下鎖死的裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種防止zynq?soc芯片處理器在異常條件下鎖死的裝置及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種防止zynq?soc芯片處理器在異常條件下鎖死的裝置，包括：控制及監(jiān)控模塊，電壓采集模塊、供電維持模塊、電源模塊一、電源模塊二、電源模塊三、時(shí)鐘模塊和復(fù)位模塊；

3、vccpint，設(shè)置于電源模塊一的輸出端，所述控制及監(jiān)控模塊通過(guò)控制一與vccpint的控制端連接，所述電壓采集模塊通過(guò)監(jiān)控四實(shí)時(shí)采集vccpint的電源信號(hào)；

4、vccpaux，設(shè)置于電源模塊二的輸出端，所述控制及監(jiān)控模塊通過(guò)控制二與vccpaux的控制端連接，所述電壓采集模塊通過(guò)監(jiān)控三實(shí)時(shí)采集vccpaux的電源信號(hào)；

5、vcco_mio0，設(shè)置于電源模塊三的輸出端，所述控制及監(jiān)控模塊通過(guò)控制三與vcco_mio0的控制端連接，所述電壓采集模塊通過(guò)監(jiān)控二實(shí)時(shí)采集vcco_mio0的電源信號(hào)；

6、ps_por_b，設(shè)置于復(fù)位模塊的輸出端，所述控制及監(jiān)控模塊通過(guò)控制四與ps_por_b的控制端連接，所述電壓采集模塊通過(guò)監(jiān)控一實(shí)時(shí)采集ps_por_b的復(fù)位信號(hào)；

7、電壓采集模塊通過(guò)監(jiān)控五實(shí)時(shí)采集外部供電的電平；

8、ps_por_b的使能腳通過(guò)控制五直連有ps_clk，所述ps_clk與ps_por_b的輸出端均連接有下拉電阻；

9、實(shí)現(xiàn)的效果是：上電時(shí)，復(fù)位信號(hào)ps_por_b初始態(tài)保持穩(wěn)定低電平，時(shí)鐘不使能進(jìn)而不輸出ps_clk時(shí)鐘；斷電時(shí)，復(fù)位信號(hào)ps_por_b連接對(duì)地下拉電阻提高電荷泄放效率，使得復(fù)位信號(hào)ps_por_b電平快速下降，進(jìn)而快速關(guān)閉ps_clk輸出，ps_clk連接對(duì)地下拉電阻提高電荷泄放效率，使得ps_clk時(shí)鐘信號(hào)在使能關(guān)閉時(shí)，快速降低輸出時(shí)鐘電平；

10、vccpint、vccpaux、vcco_mio0、ps_por_b和ps_clk的輸出端均連接至zynq?soc系統(tǒng)；

11、可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)上下電時(shí)的電平升降過(guò)程，可以更早的發(fā)現(xiàn)電源異常情況，異常情況多出現(xiàn)在使用環(huán)境相對(duì)惡劣的場(chǎng)景，一類是復(fù)雜電源環(huán)境，有工廠車間，變電站等，電源的干擾脈沖多，電壓擺幅大，穩(wěn)定性差；一類是復(fù)雜使用環(huán)境，如機(jī)載、彈載環(huán)境，高溫、振動(dòng)等環(huán)境，會(huì)造成電源穩(wěn)定性下降，可能出現(xiàn)低電壓脈沖、誘發(fā)系統(tǒng)被動(dòng)下電，三類是人為操作不規(guī)范導(dǎo)致的系統(tǒng)頻繁快速上下電，如上電未完全啟動(dòng)，立即（200ms內(nèi)）下電，下電未完成，立即（200ms內(nèi)）上電；供電維持模塊可以在系統(tǒng)異常斷電時(shí)短暫維持監(jiān)控及控制模塊、電源模塊一、電源模塊二、電源模塊三、電源模塊四和電源模塊五，時(shí)鐘模塊和復(fù)位模塊的正常運(yùn)行。

12、一種防止zynq?soc芯片處理器在異常條件下鎖死的方法，基于一種防止zynq?soc芯片處理器在異常條件下鎖死的設(shè)備，包括如下步驟：

13、步驟一：上電過(guò)程控制

14、系統(tǒng)上電時(shí)，通過(guò)控制一、控制二、控制三和控制四分別嚴(yán)格控制vccpint、vccpaux、vcco_mio0、ps_clk和ps_por_b的時(shí)序關(guān)系；

15、步驟二：運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控

16、通過(guò)電壓采集模塊對(duì)監(jiān)控一、監(jiān)控二、監(jiān)控三和監(jiān)控四進(jìn)行電壓采集，實(shí)時(shí)監(jiān)控電源信號(hào)vccpint、電源信號(hào)vccpaux、電源信號(hào)vcco_mio0、時(shí)鐘信號(hào)ps_clk和復(fù)位信號(hào)ps_por_b的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常即引導(dǎo)zynq?soc系統(tǒng)進(jìn)行下電；

