专利名称：一种防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种可防止微处理器重启时系统掉电的一键式开关机的实现方法及装置。
背景技术：
一键式开关机功能，以轻触开关的相同动作实现系统电源的开启或关闭。开机是启动并保持电源，使系统正常运转；关机是检测轻触开关的关机动作，保存必要的系统信息，并关闭电源。一键式开关机方式由于具有操作简单，状态信息可安全保存等优点，目前已经成为终端产品的主要开关机方式之一，例如手机、路由器、数码相机等。
现有的终端一键式开关机主要采用两种方式来实现一种是通过专用的电源管理系统，以按键的方式触发系统中断，使系统进入工作或休眠待机状态。一种是采用晶体管 (场效应管)与微处理器构成某种自锁逻辑，实现逻辑电路触发自锁，微处理器则检测关机动作，并通过配置其特定GPIO(通用输入输出)引脚的输出电平来执行关机操作。
在实践中发现，现有技术存在如下缺点
对于现有技术的第一种实现方式，由于采用专用电源管理系统，对于大多说终端产品来说，局限性很大、成本高、无法推广。第二种实现方式则存在致命的缺陷，当系统由于升级软件或配置某项功能后，往往需要软件重启，但这时微处理器保持电源状态的引脚输出电平会发生改变，系统电源就会关闭。因此需要人工再次按键开启电源，系统才能完成重启过程。发明内容
针对以上技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种可防止微处理器重启掉电的开关机实现方法，通过此方法设计的一键开关机电路，可彻底解决，通过晶体管微处理器搭建的一键式开关机中由于微处理器程序重启，所带来的系统掉电问题。
本发明方法所采取的技术方案是
一种防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，所述的可防止微处理器重启掉电的开关机装置，包括开关、电源叉锁、电源指示、电源变换器和微处理器等。
所述的开关包括外部电源输入端、关机检测输出端、输出使能端，所述的电源输入端连接外部电源，关机检测输出端连接电源叉锁输入端。输出使能端连接电源变换器的使能端，控制电源变换器的工作。关机检测输入端连接于开关的关机检测输出。工作电源输入由电源变换器输出的电压供电。
所述的电源叉锁包括关机检测输入、输出使能、工作电源输入、关机检测输出。关机检测输入连接于开关的关机检测输出。工作电源输入由电源变换器输出的电压供电。关机检测输出连接于微处理器的PWR_0FF_N引脚，为微处理器提供关机检测信号。
所述的电源指示包括输出使能端、PWR_G00D_N输入、工作电源输入。输出使能端连接电源变换器的使能端。PWR_G00D_N输入连接微处理器的PWR_G00D_N引脚，工作电源输入由电源变换器输出的电压供电，电源变换器关闭后电源状态指示内部的LEDl电源指示灯熄灭。
所述的微处理器包括PWR_0FF_N输入、PWR_G00D_N输出、工作电源输入。PWR_0FF_ N输入连接关机检测输出。PWR_G00D_N输出连接电源指示的PWR_G00D_N输入，微处理器保存完关机信息后，置PWR_G00D_N输出为无效电平。
所述的电源变换器包括电压输出、电压输入、使能控制。电压输出是电源变换器的电压输出端，输出电压连接到微处理器、电源指示、电源输入端，为他们的工作提供电能。电压输入连接外部输入电压，使能控制是电源变换器的工作控制引脚，当此引脚电平有效时电源变换器工作，此控制电平无效时，电源变换器不工作。
本发明一键式开关机的方法，包括以下步骤
所述的连接外部输入电源，按下轻触开关，开关电路输出有效电平，电源变换电路启动工作，此时电源叉锁电路输出无效电平；
微处理器开始启动运行开机程序，微处理器弓I脚PWR_G00D_N输出有效电平，电源指示电路的电源指示灯亮，提示用户已开机；
轻触开关断开后，开关电路输出无效电平，电源变换器的使能引脚因PWR_G00D_N 输出的有效电平继续保持开启。经过数百毫秒后，状态保持电路输出有效电平，锁定电源变换器的开启状态，开机完成。
在处理器正常工作下，按下轻触开关，开关电路输出有效电平，维持电源变换器开启的状态，电源叉锁电路输出无效电平，微处理器的PWR_0FF_N引脚检测到关机有效电平；
微处理器开始运行关机程序，保存状态信息后，微处理器引脚PWR_G00D_N输出无效电平，电源指示电路内电源指示灯灭，指示电路输出无效电平，提示用户已关机；
轻触开关断开后，开关电路输出无效电平，电源变换器没有有效使能信号，电源变换器转入关闭状态，关机完成。
本发明微处理器重启掉电的电源保持的方法，包括以下步骤
微处理器正常工作下，在配置系统参数或软件升级后需要重启时，微处理器引脚 PWR_G00D_N可能输出有效或无效电平；
