專利名稱：基于arm嵌入系統的輸出安全置位電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子信息技術領域，特別是基于ARM嵌入系統的輸出安全置位電路。
背景技術：
在許多工業控制應用場合，嵌入系統輸出部分是必須符合運行安全及故障安全原 則的。即系統的輸出全過程必須是安全可知狀態，在部分故障時也能保證輸出為安全狀態。 目前基于ARM微控制器的嵌入式應用非常廣泛，當系統的低成本輸入輸出擴展一直是各類 應用面臨的問題。應用74595進行離散量進行輸出一直得到廣泛應用，但由于基于ARM微控 制器的嵌入式系統在系統上電到指令開始執行有大約100毫秒復位時間的空白失控狀態， 這段失控時間對許多有安全要求的應用是嚴重的問題。這主要由于ARM處理器的輸出管腳 默認為高阻狀態，在擴展74595后，由于74595的RST和0E接ARM處理器的輸出，或由于默 認的高阻態造成74595的輸出狀態隨機。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種基于ARM微控制器系統的輸出安全置位電路，克 服ARM微處理器的離散量輸出擴展的輸出置位安全問題，適用于輸出安全狀態要求較高的 場合。本實用新型改變傳統的設計方法，利用ARM的輸出信號和復位電路的低電平復位 信號作為74595芯片的控制和數據信號，把74595的RST接到專有的復位電路輸出結合ARM 處理器的輸出管腳默認為高阻狀態，使74595的輸出在微處理器復位時間內狀態可控，從 而達到輸出的安全狀態要求。同時對74595芯片進行級聯擴展，每片74595可輸出8路離 散量信號，N片74595芯片級聯則有Nx8路輸出，作為ARM微控制器系統只需要4路輸出， 這樣達到4路輸出擴展為Nx8路輸出的目的。具體電路設計如下本實用新型由74595擴展電路、復位電路、ARM微控制器系統輸出電路等構成， 74595的SFTCLK (管腳11)接ARM微控制器的GPC5，74595的LCHCLK (管腳12)接ARM微控 制器的GPC6，74595的RST (管腳10)接復位芯片輸出nRESET (管腳2)，74595的0E (管腳 13)接ARM微控制器的GPE6，同時74595的0E被R9上拉。74595的芯片級聯方法如下把 第1塊74595芯片的SDI (管腳14)接到相鄰74595芯片的SD0 (管腳9)，第1塊74595芯 片的SD0(管腳9)懸空，最后1塊74595芯片的SDI (管腳14)接ARM微控制器的GPC7。復位芯片MAX813的MR(管腳3)信號接復位開關，用于手工復位。本實用新型的有益效果是系統采用SAMSUNG公司的S3C44B0X或NXP公司的LPC2300系列ARM微控制器系統 的通用輸入輸出口，產生GPC5、GPC6、GPC7和GPE6的輸出控制信號，采用MAXIM公司MAX813 芯片或其它與該芯片兼容的芯片產生復位信號nRESET。系統上電后MAX813芯片產生復位信號，GPC5、GPC6、GPC7、GPE6和nRESET共同作用到74595芯片，使74595芯片的多路輸出 QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG和QH輸出在穩定的0狀態，當復位信號結束后，ARM微控制器開 始執行指令，按照指令要求74595芯片的多路輸出QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG和QH輸出可以 輸出在0或1狀態。這樣使得系統從上電開始的全過程，均可保證74595芯片的多路輸出 QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG和QH狀態可控，即系統擴展的輸出可控。在ARM嵌入系統上電后到程序正常運行前這段時間，能使離散量置于安全位。利 用ARM嵌入系統的復位信號和系統的輸入輸出信號配合使串并行輸出芯片74595芯片的輸 出置于可知的安全輸出狀態。應用74595芯片進行系統的離散量輸出的輸入輸出擴展，解 決ARM嵌入系統的輸出管腳不足問題。
圖1是本實用新型的ARM嵌入系統的輸出安全置位電路示意圖。圖2是74595芯片的控制信號和級聯方法圖。圖3是復位芯片MAX813的電路連接方法圖。
具體實施方式