17、步驟三：下電過(guò)程控制

18、系統(tǒng)運(yùn)行異?；虍惓嚯姇r(shí)，供電異常導(dǎo)致的電平變化觸發(fā)監(jiān)控和控制模塊動(dòng)作，引導(dǎo)zynq?soc系統(tǒng)進(jìn)行下電；

19、通過(guò)嚴(yán)格控制上電時(shí)序，確保了系統(tǒng)各電源和信號(hào)的穩(wěn)定啟動(dòng)；實(shí)時(shí)監(jiān)控電源和信號(hào)狀態(tài)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)異常，有效預(yù)防了系統(tǒng)運(yùn)行中的潛在風(fēng)險(xiǎn)；在下電過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)控和控制模塊的聯(lián)動(dòng)，能夠在供電異常時(shí)迅速引導(dǎo)系統(tǒng)安全下電，保護(hù)了系統(tǒng)硬件免受損壞，整體而言，這一控制方法提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，保障了系統(tǒng)的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)安全。

20、優(yōu)選的，上電過(guò)程控制還包括在系統(tǒng)上電時(shí)，控制及監(jiān)控模塊通過(guò)控制一、控制二、控制三和控制四對(duì)電源信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制，使能信號(hào)之間的使能時(shí)間間隔設(shè)置為前一級(jí)電壓達(dá)到門限后固定延時(shí)。

21、優(yōu)選的，上電過(guò)程控制還包括在100us時(shí)，為每種上電電平設(shè)置一個(gè)合格電壓門限，電壓門限與具體芯片的手冊(cè)要求一致，芯片為zynq7000系列soc，vccpint電壓范圍為1.0±0.05v；vccpaux的電壓范圍為1.8±0.09v；vccmio0可選取1.8v、2.5v、3.3v三種中的一種，電壓范圍為1.71至3.465，為1.8v±0.09v，ps_por_b為ps復(fù)位信號(hào)，采用1.8v±0.09v；故vccpint上電完成門限選取為0.95v，vccpaux上電完成門限選取為1.71v，vccmio0選取的上電完成門限為1.71v,ps_por_b上電完成門限1.71v；

22、通過(guò)控制及監(jiān)控模塊對(duì)電源信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行精確控制，并依據(jù)詳細(xì)的時(shí)序圖和波形圖進(jìn)行操作，確保了系統(tǒng)上電的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，使能信號(hào)之間的使能時(shí)間間隔設(shè)置為前一級(jí)電壓達(dá)到門限后的固定延時(shí)，進(jìn)一步保證了電源模塊按順序正確啟動(dòng)，這種精細(xì)化的控制方法不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，還有效防止了因上電時(shí)序不當(dāng)而引發(fā)的硬件損壞或系統(tǒng)故障，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

23、優(yōu)選的，上電過(guò)程控制還包括在系統(tǒng)上電時(shí)，電源模塊一使能信號(hào)被激活后，控制及監(jiān)控模塊通過(guò)電壓采集模塊對(duì)電源模塊一的輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)比對(duì)電壓值與門限值大小，當(dāng)電壓值＞門限值，則判斷該電平上電狀態(tài)完成，電源模塊一上電完成；

24、在系統(tǒng)上電時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集電源模塊一的輸出電壓，并與預(yù)設(shè)的門限值進(jìn)行比對(duì)，能夠準(zhǔn)確判斷電源模塊的上電狀態(tài)，這種方法確保了電源模塊在達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)后才進(jìn)行后續(xù)操作，有效避免了因電壓不穩(wěn)定而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障或硬件損壞，同時(shí)，實(shí)時(shí)的電壓監(jiān)測(cè)也提供了對(duì)上電過(guò)程的直觀反饋，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問(wèn)題，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

25、優(yōu)選的，上電過(guò)程控制還包括在電源模塊一上電完成后延時(shí)100us，控制及監(jiān)控模塊使能電源模塊二，通過(guò)電壓采集模塊對(duì)電源模塊二輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)比對(duì)電壓值與門限值大小，當(dāng)電壓值＞門限值則判斷該電平上電狀態(tài)完成，電源模塊二上電完成；

26、在電源模塊一上電完成后，延時(shí)100us再使能電源模塊二，這一設(shè)計(jì)為模塊間的穩(wěn)定切換提供了時(shí)間緩沖，同時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集和比對(duì)電源模塊二的輸出電壓與門限值，能夠準(zhǔn)確判斷其上電狀態(tài)，確保模塊在達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)后才進(jìn)行后續(xù)操作，這種方法提高了系統(tǒng)上電的可靠性和穩(wěn)定性，有效避免了因電源模塊啟動(dòng)順序不當(dāng)或電壓不穩(wěn)定而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

