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基于wince系統(tǒng)工控機(jī)掉電保護(hù)功能設(shè)計(jì)
1． 哪些情況需要用到掉電保護(hù)功能
在大多數(shù)工控應(yīng)用中，由于各種復(fù)雜的環(huán)境因素，使工控設(shè)備不可避免的會(huì)面臨供電突然斷掉的情況。為了可以保證系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)確定性以及記錄數(shù)據(jù)完整性，當(dāng)系統(tǒng)供電恢復(fù)后，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以及時(shí)恢復(fù)，避免應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生混亂。為了保證保存數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)頻率還會(huì)非常高，因此還要求數(shù)據(jù)保存的速度應(yīng)足夠快，從而不影響應(yīng)用程序的正常運(yùn)行。
對(duì)目前的非易失性存儲(chǔ)器，NandFlash、NorFlash、EEPROM，有一定的擦寫壽命限制，而且寫入速度也不高，不利于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存。但是成本較低。
對(duì)于一些成本較高的非易失性存儲(chǔ)器，例如鐵電存儲(chǔ)器，不利于降低產(chǎn)品的成本；而且容量也不大。
對(duì)目前的易失性存儲(chǔ)器如DDR，數(shù)據(jù)寫入和讀取速度都非常的高，不過(guò)掉電后，數(shù)據(jù)將會(huì)全部掉失。如果使用一個(gè)后備電池的話，使得DDR一直通電，數(shù)據(jù)就不會(huì)掉失。但是電池有充電和放電時(shí)間，使用壽命的限制。也不利于產(chǎn)品的維護(hù)和降低成本。
因此本文提出一種“NandFlash + DDR + 法拉電容（又叫超級(jí)電容）”的低成本，高可靠性的解決方案。NandFlash（SLC）具有擦除次數(shù)高，達(dá)10萬(wàn)次，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，成本低等特點(diǎn)，被大多數(shù)嵌入式工控機(jī)所使用。
2． 實(shí)現(xiàn)的原理
如果能預(yù)知掉電的發(fā)生，并能夠利用超級(jí)電容繼續(xù)為最小系統(tǒng)供電2秒鐘。側(cè)可以在有外電時(shí)把實(shí)時(shí)性比較高的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存DDR里。獲得掉電發(fā)生時(shí)，在超級(jí)電容供電的2秒鐘里，把內(nèi)存的一些重要的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)打包成文件保存到NandFlash存儲(chǔ)器。以保證工控設(shè)備在供電回復(fù)后能繼續(xù)正常運(yùn)行。基于這個(gè)原理廣州市微嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司生產(chǎn)的8寸WINCE工業(yè)平板電腦（WLT_TFT8060_080）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)掉電保護(hù)功能。只需要在購(gòu)買時(shí)選配這個(gè)掉電保護(hù)模塊就可以了。
上圖中的+5V為外部供電電源，+3.3V給CPU、NandFlash和DDRII 供電，C3為超級(jí)電容（法拉電容）。外部供電后，D3導(dǎo)通前，通過(guò)R1，R2充電；D3導(dǎo)通后，通過(guò)R1、D3快速通電；電容電壓上升到4.7V左右后，通過(guò)R1、R2緩慢充電。+5V系統(tǒng)掉電時(shí)， U1是一個(gè)復(fù)位芯片，電壓低于4.2V后，RST腳立刻產(chǎn)生一個(gè)低電平通知CPU，同時(shí) C3通過(guò)D2放電，維持核心系統(tǒng)工作至少2S。CPU可以有2S以上的時(shí)間充分保存現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)。
4． 軟件的編程
本公司提供一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)“PwLostSave.dll”，用戶只需要在應(yīng)用程序中使用該庫(kù)的兩個(gè)函數(shù)即可。