当微处理器弓I脚PWR_G00D_N输出无效电平，此时电源指示输出为无效电平，但电源叉锁电路保持有效电平不变，因此电源变换器的使能信号仍然维持有效电平；
电源变换器工作在开启状态，微处理器电源保持稳定，顺利完成重启过程；
本发明的有益效果是，通过本方法设计的终端一键开关机，电路简单，功能稳定可靠，易于在绝大多数微处理器平台上实现，适合普遍推广。
图1为本发明一键式开关机装置的结构示意图2为本发明一键式开机的方法流程图3为本发明一键式关机的方法流程图4为本发明微处理器重启时的电源保持的方法流程图5为本发明一键式开关机的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明
如图1所示，本发明实施例实现一键式开关机装置的结构示意图，包括开关11、 电源叉锁12、电源指示14、微处理器13、电源变换器15。
开关11包括外部电源输入端111、关机检测输出112、输出使能端113。电源输入端111连接外部电源，关机检测输出112连接状态保持的关机检测输入端121，输出使能端 113连接电源变换器15的使能端，控制着电源变换器15是否工作。
电源叉锁12包括关机检测输入121、输出使能122、工作电源124、关机检测输出 123。关机检测输入121连接于11的关机检测输出112，当121输入一个无效电平时，电源叉锁12内部电容开始充电数百毫秒后，输出使能端122输出有效电平，维持电源变换器15 工作状态，当121输入一个有效电平时，电源叉锁12内部电容被短路快速放电，输出使能端 122输出无效电平。工作电源124由电源变换器15输出的电压2供电，当电源变换器15关闭后电源叉锁12将无法工作。关机检测输出123连接于微处理器13的PWR_0FF_N引脚， 为微处理器13提供关机检测信号。
电源指示14包括输出使能141、PWR_G00D_N输入143、工作电源142。输出使能 141连接电源变换器15的使能端，控制着电源变换器15是否工作，PWR_G00D_N输入143连接微处理器13的PWR_G00D_N引脚，工作电源142由电源变换器15输出的电压2供电，电源变换器15关闭后电源指示14内部的LEDl电源指示灯熄灭。
微处理器13包括关机检测PWR_0FF_N 131、PWR_G00D_N输出132、工作电源133。 关机检测PWR_0FF_N 131连接电源叉锁12的关机检测输出123，当其为有效电平时，微处理器13内部经过软件消抖处理后启动关机流程。在微处理器13开机引导过程中，此关机有效电平不被响应。PWR_G00D_N输出132连接电源指示14的PWR_G00D_N输入143，微处理器13保存完关机信息后，置PWR_G00D_N输出132为无效电平。
电源变换器15包括电压输出151、电压输入153、使能控制152。电压输出151是电源变换器15的电压输出端，输出电压2连接到微处理器13、电源指示14、电源叉锁12的电源输入端，为它们的工作提供电能，电压输入153连接外部输入电压1，使能控制152是电源变换器15的控制引脚，此引脚电平控制着电源变换器的工作状态。使能控制152由113， 122，141共同控制，其中任意一个是有效电平时，电源变换器15开始工作；全部为无效电平时电源变换器15关闭。
如图2所示，本发明实施例实现一键式开机的方法流程图，包括如下步骤
步骤201 连接外部输入电源电压为电压1，按下轻触开关，开关电路输出有效电平，电源变换电路启动工作，输出电压2，由于轻触开关一直处于按下状态，电源叉锁电路内部电容无法充电，其输出为无效电平。
步骤202 微处理器启动运行开机程序，当开机进程完成后，微处理器引脚PWR_ G00D_N输出有效电平，电源指示电路内电源指示灯亮，电源指示电路输出有效电平，使能电源变换器的使能引脚，同时提示用户已开机，可松开轻触开关。
步骤203 轻触开关断开后，开关电路输出无效电平，电源变换器的使能引脚因微处理器的PWR_G00D_N引脚输出的有效电平继续保持开启。由于轻触开关的断开，电源叉锁电路中电容开始充电，经过数百毫秒后，电源叉锁电路输出有效电平，锁定电源变换器的开启状态，开机完成。
如图3所示，为本发明实施例实现一键式关机的方法的流程图，包括如下步骤
步骤301 按下轻触开关，开关电路输出有效电平，维持电源变换器开启的状态， 同时电源叉锁电路内部的电容被快速放电，电源叉锁电路输出无效电平，撤除对电源变换器使能状态的锁定，微处理器的PWR_0FF_N引脚检测到关机有效电平。
步骤302 经过软件消抖处理后，微处理器开始运行关机程序，保存状态信息后， 微处理器引脚PWR_G00D_N输出无效电平，电源指示电路内电源指示灯灭，电源指示电路输出无效电平，提示用户已关机，可松开轻触开关。
步骤303 轻触开关断开后，开机触发电路输出无效电平，电源变换器没有有效使能信号，电源变换器转入关闭状态，关机完成。