27、優(yōu)選的，上電過(guò)程控制還包括在電源模塊二上電完成后，延時(shí)100us，控制及監(jiān)控模塊使能電源模塊三，通過(guò)電壓采集模塊對(duì)電源模塊三輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)比對(duì)電壓值與門限值大小，當(dāng)電壓值＞門限值則判斷所述電平上電狀態(tài)完成，電源模塊三上電完成；在繼續(xù)處理復(fù)位模塊前，確保電源模塊一、電源模塊二和電源模塊三都完成上電，控制及監(jiān)控模塊監(jiān)控復(fù)位信號(hào)ps_por_b的電平，當(dāng)復(fù)位信號(hào)電平由低電平變成高電平，并且電壓值穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的門限值以上，復(fù)位模塊處理完成，這樣實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)是：可以實(shí)現(xiàn)上電精準(zhǔn)控制，既能滿足上電時(shí)序的要求，又能盡可能的縮短上電時(shí)間；

28、通過(guò)依此類推地控制電源模塊三和復(fù)位模塊，實(shí)現(xiàn)了上電的精準(zhǔn)控制，這種方法不僅嚴(yán)格遵循了上電時(shí)序的要求，確保了各個(gè)模塊按照預(yù)定的順序和時(shí)機(jī)啟動(dòng)，還通過(guò)優(yōu)化控制邏輯，盡可能地縮短了上電時(shí)間，這種精準(zhǔn)且高效的上電控制方式，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，減少了因上電時(shí)序不當(dāng)或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引發(fā)的故障風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，它也為系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和后續(xù)功能的正常實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

29、優(yōu)選的，所述步驟二運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控中還包括在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電壓采集模塊對(duì)監(jiān)控一、監(jiān)控二、監(jiān)控三和監(jiān)控四實(shí)時(shí)電壓采集，監(jiān)控電源信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位信號(hào)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常即通過(guò)控制信號(hào)一、控制信號(hào)二、控制信號(hào)三和控制信號(hào)四引導(dǎo)zynq?soc系統(tǒng)進(jìn)行下電；

30、通過(guò)電壓采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各關(guān)鍵點(diǎn)的電壓、時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)狀態(tài)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)異常，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即通過(guò)控制信號(hào)引導(dǎo)zynq?soc系統(tǒng)進(jìn)行下電，且下電過(guò)程嚴(yán)格遵循四種正確的下電時(shí)序，確保了系統(tǒng)下電的安全性和穩(wěn)定性，這種方法有效預(yù)防了系統(tǒng)運(yùn)行中的潛在風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)了系統(tǒng)硬件免受損壞，同時(shí)提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，為系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

31、優(yōu)選的，所述步驟二運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控中還包括使能信號(hào)之間的關(guān)閉信號(hào)使能時(shí)間間隔根據(jù)溫度和環(huán)境的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，為每種上電電平設(shè)置一個(gè)合格門限；

32、通過(guò)根據(jù)溫度和環(huán)境的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整關(guān)閉信號(hào)使能時(shí)間間隔，確保了系統(tǒng)在不同環(huán)境下都能穩(wěn)定運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性，同時(shí)，為每種上電電平設(shè)置合格門限，能夠更精確地監(jiān)控電源信號(hào)的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常，有效預(yù)防了因電平異常而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障，這種方法提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了有力保障。

33、優(yōu)選的，所述步驟二運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控中還包括在系統(tǒng)下電時(shí)，ps_por_b信號(hào)由高變低，通過(guò)電壓采集模塊對(duì)ps_por_b電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)比對(duì)電壓值與門限值大小，當(dāng)電壓值＜門限值，則判斷該電平下電狀態(tài)完成，ps_por_b下電完成；

34、通過(guò)電壓采集模塊實(shí)時(shí)采集ps_por_b信號(hào)的電壓，并與門限值進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，能夠準(zhǔn)確判斷該信號(hào)的下電狀態(tài)，當(dāng)電壓值低于門限值時(shí)，即判斷ps_por_b下電完成，這一判斷機(jī)制確保了系統(tǒng)下電過(guò)程的準(zhǔn)確性和可靠性，此方法有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)系統(tǒng)下電狀態(tài)，為系統(tǒng)的安全下電和后續(xù)維護(hù)提供了有力支持，有效避免了因下電不徹底而引發(fā)的潛在問(wèn)題。

35、優(yōu)選的，所述步驟二運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控中還包括在ps_por_b下電完成后，控制及監(jiān)控模塊關(guān)閉電源模塊三使能，通過(guò)電壓采集模塊對(duì)電源模塊三輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)比對(duì)電壓值與門限值大小，當(dāng)電壓值＜門限值則判斷該電平下電狀態(tài)完成，電源模塊三下電完成；

