原标题：嵌入式系统掉电保护的设计方案

嵌入式系统掉电保护的设计方案是确保系统在意外断电情况下能维持数据完整性和系统状态的关键技术。以下是一个基于ARM7系列芯片（如S3C4510B）和μClinux操作系统的嵌入式平台上的掉电保护设计方案：

一、设计目标

系统防掉电设计的目的是采用一种机制，使得系统在意外失去供电的情况下，可以保证系统运行状态的确定性以及记录数据的完整性；当系统供电恢复后，现场数据可以及时恢复，避免应用系统产生混乱。

二、硬件设计

1. 存储器选择：

• Flash存储器：非易失性存储器，用于存储程序代码、常量表以及在系统掉电后需要保存的用户数据。

• SDRAM：易失性存储器，用作程序的运行空间、数据及堆栈区。由于SDRAM不具有掉电保持数据的特性，因此需要在系统掉电前将数据写入Flash中。

2. 电源监控电路：

• 设计专门的电源监控电路，用于检测电源电压。当电压低于预设阈值时，产生掉电信号。

• 该电路可能还需要额外的硬件支持，如电池备份或超级电容器，以在断电期间为关键的刷新操作提供短暂的电源。

3. 电源回路设计：

• 包含掉电保护设计的电源回路可以提供高质量的直流稳压电源，并为系统掉电保护提供延时及预警功能。

• 在系统掉电时，通过大电容放电继续为最小系统供电，支持掉电中断服务程序完成数据保护操作。

三、软件设计

1. 掉电信号的产生与捕捉：

• 当电源电压下降到一定程度时，中断控制器会发送一个中断请求给处理器。

• 在ARM7架构中，中断请求在外部中断引脚有效且中断使能位开启时被处理。中断服务程序简单地设置一个全局掉电标志，以快速响应并减少执行时间。

2. 数据处理与恢复：

• 在μClinux系统下，掉电信号的捕捉可以通过系统调用或守候进程的方式实现。

• 主程序根据数据操作对象的不同，将自己的流程计划划分成若干原子操作。每个操作对应唯一状态标志。

• 在每个原子操作前，主进程通过管道通信的方式阅读中断信号。如果中断信号产生，主进程首先保存状态标志，然后将相关数据写入Flash后退出。

• 电源恢复后，主进程首先根据标志字确定系统恢复方案，并从Flash中读取数据以恢复系统状态。

3. 文件系统的考虑：

• 由于嵌入式操作系统中数据的读写通常通过文件系统进行，因此需要考虑到文件系统的特性。

• 在系统崩溃前，需要确保能将关键数据安全地迁移到持久性存储上，以防止数据丢失。

四、综合应用

在实际应用中，该掉电保护设计方案可以应用于各种基于ARM和μClinux构建的嵌入式系统中。例如，税控收款机在实际运行过程中就采用了类似的掉电保护方案，以确保在意外断电情况下数据的完整性和系统状态的确定性。

综上所述，嵌入式系统的掉电保护是一个涉及硬件和软件协同工作的复杂过程。通过合理的硬件设计和软件策略，可以在电源中断时保护系统状态、确保数据安全，并在电源恢复后能准确恢复运行、避免系统混乱。