“PwLostSave.dll”的函數(shù)定義在“PwLostSave.h”頭文件中。提供了兩個(gè)函數(shù)：
BOOL InitPowLostSave(void (*lpfnNotify)(void), DWORD dwpriority)；
功能說(shuō)明：注冊(cè)和初始化掉電通知功能，該函數(shù)只能執(zhí)行一次。
BOOL CheckPowerOn(DWORD dwChkTimes);
功能說(shuō)明：用于檢測(cè)外部電源是否重新供電。一般用于 用戶編寫的函數(shù)lpfnNotify（回調(diào)函數(shù)）中。
5． 軟件說(shuō)明
一般掉電保護(hù)是強(qiáng)實(shí)時(shí)性的任務(wù)，可以通過(guò)觸發(fā)中斷的方式來(lái)獲得Windows CE操作系統(tǒng)的服務(wù)。
用戶在回調(diào)函數(shù)“l(fā)pfnNotify”中實(shí)現(xiàn)自己編寫的掉電處理程序即可。
6． 總結(jié)
使用廣州市微嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司生產(chǎn)的8寸WINCE工業(yè)平板電腦（WLT_TFT8060_080），測(cè)試結(jié)果如下。在上電2分鐘后，電容充電，掉電后可以保存到Nandflash的數(shù)據(jù)大小約為800Kb；上電10分鐘后，電容充分充電，可以保存到Nandflash的數(shù)據(jù)大小約為3Mb。當(dāng)然，如果用戶在回調(diào)函數(shù)“l(fā)pfnNotify”中處理過(guò)多的內(nèi)容，則影響保存數(shù)據(jù)量。
對(duì)于實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的用戶來(lái)說(shuō)，應(yīng)先將數(shù)據(jù)保存到DDR中，當(dāng)達(dá)到一定大小，例如1M，立刻將數(shù)據(jù)寫入到NandFlash。系統(tǒng)掉電時(shí)候，將剩余的數(shù)據(jù)在“l(fā)pfnNotify”中保存到NandFlash即可。
技術(shù)支持企業(yè)QQ：800005447
附件：新款WLT_TFT8060_080使用說(shuō)明.pdf http://dl.dbank.com/c0glnjhjz3
在大多數(shù)工控應(yīng)用中，由于各種復(fù)雜的環(huán)境因素，使工控設(shè)備不可避免的會(huì)面臨供電突然斷掉的情況。為了可以保證系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)確定性以及記錄數(shù)據(jù)完整性，當(dāng)系統(tǒng)供電恢復(fù)后，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以及時(shí)恢復(fù)，避免應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生混亂。為了保證保存數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)頻率還會(huì)非常高，因此還要求數(shù)據(jù)保存的速度應(yīng)足夠快，從而不影響應(yīng)用程序的正常運(yùn)行。
對(duì)目前的非易失性存儲(chǔ)器，NandFlash、NorFlash、EEPROM，有一定的擦寫壽命限制，而且寫入速度也不高，不利于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存。但是成本較低。
對(duì)于一些成本較高的非易失性存儲(chǔ)器，例如鐵電存儲(chǔ)器，不利于降低產(chǎn)品的成本；而且容量也不大。
對(duì)目前的易失性存儲(chǔ)器如DDR，數(shù)據(jù)寫入和讀取速度都非常的高，不過(guò)掉電后，數(shù)據(jù)將會(huì)全部掉失。如果使用一個(gè)后備電池的話，使得DDR一直通電，數(shù)據(jù)就不會(huì)掉失。但是電池有充電和放電時(shí)間，使用壽命的限制。也不利于產(chǎn)品的維護(hù)和降低成本。
因此本文提出一種“NandFlash + DDR + 法拉電容（又叫超級(jí)電容）”的低成本，高可靠性的解決方案。NandFlash（SLC）具有擦除次數(shù)高，達(dá)10萬(wàn)次，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，成本低等特點(diǎn)，被大多數(shù)嵌入式工控機(jī)所使用。