36、在ps_por_b下電完成后，控制及監(jiān)控模塊及時(shí)關(guān)閉電源模塊三使能，并通過(guò)電壓采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其輸出電壓，通過(guò)與門限值的實(shí)時(shí)比對(duì)，準(zhǔn)確判斷電源模塊三的下電狀態(tài)，當(dāng)電壓值低于門限值時(shí)，即確認(rèn)電源模塊三下電完成，這一機(jī)制確保了系統(tǒng)下電過(guò)程的有序性和可靠性，此方法有助于避免電源模塊在下電過(guò)程中出現(xiàn)異常，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行和穩(wěn)定下電提供了有力保障。

37、優(yōu)選的，所述步驟二運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控中還包括有控制及監(jiān)控模塊關(guān)閉電源模塊二使能，通過(guò)電壓采集模塊對(duì)電源模塊二輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)比對(duì)電壓值與門限值大小，當(dāng)電壓值＜門限值則判斷所述電平下電狀態(tài)完成，電源模塊二下電完成；控制及監(jiān)控模塊關(guān)閉電源模塊一使能，通過(guò)電壓采集模塊對(duì)電源模塊一輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)比對(duì)電壓值與門限值大小，當(dāng)電壓值＜門限值則判斷所述電平下電狀態(tài)完成，電源模塊一下電完成，這樣實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)是：可以實(shí)現(xiàn)下電精準(zhǔn)控制，既能滿足下電時(shí)序的要求，又能盡可能的縮短下電時(shí)間，異常斷電時(shí)，供電異常導(dǎo)致的電平變化觸發(fā)控制和監(jiān)控模塊動(dòng)作，引導(dǎo)zynq?soc系統(tǒng)進(jìn)行下電，監(jiān)控五實(shí)時(shí)采集到供電異常時(shí)，供電為5.4v，供電范圍為5.4±0.4v，當(dāng)檢測(cè)到供電電壓低于5.0v或者高于5.8v，且持續(xù)時(shí)間超過(guò)100ms，即觸發(fā)系統(tǒng)下電條件，引導(dǎo)系統(tǒng)按設(shè)計(jì)的時(shí)序下電，避免欠壓或過(guò)壓導(dǎo)致系統(tǒng)器件損壞，避免異常斷電導(dǎo)致下電時(shí)序異常引起的cpu內(nèi)核鎖死；

38、通過(guò)依次類推關(guān)閉電源模塊二和電源模塊一，實(shí)現(xiàn)了下電的精準(zhǔn)控制，既滿足了下電時(shí)序要求，又縮短了下電時(shí)間，在異常斷電時(shí)，供電異常觸發(fā)的電平變化能迅速被控制和監(jiān)控模塊捕獲，引導(dǎo)zynq?soc系統(tǒng)按設(shè)計(jì)的四種正確時(shí)序下電，特別是通過(guò)監(jiān)控五實(shí)時(shí)采集供電電壓，當(dāng)電壓超出正常范圍（5.4±0.4v）且持續(xù)一定時(shí)間時(shí)，即觸發(fā)系統(tǒng)下電，有效避免了欠壓或過(guò)壓對(duì)系統(tǒng)器件的損壞，以及異常斷電導(dǎo)致的cpu內(nèi)核鎖死問(wèn)題。

39、綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種防止zynq?soc芯片處理器在異常條件下鎖死的裝置及方法，具備以下有益效果：

40、該發(fā)明為zynq?soc芯片處理器提供了全面而有效的保護(hù)機(jī)制，通過(guò)集成控制及監(jiān)控模塊、電壓采集模塊等關(guān)鍵組件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源信號(hào)和復(fù)位信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與精準(zhǔn)控制，電壓采集模塊能夠?qū)崟r(shí)采集各關(guān)鍵點(diǎn)的電平信息，確保系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的可視化，一旦發(fā)現(xiàn)異常，即可迅速響應(yīng)，控制及監(jiān)控模塊則根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)序要求，通過(guò)控制信號(hào)對(duì)各電源模塊和復(fù)位模塊進(jìn)行精準(zhǔn)控制，確保系統(tǒng)上電和下電過(guò)程的穩(wěn)定性，同時(shí)，通過(guò)監(jiān)控外部供電電平，裝置能夠在供電異常時(shí)迅速觸發(fā)下電流程，有效避免欠壓或過(guò)壓對(duì)處理器的損害，此外，下拉電阻的設(shè)計(jì)以及精心規(guī)劃的下電時(shí)序，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性，有效防止了異常斷電導(dǎo)致的cpu內(nèi)核鎖死問(wèn)題。