Reset與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的穩(wěn)定性

在RTOS實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)軟件中，添加一任務(wù)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)標(biāo)志位來監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)手機(jī)沒有信號(hào)時(shí)設(shè)置某標(biāo)志；通過適當(dāng)?shù)呐袚?jù)，確認(rèn)是否Reset，如果達(dá)到Reset條件就迅速地軟件復(fù)位，軟件重新初始化，如圖6所示。復(fù)位過程只能是“偷偷地”快速進(jìn)行，不能讓用戶察覺，否則用戶體驗(yàn)極為不好；要保持用戶界面，底層快速重啟，不知不覺地完成重啟。重啟后，網(wǎng)絡(luò)正常，用戶使用正常，巧妙地緩解，當(dāng)然最終還是從本質(zhì)上去解決問題。

5外設(shè)的復(fù)位及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

5.1外設(shè)復(fù)位的特殊性與可控性

嵌入式系統(tǒng)通常有LCD顯示、攝像頭和無線通信模塊等外設(shè)。外設(shè)正常工作也需要正確的復(fù)位。有些設(shè)計(jì)直接將外設(shè)的復(fù)位引腳與處理器的復(fù)位引腳連在一起，共用一個(gè)外部硬件復(fù)位源，如圖7（a）所示。這種連接方式存在一些問題。首先，這要求復(fù)位電路有足夠的復(fù)位時(shí)間，才能保證處理器和外設(shè)都正確復(fù)位；其次，一旦外設(shè)出問題，那么處理器也需要復(fù)位，整個(gè)系統(tǒng)都需重新初始化；最后，容易產(chǎn)生非同步復(fù)位，在處理器復(fù)位后，對(duì)外設(shè)寫入命令時(shí)，可能被外設(shè)所復(fù)位掉，導(dǎo)致初始化出錯(cuò)。

這些問題可以從硬件和軟件兩個(gè)方面來處理。硬件方面，對(duì)處理器和外設(shè)的復(fù)位分別進(jìn)行復(fù)位電路設(shè)計(jì)，適當(dāng)展寬復(fù)位脈沖。軟件方面，采用延時(shí)法，CPU上電后延時(shí)一段時(shí)間，等待外設(shè)復(fù)位充分，再進(jìn)行外設(shè)初始化。最可靠并最具操作性的是保證外設(shè)復(fù)位的可控性，使外設(shè)的復(fù)位信號(hào)與處理器復(fù)位信號(hào)分開，由處理器的某一GPIO來控制。當(dāng)處理器穩(wěn)定上電完成自身的初始化后，由處理器軟件控制外設(shè)復(fù)位，適當(dāng)延時(shí)后，再對(duì)外設(shè)進(jìn)行初始化，如圖7（b）所示。

外設(shè)復(fù)位的可控性，對(duì)要求特殊復(fù)位時(shí)序的外設(shè)尤其有用。不同的外設(shè)，其復(fù)位時(shí)序要求不同，具有個(gè)性與特殊性，系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)具體的復(fù)位時(shí)序要求進(jìn)行個(gè)性化復(fù)位，否則可能導(dǎo)致外設(shè)工作不正常。

對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)中有多個(gè)外設(shè)時(shí)，不應(yīng)該如圖8（a）那樣把多個(gè)外設(shè)的復(fù)位引腳連在一起，由處理器的一個(gè)GPIO控制，進(jìn)行一次外部硬件復(fù)位。通常采用如圖8（b）的連接方式，處理器完成上電復(fù)位后，分別通過不同的GPIO控制、采用不同的延時(shí)對(duì)各外設(shè)分別進(jìn)行上電及復(fù)位。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，某個(gè)外設(shè)因受干擾工作不正常時(shí)，可以單獨(dú)對(duì)該外設(shè)進(jìn)行復(fù)位操作，而不影響其他外設(shè)；有利于提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，能保證多個(gè)外設(shè)的可靠運(yùn)行。

5.2實(shí)例分析：WiFi模塊的特殊復(fù)位信號(hào)

筆者做過一個(gè)用WiFi進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻?xiàng)目，整個(gè)系統(tǒng)如圖9所示，SoC處理器模塊采集到的數(shù)據(jù)通過UART傳送給WiFi模塊，WiFi模塊再通過2.4 GHz無線信號(hào)傳送給無線WiFi AP，最后經(jīng)以太網(wǎng)口傳送給PC，由PC把無線AP獲取的數(shù)據(jù)保存到硬盤。

調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)前端部分工作不穩(wěn)定，WiFi模塊啟動(dòng)不穩(wěn)定，各次啟動(dòng)現(xiàn)象不一致，有時(shí)能正常啟動(dòng)，有時(shí)不能正常啟動(dòng)。最后，找到問題的所在點(diǎn)：WiFi模塊上電啟動(dòng)時(shí)，沒有得到正確的復(fù)位。系統(tǒng)上電的RC復(fù)位電路產(chǎn)生的Reset信號(hào)并不能完全使系統(tǒng)穩(wěn)定，需要再加一個(gè)脈沖信號(hào)，如圖10（a）所示。WiFi模塊的Reset時(shí)序包括兩個(gè)階段：大于20 ms的上電Reset和大于1 ms的硬件脈沖信號(hào)。微處理器SoC上電復(fù)位并初始化后，由I/O控制WiFi模塊上電及復(fù)位，按需求進(jìn)行了特殊復(fù)位處理，采用特殊的Reset信號(hào)和時(shí)序，如圖10（b）所示，模塊可以穩(wěn)定啟動(dòng)，工作正常，問題解決。