一种基于电源状态预测防系统参数丢失的装置及方法与流程

本发明涉及车载设备技术领域，特别涉及一种基于电源状态预测防系统参数丢失的装置及方法。

背景技术：

小型消费类电子设备通常采用以随机存储器为基础的内置电池的非易失芯片实现防止应用系统实时参数丢失的方法，该种方法写入速度较慢、擦写次数有限，仅能适用于数据量较小且不需要频繁写入的应用领域。

对于车载行驶记录仪一体机等需要大容量高速反复保存系统实时参数的应用，需要防止处理器在保存系统参数，进行FLASH擦写操作过程中，工作电源异常如电源跌落导致擦错或写错Block，导致存储在FLASH中的文件系统被破坏，导致车载行驶记录仪一体机无法开机。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于电源状态预测防系统参数丢失的装置及方法，实现车载行驶记录仪一体机应用系统在车载电瓶电源异常的情况下，对系统应用参数进行保护，保证系统运行的稳定性与可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于电源状态预测防系统参数丢失的装置，该装置与车载电瓶输入连接，包括：

车载供电模块，用于将车载电瓶输入转化为处理器MCU工作电源，所述车载供电模块包括电源滤波单元和DC-DC转换单元；

车载电瓶电源状态检测模块，接收所述电源滤波单元的输出，实现对车载电瓶电源进行实时检测；

处理器MCU，与所述车载电瓶电源状态检测模块配合对车载电瓶电源进行实时监测，并进行中断控制；

MCU工作电源升压模块，用于对所述DC-DC转换单元的输出进行升压并为处理器MCU提供正常工作电源；

第一开关，用于控制是否由所述车载供电模块供电；

第二开关，用于控制是否由所述MCU工作电源升压模块供电；

Flash存储介质，用于保存系统参数；

所述车载电瓶输入与所述电源滤波单元的输入端连接，所述电源滤波单元的输出端分别与所述DC-DC转换单元的输入端、车载电瓶电源状态检测模块输入端连接，所述DC-DC转换单元的输出端分别与所述MCU工作电源升压模块的第一端、所述第一开关的第一端连接，所述MCU工作电源升压模块的第三端与所述第二开关的第一端连接，所述第一开关的第三端与所述处理器MCU的第一端连接，所述第二开关的第三端与所述处理器MCU的第二端连接，所述车载电瓶电源状态检测模块的输出端与所述处理器MCU的第三端连接，所述处理器MCU的第四端与所述Flash存储介质的输入端连接，所述处理器MCU的第五端与所述第一开关的第二端连接，所述处理器MCU的第六端分别与所述MCU工作电源升压模块的第二端、所述第二开关的第二端连接。

所述车载电瓶电源状态监测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容和运算放大器，所述第一电阻与第二电阻串联后连接于所述电源滤波单元的输出端与地之间，所述第一电阻的第二端、第二电阻的第一端分别与所述运算放大器的同向输入端连接，所述运算放大器输出端分别与运算放大器的反向输入端、所述第三电阻的第一端连接，所述第四电阻、所述第一电容、所述第二电容并联后置于所述第三电阻第二端与地之间，所述第三电阻的第二端与所述处理器MCU第三端连接。

所述MCU工作电源升压模块包括第一电感、第三电容、第四电容和升压器，所述升压器的Vin端分别与所述DC-DC转换单元的输出端、所述第三电容的第一端连接，所述升压器的EN端与所述处理器MCU的第六端连接，所述第一电感连接于所述升压器的L1端与L2端之间，所述升压器的Vout端与FB端连接后分别与所述第四电容的第一端、所述第二开关第一端连接，所述第三电容第二端、所述第四电容第二端、所述升压器的GND端均接地。

所述第一开关、所述第二开关为晶体管或继电器开关。

一种基于电源状态预测防系统参数丢失的方法，包括如权利要求1至4中任一权利要求所述的基于电源状态预测防系统参数丢失的装置，方法如下：

1)车载电瓶电源状态监测模块与处理器MCU配合实现车载电瓶电源的实时监测，当车载电瓶电源低于预设阈值时，处理器MCU产生快速中断；

2)处理器MCU运行系统实时参数保护中断程序；

3)第一开关断开，第二开关闭合，MCU工作电源升压模块对车载供电模块提供的电 源进行升压，保证处理器MCU供电电源的稳定；

4)当车载电瓶电源满足预设阈值后，处理器MCU退出系统实时参数保护中断程序；

5)关闭MCU工作电源升压模块，第二开关断开，第一开关闭合，车载供电模块的电源输出给处理器MCU供电。

所述系统实时参数保护中断程序的步骤包括：

1)监测车载电瓶电源；

2)当车载电瓶电源低于预设阈值时，处理器MCU立即停止对FLASH进行擦写操作，将MCU工作电源升压模块使能信号和第二开关的控制信号置为高电平，将第一开关的控制信号置为低电平，并将系统实时参数存储至处理器MCU内部的非易失性存储介质；

