专利名称：基于arm嵌入系统的输出安全置位电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子信息技术领域，特别是基于ARM嵌入系统的输出安全置位电路。
背景技术：
在许多工业控制应用场合，嵌入系统输出部分是必须符合运行安全及故障安全原则 的。即系统的输出全过程必须是安全可知状态，在部分故障时也能保证输出为安全状态。 目前基于ARM微控制器的嵌入式应用非常广泛，当系统的低成本输入输出扩展一直是各类 应用面临的问题。应用74595进行离散量进行输出一直得到广泛应用，但由于基于ARM微 控制器的嵌入式系统在系统上电到指令开始执行有大约100毫秒复位时间的空白失控状 态，这段失控时间对许多有安全要求的应用是严重的问题。这主要由于ARM处理器的输出 管脚默认为高阻状态，在扩展74595后，由于74595的RST和0E接ARM处理器的输出， 或由于默认的高阻态造成74595的输出状态随机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于ARM微控制器系统的输出安全置位电路，克服A脂微 处理器的离散量输出扩展的输出置位安全问题，适用于输出安全状态要求较高的场合。
本发明改变传统的设计方法，利用ARM的输出信号和复位电路的低电平复位信号作 为74595芯片的控制和数据信号，把74595的RST接到专有的复位电路输出结合A脂处理 器的输出管脚默认为高阻状态，使74595的输出在微处理器复位时间内状态可控，从而达 到输出的安全状态要求。同时对74595芯片进行级联扩展，每片74595可输出8路离散量 信号，N片74595芯片级联则有N x 8路输出，作为ARM微控制器系统只需要4路输出， 这样达到4路输出扩展为N x 8路输出的目的。
具体电路设计如下-
本发明由74595扩展电路、复位电路、ARM微控制器系统输出电路等构成，74595的 SFTCLK (管脚11)接ARM微控制器的GPC5， 74595的LCHCLK (管脚12)接ARM微控制器 的GPC6， 74595的RST (管脚10)接复位芯片输出nRESET (管脚2)， 74595的0E (管脚 13)接ARM微控制器的GPE6，同时74595的0E被R9上拉。74595的芯片级联方法如下 把第1块74595芯片的SDI (管脚14)接到相邻74595芯片的SD0 (管脚9)，第1块74595芯片的SD0 (管脚9)悬空，最后1块74595芯片的SDI (管脚14)接ARM微控制器的GPC7。 复位芯片MAX813的MR (管脚3)信号接复位开关，用于手工复位。 本发明的有益效果是
系统采用SAMSUNG公司的S3C44B0X或NXP公司的LPC2300系列ARM微控制器系统的 通用输入输出口 ，产生GPC5、 GPC6、 GPC7和GPE6的输出控制信号，采用MAXIM公司MAX813 芯片或其它与该芯片兼容的芯片产生复位信号nRESET。系统上电后MAX813芯片产生复f立 信号，GPC5、 GPC6、 GPC7、 GPE6和nRESET共同作用到74595芯片，使74595芯片的多路 输出QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG和QH输出在稳定的0状态，当复位信号结束后，ARM 微控制器开始执行指令，按照指令要求74595芯片的多路输出QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG和QH输出可以输出在0或1状态。这样使得系统从上电开始的全过程，均可保证74595 芯片的多路输出QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG和QH状态可控，即系统扩展的输出可控。
在ARM嵌入系统上电后到程序正常运行前这段时间，能使离散量置于安全位。利用 ARM嵌入系统的复位信号和系统的输入输出信号配合使串并行输出芯片74595芯片的输出 置于可知的安全输出状态。应用74595芯片进行系统的离散量输出的输入输出扩展，解决 ARM嵌入系统的输出管脚不足问题。
图l是本发明的ARM嵌入系统的输出安全置位电路示意图。 图2是74595芯片的控制信号和级联方法图。 图3是复位芯片MAX813的电路连接方法图。
具体实施例方式
如图1所示，ARM嵌入系统的输出安全置位电路由74595扩展电路、复位电路、ARM 微控制器系统输出电路等构成，74595的SFTCLK(管脚11 )接ARM微控制器的GPC5， 74595 的LCHCLK (管脚12)接ARM微控制器的GPC6， 74595的RST (管脚10)接复位芯片输出 nRESET (管脚2)， 74595的0E (管脚13)接ARM微控制器的GPE6，同时74595的0E被 R9上拉。