如图4所示，为本发明实施例实现微处理器重启时的电源保持的方法流程图，包括如下步骤
步骤401 微处理器正常工作下，在配置系统参数或软件升级后需要重启时，微处理器引脚PWR_G00D_N可能输出有效或无效电平。
步骤402 当微处理器引脚PWR_G00D_N输出无效电平，电源指示输出为无效电平， 电源指示灯灭，但电源叉锁电路因为内部电容已经充满，保持有效电平输出，因此电源变换器的使能信号维持有效电平。
步骤403 电源变换器工作在开启状态，微处理器电源保持稳定。
步骤404 当微处理器引脚PWR_G00D_N输出有效电平，电源指示输出为有效电平， 电源指示灯亮，而电源叉锁电路因为内部电容已经充满，输出也为有效电平，因此电源变换器的使能信号维持有效电平。
步骤405 电源变换器工作在开启状态，微处理器电源保持稳定。
如图5所示，为本发明实施例应用于具体产品中实现的一键式开关机电路示意图，采用软硬件结合的设计思路，开机和关机都需要软件参与处理，此种方式可有效的消除各种抖动所带来的误触发。
在图5中，外部电源VCC_5V连接到电源变换器DC-DC的输入端和开关触发电路 Ql (PMOS)的源极S，当开机时按下轻触开关SW，Ql的栅极G变为低电平，Ql导通，漏极D变为高电平，启动DC-DC工作输出3. 3V电压(VDD_3V3)，由于SW处于按压导通状态，Cl被低阻放电，Q3 (PMOS)截止，漏极D为高阻状态，MCU(微处理器)得到3. 3V电源，运行开机程序将引脚PWR_G00D_N置为低电平，Q4 (PMOS)导通，漏极D输出高电平，电源指示灯LEDl亮。 松开轻触开关SW，Ql截止。D5导通维持DC-DC的使能端为高电平，DC-DC维持工作。Cl通过R3缓慢充电，几百毫秒后Cl两端电压大于2. 4V，Q2和Q3相继导通，Q3漏极D输出高电平，开机过程完成。
在MCU正常工作中，按下轻触开关SW，Cl通过Dl、SW快速放电，当Cl两端电压低于2. 4V时Q2和Q3相继截止，Q3漏极D变为高阻状态。由于SW的导通，MCU的PWR_0FF_N 引脚被下拉为低电平，MCU识别此低电平后经软件消抖，保存运行信息后，将PWR_G00D_N引脚置高电平。Q4截止，电源指示灯LEDl熄灭，提醒用户可以松开轻触开关SW。此时Q3和 Q4均为截止状态，仅Ql由于按压SW而导通，维持DC-DC的开启状态。当SW断开后，Ql变为截止，DC-DC的使能信号被下拉电阻R7拉低，DC-DC停止工作，系统关闭电源。
在MCU工作中，配置完系统参数或升级完程序，MCU进入重启状态。PWR_G00D_N引脚随机变为高电平时，Q4截止，电源指示灯LEDl熄灭。但Cl两端电压大于2. 4V，Q2和Q3 保持导通，Q3漏极D输出的高电平，D4导通，维持DC-DC的使能信号为高电平，DC-DC因此保持当前的开启状态。稳定的输出(VDD_3V3)为系统提供电源，完成MCU重启过程。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求
1.一种防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，包括开关、电源叉锁、电源指示、电源变换器和微处理器，其特征在于所述的开关包括外部电源输入端、关机检测输出、 输出使能端，电源输入端连接外部电源，关机检测输出连接电源叉锁输入端；输出使能端连接电源变换器的使能端。
2.根据权利要求1所述的一种防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，其特征在于所述的电源叉锁包括关机检测输入、输出使能、工作电源输入、关机检测输出，关机检测输入连接于开关的关机检测输出；工作电源输入由电源变换器输出的电压供电；关机检测输出连接于微处理器的PWR_0FF_N引脚，为微处理器提供关机检测信号。
3.根据权利要求1所述的一种防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，其特征在于所述的电源指示包括输出使能、PWR_G00D_N输入、工作电源输入，输出使能连接电源变换器的使能端；PWR_G00D_N输入连接微处理器的PWR_G00D_N输出；工作电源输入由电源变换器输出的电压供电；电源变换器关闭后电源指示内部的LEDl电源指示灯熄灭。
4.根据权利要求1所述的一种防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，其特征在于所述的电源变换器包括电压输出、电压输入、使能控制，电压输出是电源变换器的电压输出端，输出电压连接到微处理器、电源指示、电源叉锁的电源输入端；电压输入连接外部输入电压；使能控制是电源变换器的工作控制引脚，当此引脚电平有效时电源变换器工作。
