[发明专利]一种嵌入式系统中时钟信号的冗余控制方法

说明书

本发明涉及一种嵌入式系统的启动控制方法，由微处理器101、外部晶振信号源102、非易失性存储器103和看门狗电路104组成，微处理器101内部设置有一个内部信号源105。微处理器启动过程时，首先驱动与非易失性存储器的接口电路，读取【上一次启动状态】数据，如果【上一次启动状态】数据为正常，就暂把【上一次启动状态】修改为异常，设定本次启动的信号源由外部晶振信号源驱动，否则设定由内部信号源驱动；本次启动正常后把【上一次启动状态】写入为正常。本发明优先选择外部晶振作为信号源，如果外部晶振失效，会重新启动切换由内部信号源驱动，从而实现时钟信号的双路热备份，提高嵌入式终端的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种嵌入式系统的启动控制方法，尤其涉及一种嵌入式系统中时钟信号的冗余控制方法。

背景技术

冗余设计，指在一个系统中增加功能相同的设备，重复配置，各个组成部份同时工作，互为热备份；冗余的目的是提高系统的可靠性。对冗余设计的最基本要求是：在主节点发生故障时，备用节点自动接管主节点，完成所有的功能及提供所有的服务；对冗余设计的更进一步要求是：在主备节点切换的过程中，不允许有信息丢失，切换过程中发生的任何事件都不允许丢失。

时钟，是数字系统中最基础的信号，是各种IC器件的“心跳”音，是各种电子信息产品最重要的、必须的组成部份，直接决定了电子产品的工作状态。因石英晶体振荡器具有品质因数高、振荡频率准确、波形稳定等优点，由石英晶体振荡器和旁路电容组成的皮尔斯晶振电路已成为最经典的时钟信号应用电路。本领域技术人员在设计嵌入式系统电路时，往往会首选外置的皮尔斯晶振电路作为处理器的时钟信号源。

为方便技术人员设计应用，越来越多的厂商把一些常见的功能电路单元集成在微处理器中，如看门狗、AD、EPROM或FLASH等，甚至时钟信号源。CN102981995A公开了一种USB设备接口的内建晶振电路，具有低成本、高性能和抗环境干扰等特点；CN102638247B公开了一种无晶振CMOS时钟产生方法及电路，有利于提高系统的集成度以及稳定性，降低成本和功耗等。

在围绕嵌入式微处理器的应用设计中，即便芯片内部集成了时钟信号源，由于皮尔斯晶振电路的优点，本领域技术人员也会习惯性地选择其作为微处理器首选的时钟信号源方案。目前应用最广泛的是石英晶振，它主要由石英晶片、银膜层电极、引线、支架和外壳等组成，现有研究表明：引起石英晶振工作失效的主要模式有开路、短路等，诱发因素有支架脱落、脱锡、外壳封装系统机械损失等，从而导致嵌入式系统的失效；为此，CN103399808A就公开了一种在飞控计算机内实现晶振双冗余的方法，实现双晶振间的互检测，在任意一路晶振停振时，由另一晶振提供时钟信号，提高飞控计算机时钟使用的可靠性。

因此，针对一些内部已集成时钟信号源的微处理器，但在具体应用设计时仍然采用外置石英晶振作为时钟信号源的应用系统，如何在石英晶振失效时，转而由内部时钟作为信号源，无疑可以实现时钟信号的冗余，提高整机系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种嵌入式系统中时钟信号的控制方法，在已有设计基础上，无需增加额外电路，就可实现嵌入式微处理器时钟信号的冗余，优先由片外晶振作为信号源，在片外晶振失效后，控制启动由内部时钟作为信号源。

本发明提供的一种嵌入式系统中时钟信号的冗余控制方法，由微处理器101、外部晶振信号源102、非易失性存储器103和看门狗电路104组成，其中，微处理器101分别和外部晶振信号源102、非易失性存储器103、看门狗电路104相连；微处理器101内部设置有一个内部信号源105，为RC电路。

本发明所述的嵌入式系统中时钟信号的冗余控制方法，非易失性存储器103是片外独立IC，或是集成在微处理器内部的功能单元，在103中有一个指定地址上一次启动状态，保存本系统上一次启动时状态；只要系统能正常启动，则上一次启动状态保存为正常。