复位电路为输出扩展电路和ARM微控制器提供复位信号nRESET。 ARM微控制器为输出 扩展电路提供GPC5、 GPC6、 GPC7和GPE6等控制输出信号，输出扩展电路提供系统输出信 号。输出信号的数量由74595芯片的数量决定，每块74595芯片可产生8路输出信号。
如图2所示为74595芯片的具体信号连接方法和电源、芯片控制等连接方法，g卩把第1块74595芯片的SDI (管脚14)接到相邻74595芯片的SD0 (管脚9)，第1块74595 芯片的SD0 (管脚9)悬空，最后1块74595芯片的SDI (管脚14)接ARM微控制器的GPC7。
如图3所示为复位电路的具体连接电路图，反应复位信号nRESET的产生和手工复^f立 信号的产生。复位芯片MAX813的MR (管脚3)信号接复位开关，用于手工复位。
系统上电后，复位电路产生复位信号nRESET， ARM微控制器进入复位状态，这时没有 任何指令可以执行，也即输出不受ARM微控制器指令控制，该复位时间约100毫秒左右， 在复位过程中，复位信号nRESET左用到输出扩展电路的74595芯片RST (管脚10)上， 同时由于ARM微控制器的GPE6为默认的高阻状态，由于上拉电阻R9的存在，使得GPE6 对74595芯片为高电平输出状态，GPE6接74595芯片的0E (管脚13)，当74595芯片的 0E为"1"且74595芯片RST为"0"时，这时74595芯片QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG 和QH为高阻"0"状态输出，这样在ARM微控制器进入复位期间74595芯片输出为可控状 态。当复位电路的复位信号nRESET变为"1"后，系统进入指令运行状态，这时通过把GPE6 置位"0"，通过GPC5、 GPC6、 GPC7时序逻辑配合可以使74595芯片的输出QA、 QB、 QC、 QD、 QE、 QF、 QG和QH为"1"状态或者"0"状态，从而达到系统控制的目的。
ARM嵌入系统的微控制器选用SAMSUNG公司的S3C44B0X或NXP公司的LPC2300系列， 串并行输出芯片采用74595系列芯片包含如74HC595、 74LV595等，复位芯片采用MAXIM 公司MAX813芯片或其它与该芯片兼容的芯片。
权利要求
1、一种基于ARM嵌入系统的输出安全置位电路，其特征在于由74595扩展电路、复位电路、ARM微控制器系统输出电路等构成，74595的SFTCLK(管脚11)接ARM微控制器的GPC5，74595的LCHCLK(管脚12)接ARM微控制器的GPC6，74595的RST(管脚10)接复位芯片输出nRESET(管脚2)，74595的OE(管脚13)接ARM微控制器的GPE6，同时74595的OE被R9上拉。
2、 根据权利要求1所述的基于ARM嵌入系统的输出安全置位电路，其特征在于74595的芯片级联方法如下把第1块74595芯片的SDI (管脚14)接到相邻74595芯片的SDO(管脚9)，第1块74595芯片的SDO (管脚9)悬空，最后1块74595芯片的SDI (管脚14)接ARM微控制器的GPC7。
3、 根据权利要求1所述的基于ARM嵌入系统的输出安全置位电路，其特征在于复位芯片MAX813的MR (管脚3)信号接复位开关，用于手工复位。
全文摘要
本发明是一种基于ARM嵌入系统的输出安全置位电路。由74595扩展电路、复位电路、ARM微控制器系统输出电路等构成，74595的SFTCLK(管脚11)接ARM微控制器的GPC5，74595的LCHCLK(管脚12)接ARM微控制器的GPC6，74595的RST(管脚10)接复位芯片输出nRESET(管脚2)，74595的OE(管脚13)接ARM微控制器的GPE6，同时74595的OE被R9上拉。74595的芯片级联方法是把第1块74595芯片的SDI(管脚14)接到相邻74595芯片的SDO(管脚9)，第1块74595芯片的SDO(管脚9)悬空，最后1块74595芯片的SDI(管脚14)接ARM微控制器的GPC7。使74595芯片的扩展输出达到可控输出状态，系统上电期间能全程可控，该方法对于需要全程状态可控的应用场合具有较大应用价值。
文档编号G06F1/24GK101673135SQ20091009505
公开日2010年3月17日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者果 张, 张云生, 王剑平, 黄红霞 申请人:昆明理工大学