3)当车载电瓶电源高于预设阈值时，处理器MCU将第一开关的控制信号置为高电平，将MCU工作电源升压模块使能信号和第二开关的控制信号置为低电平，处理器MCU将非易失性存储介质中的文件取出，进行FLASH擦写操作，实现数据保护与存储。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：实现车载行驶记录仪等一体机应用系统在车载电瓶电源异常的情况下，对系统应用参数进行保护，保证系统运行的稳定性与可靠性。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种基于电源状态预测防系统参数丢失的装置及方法不局限于实施例。

附图说明

图1为本发明装置的结构框图；

图2为本发明装置车载电瓶电源状态监测模块电路；

图3为本发明装置MCU工作电源升压模块的电路；

图4为本发明的系统实时参数保护中断流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明的一种基于电源状态预测防系统参数丢失的装置，该装置与车载电瓶输入连接，包括：

车载供电模块1，所述车载供电模块1包括电源滤波单元11和DC-DC转换单元12；车载电瓶电源状态检测模块2；处理器MCU 3；MCU工作电源升压模块4；第一开关5；第二开关6；Flash存储介质7。

具体的，各模块功能如下：

车载供电模块，接收车载电瓶输入，用于将车载电瓶输入转化为处理器MCU工作电源的，所述车载供电模块包括电源滤波单元和DC-DC转换单元；

车载电瓶电源状态检测模块，接收电源滤波单元的输出，实现对车载电瓶电源进行实时检测；

处理器MCU，与车载电瓶电源状态检测模块配合对车载电瓶电源进行实时监测，并进行中断控制；

MCU工作电源升压模块，接收DC-DC转换单元的输出，受处理器MCU的操作，用于对DC-DC转换单元的输出进行升压并为处理器MCU提供正常工作电源；

Flash存储介质，保存系统参数，受处理器MCU的操作；

第一开关，连接在所述DC-DC转换单元与所述处理器MCU之间，受处理器MCU的操作，用于控制是否由车载供电模块供电；

第二开关，连接在所述MCU工作电源升压模块与所述处理器MCU之间，受处理器MCU的操作，用于控制是否由车MCU工作电源升压模块供电。

具体的，所述车载电瓶输入与所述电源滤波单元11的输入端连接，所述电源滤波单元11的输出端分别与所述DC-DC转换单元12的输入端、车载电瓶电源状态检测模块2输入端连接，所述DC-DC转换单元12的输出端分别与所述MCU工作电源升压模块4的输入端1、所述第一开关5的输入端1连接，所述MCU工作电源升压模块4的输出端3与所述第二开关6的输入端1连接，所述第一开关5的输出端3与所述处理器MCU 3的输入端1连接，所述第二开关6的输出端3与所述处理器MCU 3的输入端2连接，所述车载电瓶电源状态检测模块2的输出端与所述处理器MCU 3的输入端3连接，所述处理器MCU 3的输出端4与所述Flash存储介质7的输入端连接，所述处理器MCU 3的输出端5与所述第一开关5的输入端2连接，所述处理器MCU 3的输出端6分别与所述MCU工作电源升压模块4的输入端2、所述第二开关6的输入端2连接。

具体的，GPIO1定义为处理器MCU 3输出端5的控制信号，GPIO2定义为处理器MCU3输出端6的控制信号，车载电瓶电源定义为对车载电瓶输入滤波后的电源，即车载电瓶电源状态检测模块2的输入电源，处理器MCU工作电源定义为经DC-DC转换单元12降压后的电源，第一开关导通时，为处理器MCU 3提供工作电源，第一开关断开时，作为MCU工作电源升压模块4的输入电源，MCU AD采样电源定义为车载电瓶电源状态检测模块2的输出电源，作为处理器MCU 3中AD转换模块的输入。

本实施例中，所述车载电瓶输入通过车载供电模块1处理后为处理器MCU 3提供正常的工作电源3.3V，处理器MCU 3推荐电源工作范围为2.97V-3.63V，优选的，处理器MCU 3优选车规级处理器PX2，DC-DC降压模块允许最低输入电压为6V。

具体的，所述车载电瓶电源状态监测模块2与处理器MCU 3的模数转换模块对车载电瓶电源进行实时监测。如图2所示，所述车载电瓶电源状态监测模块2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和运算放大器A1，所述第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端分别与所述运算放大器A1的同向输入端连接，所述第一电阻R1与第二电阻R2串联后连接于所述电源滤波单元11的输出端与地之间，所述运算放大器A1输出端分别与运算放大器A1的反向输入端、所述第三电阻R3的第一端连接，所述第四电阻R4、所述第一电容C1、所述第二电容C2并联后连接于所述第三电阻R3第二端与地之间，所述第三电阻R3的第二端与所述处理器MCU 3第三输入端连接。

