[实用新型]一种保护芯片在上下电期间数据被异常写入装置

说明书

本实用新型公开了一种保护芯片在上下电期间数据被异常写入装置，包括电源E、RST芯片U1、开关管T1、开关管T2、RST芯片U2、MCU、flash存储器U4、FRAM存储器U5和逻辑芯片U6，本实用新型的有益效果是：1、数据存储和逻辑芯片U6的供电电源受控，不直接使用系统工作电源，避免了电源上下电时的渐变过程，从而避免了系统在开关机时出现异常的偶发事件。2、利用专用复位芯片或电压监控芯片有输出作为控制信号，可以保证受控电源与系统的同步，不会发生数据丢失和异常写入的错误。3、受控电源电路简单，容易实现和集成。4、将传统的工作电源改成受控源，提高系统可靠性。

技术领域

本实用新型涉及芯片技术领域，具体是一种保护芯片在上下电期间数据被异常写入装置。

背景技术

3.3V电源上下电波形图1-2所示，从图一和图二可以看出电源上电和下电的时间分别为100us和大于2ms.于是问题就来了，下面以运动控制行业常用的掉电存储(FRAM)芯片进行说明：ROMTRON的FRAM(FM28V020)(铁电存储器)正常工作电压范围是：2.0V～3.6V,也就是说，系统电源在上电或下电过程中低于并且临近2.0V时，FRAM处于非正常受控状态。这种状态下，FRAM内部数据可能会被改写。另外一种可能导致FRAM异常写入数据的情况是FRAM仍处于正常工作状态，但CPU的控制信号写和片选同时有效导致总线上的数据异常写入FRAM从而破坏正常的数据。要实现对FRAM写，只需要片选和写控制信号同时为低电平即可，FRAM写入数据的时序图如下图3。

从图3可以看出，FRAM写操作时序是比较容易满足的，这也就是FRAM内数据容易被破坏的原因，尤其是在系统下电的时候。为什么说在系统断电的时候数据更容易被破坏呢？从图1和图2可以看出，系统下电的时间比上电的时间要长的多，而铁电的读写速度是非常快的，读写周期为10¹⁴,如此快的读写速度，在上下电时只要FRAM满足写时序，内部数据都存在被改写的可能。为什么说在上下电的时候这种情况容易出现呢？因为系统在上下电期间，程序处于未运行或未正常运行状态，这个时候总线上的数据为随机数据，是一个不受控的数据，在这种情况下一旦FRAM满足了写时序要求，内存的数据就会被破坏。

MRAM与FRAM的读写时序一样，不同的是读写速度更快，擦除次数更多，容量更大。这就意味着存在与FRAM同样的问题。

Nor flash的写条件是:RST＝high,CE＝LOW,WE＝LOW,WP＝LOW,只要这四个条件满足，flash相应地址的数据就会被写入，而SST39VF1601的工作电压为2.7V～3.6V,Word-Program Time＝7us,结合图一图二电源上下电时序及Nor flash特性可以看出存在与FRAM相同的问题。Nor flash内的数据一旦被擦除或改写，将导致整个系统永久无法正常运行，必需重新更新系统程序，后果非常严重。

通用逻辑芯片U674HC245的工作电压为：2V～6V,上升沿和下降沿典型值为6ns,在上下电期间一旦有错误信号到来将会反应在输出端，可能导致连接在输出端对应的设备出现错误动作指令。通常这种错误在系统电源正常后就自动消失了，但却给使用带来一定隐患。

目前，使用flash、MRAM和FRAM的产品都是将芯片挂接在MCU的总线(数据总线，地址总线和控制总线)上，这样做存在的风险就是上次使用还是好好的，下次开机后系统就不正常了或者用户数据(存在于FRAM中)不对了，对于存在于FRAM中数据被破坏的的情况，重新调机后就可以正常工作，但这样就可能造成生产出不良产品、报废产品。若是flash中的数据被破坏了，面临的将是机器不能使用，必需更新系统文件，将给用户造成不可预估的损失。另一种情况也是比较常见的情况，系统在上下电期间输出会出现瞬间有效，如果在输出上接上LED,可以看到LED有闪烁的情况，这个异常输出虽然在系统正常启动后自动消失，但在有些应用场合是不被允许的，可能造成设备损坏。

实用新型内容