原標題：嵌入式系統掉電保護的設計方案

嵌入式系統掉電保護的設計方案是確保系統在意外斷電情況下能維持數據完整性和系統狀態的關鍵技術。以下是一個基于ARM7系列芯片（如S3C4510B）和μClinux操作系統的嵌入式平臺上的掉電保護設計方案：

一、設計目標

系統防掉電設計的目的是采用一種機制，使得系統在意外失去供電的情況下，可以保證系統運行狀態的確定性以及記錄數據的完整性；當系統供電恢復后，現場數據可以及時恢復，避免應用系統產生混亂。

二、硬件設計

1. 存儲器選擇：

• Flash存儲器：非易失性存儲器，用于存儲程序代碼、常量表以及在系統掉電后需要保存的用戶數據。

• SDRAM：易失性存儲器，用作程序的運行空間、數據及堆棧區。由于SDRAM不具有掉電保持數據的特性，因此需要在系統掉電前將數據寫入Flash中。

2. 電源監控電路：

• 設計專門的電源監控電路，用于檢測電源電壓。當電壓低于預設閾值時，產生掉電信號。

• 該電路可能還需要額外的硬件支持，如電池備份或超級電容器，以在斷電期間為關鍵的刷新操作提供短暫的電源。

3. 電源回路設計：

• 包含掉電保護設計的電源回路可以提供高質量的直流穩壓電源，并為系統掉電保護提供延時及預警功能。

• 在系統掉電時，通過大電容放電繼續為最小系統供電，支持掉電中斷服務程序完成數據保護操作。

三、軟件設計

1. 掉電信號的產生與捕捉：

• 當電源電壓下降到一定程度時，中斷控制器會發送一個中斷請求給處理器。

• 在ARM7架構中，中斷請求在外部中斷引腳有效且中斷使能位開啟時被處理。中斷服務程序簡單地設置一個全局掉電標志，以快速響應并減少執行時間。

2. 數據處理與恢復：

• 在μClinux系統下，掉電信號的捕捉可以通過系統調用或守候進程的方式實現。

• 主程序根據數據操作對象的不同，將自己的流程計劃劃分成若干原子操作。每個操作對應唯一狀態標志。

• 在每個原子操作前，主進程通過管道通信的方式閱讀中斷信號。如果中斷信號產生，主進程首先保存狀態標志，然后將相關數據寫入Flash后退出。

• 電源恢復后，主進程首先根據標志字確定系統恢復方案，并從Flash中讀取數據以恢復系統狀態。

3. 文件系統的考慮：

• 由于嵌入式操作系統中數據的讀寫通常通過文件系統進行，因此需要考慮到文件系統的特性。

• 在系統崩潰前，需要確保能將關鍵數據安全地遷移到持久性存儲上，以防止數據丟失。

四、綜合應用

在實際應用中，該掉電保護設計方案可以應用于各種基于ARM和μClinux構建的嵌入式系統中。例如，稅控收款機在實際運行過程中就采用了類似的掉電保護方案，以確保在意外斷電情況下數據的完整性和系統狀態的確定性。

綜上所述，嵌入式系統的掉電保護是一個涉及硬件和軟件協同工作的復雜過程。通過合理的硬件設計和軟件策略，可以在電源中斷時保護系統狀態、確保數據安全，并在電源恢復后能準確恢復運行、避免系統混亂。