电阻R1与R2对车载电瓶电源进行分压，限制运算放大器A1输入端过压，运算放大器A1起到增大输入阻抗的作用，保证模数转换AD采样的精确性，电阻R3与R4对电源进行二次分压，保证输入电源低于处理器MCU 3的AD通道所承受的电压3.3V。

本实施例中，令车载电瓶电源为U_i，处理器MCU 3的模数转换模块AD精度为10位，模数转换模块AD输入端采样电源U₀计算公式如下：

模数转换模块AD输入端模拟量对应的数字量为2¹⁰*U₀。

车辆重复加减速，发动机转速忽高忽低，将导致车载电瓶大幅度波动，当处理器MCU 3模数转换模块AD采样的车载电瓶电源低于预设阈值6V(车载供电系统DC-DC转换单元12允许的最低工作电压)，处理器产生快速中断，将第一开关5的控制信号GPIO1置为低电平0V、升压器U1使能EN端和第二开关6的控制信号GPIO2置为高电平3.3V，此时，第一开关5断开，第二开关6闭合，MCU工作电源升压模块4为处理器MCU 3提供工作电源。

如图3所示，具体的，所述MCU工作电源升压模块4包括第一电感L1、第三电容C3、第四电容C4和升压器U1，所述升压器U1的Vin端分别与所述DC-DC转换单元12的输出端、所述第三电容C3的第一端连接，所述升压器U1的EN端与处理器MCU 3的输出端6连接，所述第一电感L1连接于所述升压器U1的L1端、L2端之间，所述所述升压器U1的Vout端与FB端连接后分别与所述第四电容C4的第一端、所述第二开关6第一输入端连接，所述第三电容C3第二端、所述第四电容C4第二端、所述升压器U1的GND端均接地。

具体的，所述第三电容C3为输入端滤波电容，所述第四电容C4为输出端滤波电容。优选的，所述升压器U1可选择TPS63021，其输入端Vin工作范围为1.8-5.5V，输出端Vout 为固定输出3.3V，使能EN端连接处理器MCU 3的控制信号GPIO2，当处理器MCU 3的GPIO2置为高电平3.3V，第二开关6闭合，升压器U1为工作状态，对其输入电源进行升压，其输出端Vout连接第二开关6为处理器MCU提供3.3V工作电源，保证处理器工作电源的稳定。

本发明还提供一种基于电源状态预测防系统参数丢失的方法，包括如上所述的装置，该方法包括：

1)车载电瓶电源状态监测模块与处理器MCU配合实现车载电瓶电源的实时监测，当车载电瓶电源低于预设阈值时，处理器MCU产生快速中断；

2)处理器MCU运行系统实时参数保护中断程序；

3)第一开关断开，第二开关闭合，MCU工作电源升压模块对车载供电模块提供的电源进行升压，保证处理器MCU供电电源的稳定；

4)当车载电瓶电源满足预设阈值后，处理器MCU退出系统实时参数保护中断程序；

5)关闭MCU工作电源升压模块，第二开关断开，第一开关闭合，车载供电模块的电源输出给处理器MCU供电。

如图4所示，本实施例中，所述系统实时参数保护中断程序具体步骤包括：

步骤S401：监测车载电瓶电源；

步骤S402：判断车载电瓶电源是否低于预设阈值；

具体的，当车载电瓶电源低于预设阈值6V时，进入步骤S403，否则进入步骤S406；

步骤S403：处理器MCU立即停止对FLASH进行擦写操作；

步骤S404：GPIO1置为低电平，GPIO2置为高电平；

具体的，将MCU工作电源升压模块使能信号和第二开关的控制信号GPIO2置为高电平，将第一开关的控制信号GPIO1置为低电平。

步骤S405：存储系统参数；

具体的，系统实时参数以bin格式文件进行保存，存储位置为处理器MCU内部的非易失性存储介质。该步骤执行完成后，返回步骤S401。

步骤S406：判断GPIO2是否为高电平；

具体的，如果GPIO2为高电平，执行步骤S407；如果GPIO2为低电平，返回步骤S401。

步骤S407：GPIO1置为高电平，GPIO2置为低电平；

具体的，处理器MCU将第一开关的控制信号置为高电平，将MCU工作电源升压模块使能信号和第二开关的控制信号置为低电平。

步骤S408：Flash擦写，存储数据；

具体的，处理器MCU将非易失性存储介质中的bin格式文件取出，进行FLASH擦写操作，实现数据保护与存储。该步骤执行完成后，返回步骤S401。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：实现车载行驶记录仪等一体机应用系统在车载电瓶电源异常的情况下，对系统应用参数进行保护，保证系统运行的稳定性与可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。