如圖1所示，ARM嵌入系統的輸出安全置位電路由74595擴展電路、復位電路、 ARM微控制器系統輸出電路等構成，74595的SFTCLK (管腳11)接ARM微控制器的GPC5， 74595的LCHCLK (管腳12)接ARM微控制器的GPC6，74595的RST (管腳10)接復位芯片輸 出nRESET (管腳2)，74595的0E (管腳13)接ARM微控制器的GPE6，同時74595的0E被R9上拉。復位電路為輸出擴展電路和ARM微控制器提供復位信號nRESET。ARM微控制器為 輸出擴展電路提供GPC5、GPC6、GPC7和GPE6等控制輸出信號，輸出擴展電路提供系統輸出 信號。輸出信號的數量由74595芯片的數量決定，每塊74595芯片可產生8路輸出信號。如圖2所示為74595芯片的具體信號連接方法和電源、芯片控制等連接方法，即 把第1塊74595芯片的SDI (管腳14)接到相鄰74595芯片的SD0 (管腳9)，第1塊74595 芯片的SD0(管腳9)懸空，最后1塊74595芯片的SDI (管腳14)接ARM微控制器的GPC7。如圖3所示為復位電路的具體連接電路圖，反應復位信號nRESET的產生和手工復 位信號的產生。復位芯片MAX813的MR(管腳3)信號接復位開關，用于手工復位。系統上電后，復位電路產生復位信號nRESET，ARM微控制器進入復位狀態，這時沒 有任何指令可以執行，也即輸出不受ARM微控制器指令控制，該復位時間約100毫秒左右， 在復位過程中，復位信號nRESET左用到輸出擴展電路的74595芯片RST (管腳10)上，同時 由于ARM微控制器的GPE6為默認的高阻狀態，由于上拉電阻R9的存在，使得GPE6對74595 芯片為高電平輸出狀態，GPE6接74595芯片的0E(管腳13)，當74595芯片的0E為“1”且 74595芯片RST為“0”時，這時74595芯片QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG和QH為高阻“0”狀態 輸出，這樣在ARM微控制器進入復位期間74595芯片輸出為可控狀態。當復位電路的復位 信號nRESET變為“ 1 ”后，系統進入指令運行狀態，這時通過把GPE6置位“0”，通過GPC5、 GPC6、GPC7時序邏輯配合可以使74595芯片的輸出QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG和QH為“1” 狀態或者“0”狀態，從而達到系統控制的目的。[0019] ARM嵌入系統的微控制器選用SAMSUNG公司的S3C44B0X或NXP公司的LPC2300系列，串并行輸出芯片采用74595系列芯片包含如74HC595、74LV595等，復位芯片采用MAXIM 公司MAX813芯片或其它與該芯片兼容的芯片。
權利要求一種基于ARM嵌入系統的輸出安全置位電路，其特征在于由74595擴展電路、復位電路、ARM微控制器系統輸出電路等構成，74595的SFTCLK管腳(11)接ARM微控制器的GPC5，74595的LCHCLK管腳(12)接ARM微控制器的GPC6，74595的RST管腳(10)接復位芯片輸出nRESET管腳(2)，74595的OE管腳(13)接ARM微控制器的GPE6，同時74595的OE被R9上拉。
2.根據權利要求1所述的基于ARM嵌入系統的輸出安全置位電路，其特征在于74595 的芯片級聯方法如下把第1塊74595芯片的SDI管腳(14)接到相鄰74595芯片的SD0管 腳(9)，第1塊74595芯片的SD0管腳(9)懸空，最后1塊74595芯片的SDI管腳(14)接 ARM微控制器的GPC7。
3.根據權利要求1所述的基于ARM嵌入系統的輸出安全置位電路，其特征在于所述 的復位芯片為MAX813，它的MR管腳(3)信號接復位開關。
專利摘要本實用新型是一種基于ARM嵌入系統的輸出安全置位電路。由74595擴展電路、復位電路、ARM微控制器系統輸出電路等構成，74595的SFTCLK(管腳11)接ARM微控制器的GPC5，74595的LCHCLK(管腳12)接ARM微控制器的GPC6，74595的RST(管腳10)接復位芯片輸出nRESET(管腳2)，74595的OE(管腳13)接ARM微控制器的GPE6，同時74595的OE被R9上拉。74595的芯片級聯方法是把第1塊74595芯片的SDI(管腳14)接到相鄰74595芯片的SDO(管腳9)，第1塊74595芯片的SDO(管腳9)懸空，最后1塊74595芯片的SDI(管腳14)接ARM微控制器的GPC7。使74595芯片的擴展輸出達到可控輸出狀態，系統上電期間能全程可控，該方法對于需要全程狀態可控的應用場合具有較大應用價值。
文檔編號G06F1/24GK201556157SQ20092016945
公開日2010年8月18日 申請日期2009年10月14日 優先權日2009年10月14日
發明者張云生, 張果, 王劍平, 黃紅霞 申請人:昆明理工大學