5.根据权利要求1所述的一种防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，其特征在于所述的微处理器包括PWR_0FF_N输入、PWR_G00D_N输出、工作电源输入，PWR_0FF_ N输入连接电源叉锁的关机检测输出；PWR_G00D_N输出连接电源指示的PWR_G00D_N输入； 微处理器保存完关机信息后，置PWR_G00D_N输出为无效电平。
6.根据权利要求1所述的一种可防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，其特征在于所述的开关一端与限流电阻R1、P沟道场效应管Ql的栅极、隔离二极管相连，另一端连接公共地；P沟道场效应管Q1，源极连接外部输入电压，栅极连接开关一端，漏极通过限流电阻R4连接到电源变换器使能端，当轻触开关闭合时，P沟道场效应管Ql导通，漏极输出有效电平。
7.根据权利要求1所述的一种可防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置， 其特征在于所述的电源指示，限流电阻R8 —端与电源变换器输出端连接，一端连接微处理器PWR_G00D_N引脚；P沟道场效应管Q4，源极与电源变换器输出端连接，栅极连接PWR_ G00D_N引脚，漏极一路连接到电源变换器使能端，另一路通过限流电阻R9连接电源指示灯 LED1，当PWR_G00D_N有效时，P沟道场效应管Q4导通，漏极输出有效电平。
8.根据权利要求1所述的一种可防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，其特征在于所述的电源叉锁，隔离二极管Dl —端连接轻触开关，另一端连接Q2的栅极；延时电容Cl，一端连接限流电阻R3和Q2的栅极，另一端连接公共地；限流电阻R3，一端连接上电复位集成电路Ul的复位输出端，另一端连接Cl ；N沟道场效应管Q2，栅极连接Cl 一端， 源极连接公共地，漏极连接Q3的栅极；P沟道场效应管Q3，栅极连接Q2的漏极，源极连接上电复位集成电路Ul的复位输出端，漏极通过隔离二极管D4连接到电源变换器使能端；上电复位集成电路U1，输入端连接电源变换器输出端，输出端一路连接P沟道场效应管Q3的源极，另一路通过R3给Cl充电，使用上电复位集成电路Ul给电源叉锁部分供电。CN 102541228 A
9.根据权利要求1所述的一种可防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置，其特征在于所述的该开关机实现方法1)导通轻触开关，开关电路输出有效电平，电源变换电路启动工作，此时电源叉锁电路输出无效电平；2)微处理器启动运行开机程序，微处理器引脚PWR_G00D_N输出有效电平，电源指示电路输出有效电平，电源指示灯亮；3)轻触开关断开后，开关电路输出无效电平，电源变换器的使能引脚因电源指示电路输出的有效电平继续保持开启；4)经过数百毫秒后，电源叉锁电路输出有效电平，锁定电源变换器的开启状态，开机流程结束；5)导通轻触开关，开关电路输出有效电平，维持电源变换器开启的状态，电源叉锁电路输出无效电平，微处理器的PWR_0FF_N引脚检测到关机有效电平；6)微处理器运行关机程序，保存状态信息后，微处理器引脚PWR_G00D_N输出无效电平，电源指示电路内电源指示灯灭，指示电路输出无效电平；7)轻触开关断开后，开关电路输出无效电平，电源变换器没有有效使能信号，电源变换器转入关闭状态，关机流程完成。
10.根据权利要求1所述的一种可防止微处理器重启掉电的开关机实现方法及装置， 其特征在于所述的该实现方法在配置系统参数或软件升级后重启时，微处理器引脚PWR_ G00D_N可能输出有效或无效电平；当微处理器弓I脚PWR_G00D_N输出无效电平，此时电源指示输出为无效电平，但电源叉锁电路保持有效电平不变，因此电源变换器的使能信号维持有效电平；电源变换器工作在开启状态，微处理器电源保持稳定。
全文摘要
本发明公开了一种可防止微处理器重启掉电的开关机实现方法和装置。实现方法包括轻触开关按下，电源变换器使能输出工作电压、状态保持不工作，微处理器运行开机程序，锁定电源变换器使能，松开轻触开关，保持电路充电工作，二次使能电源变换器，进入稳定开机状态。通过本发明设计的开关机电路，除基本的一键开关机功能外，更可以保证微处理器处于重启状态下的电源稳定，电路简单易用，功能可靠，适合普遍推广。
文档编号G06F1/26GK102541228SQ20101059459
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者刘亚良, 王飞 申请人:西安龙飞软件有限公司