2． 實(shí)現(xiàn)的原理
如果能預(yù)知掉電的發(fā)生，并能夠利用超級(jí)電容繼續(xù)為最小系統(tǒng)供電2秒鐘。側(cè)可以在有外電時(shí)把實(shí)時(shí)性比較高的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存DDR里。獲得掉電發(fā)生時(shí)，在超級(jí)電容供電的2秒鐘里，把內(nèi)存的一些重要的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)打包成文件保存到NandFlash存儲(chǔ)器。以保證工控設(shè)備在供電回復(fù)后能繼續(xù)正常運(yùn)行。基于這個(gè)原理廣州市微嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司生產(chǎn)的8寸WINCE工業(yè)平板電腦（WLT_TFT8060_080）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)掉電保護(hù)功能。只需要在購(gòu)買時(shí)選配這個(gè)掉電保護(hù)模塊就可以了。
上圖中的+5V為外部供電電源，+3.3V給CPU、NandFlash和DDRII 供電，C3為超級(jí)電容（法拉電容）。外部供電后，D3導(dǎo)通前，通過(guò)R1，R2充電；D3導(dǎo)通后，通過(guò)R1、D3快速通電；電容電壓上升到4.7V左右后，通過(guò)R1、R2緩慢充電。+5V系統(tǒng)掉電時(shí)， U1是一個(gè)復(fù)位芯片，電壓低于4.2V后，RST腳立刻產(chǎn)生一個(gè)低電平通知CPU，同時(shí) C3通過(guò)D2放電，維持核心系統(tǒng)工作至少2S。CPU可以有2S以上的時(shí)間充分保存現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)。
4． 軟件的編程
本公司提供一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)“PwLostSave.dll”，用戶只需要在應(yīng)用程序中使用該庫(kù)的兩個(gè)函數(shù)即可。
“PwLostSave.dll”的函數(shù)定義在“PwLostSave.h”頭文件中。提供了兩個(gè)函數(shù)：
BOOL InitPowLostSave(void (*lpfnNotify)(void), DWORD dwpriority)；
功能說(shuō)明：注冊(cè)和初始化掉電通知功能，該函數(shù)只能執(zhí)行一次。
BOOL CheckPowerOn(DWORD dwChkTimes);
功能說(shuō)明：用于檢測(cè)外部電源是否重新供電。一般用于 用戶編寫的函數(shù)lpfnNotify（回調(diào)函數(shù)）中。
5． 軟件說(shuō)明
一般掉電保護(hù)是強(qiáng)實(shí)時(shí)性的任務(wù)，可以通過(guò)觸發(fā)中斷的方式來(lái)獲得Windows CE操作系統(tǒng)的服務(wù)。
用戶在回調(diào)函數(shù)“l(fā)pfnNotify”中實(shí)現(xiàn)自己編寫的掉電處理程序即可。
6． 總結(jié)
使用廣州市微嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司生產(chǎn)的8寸WINCE工業(yè)平板電腦（WLT_TFT8060_080），測(cè)試結(jié)果如下。在上電2分鐘后，電容充電，掉電后可以保存到Nandflash的數(shù)據(jù)大小約為800Kb；上電10分鐘后，電容充分充電，可以保存到Nandflash的數(shù)據(jù)大小約為3Mb。當(dāng)然，如果用戶在回調(diào)函數(shù)“l(fā)pfnNotify”中處理過(guò)多的內(nèi)容，則影響保存數(shù)據(jù)量。
對(duì)于實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的用戶來(lái)說(shuō)，應(yīng)先將數(shù)據(jù)保存到DDR中，當(dāng)達(dá)到一定大小，例如1M，立刻將數(shù)據(jù)寫入到NandFlash。系統(tǒng)掉電時(shí)候，將剩余的數(shù)據(jù)在“l(fā)pfnNotify”中保存到NandFlash即可。
技術(shù)支持企業(yè)QQ：800005447
附件：新款WLT_TFT8060_080使用說(shuō)明.pdf http://dl.dbank.com/c0glnjhjz3
