CPU監(jiān)控器X4043/45在小腦電刺激器系統(tǒng)中的應(yīng)用

高等動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)存在復(fù)雜的反射性神經(jīng)保護(hù)機(jī)制，在局部腦血流（rCBF）降到生理必須閾值以下之前，通過(guò)一系列反射，對(duì)全身循環(huán)加以調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)體的自我神經(jīng)保護(hù)。近十余年來(lái)，由于電刺激小腦頂核（FNS）導(dǎo)致神經(jīng)保護(hù)途徑的發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞中樞神經(jīng)源性神經(jīng)保護(hù)機(jī)制進(jìn)行了一系列研究，研究證實(shí)，條件性中樞神經(jīng)源性神經(jīng)保護(hù)是機(jī)體固有的，受內(nèi)外環(huán)境刺激后被激活，使大腦對(duì)缺血、缺氧等傷害性刺激的耐受性增高，并可持續(xù)一段時(shí)間的一種自身保護(hù)機(jī)制。它是通過(guò)激活一系列神經(jīng)反射而產(chǎn)生的神經(jīng)保護(hù)反映，其典型代表是FNS,腦組織對(duì)后續(xù)發(fā)生的局灶性或全腦性缺血性腦損傷的耐受程度明顯增強(qiáng)，產(chǎn)生維持一定時(shí)間的腦保護(hù)作用。基于此原理，我們?cè)O(shè)計(jì)了小腦電刺激系統(tǒng)。

在我們?cè)O(shè)計(jì)的小腦電刺激系統(tǒng)中經(jīng)常碰到需要在線(xiàn)進(jìn)行某些參數(shù)設(shè)置和修改，且掉電不能丟失數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用51單片機(jī)作為中央控制單元，由于控制模式和參數(shù)比較復(fù)雜，單片機(jī)的資源接近耗近，在這種情況下，所以我們最好選用一種接口線(xiàn)少且成本低廉的串行EEPROM存儲(chǔ)器。尤其是在軟件運(yùn)行中需要對(duì)程序進(jìn)行監(jiān)控，選用Xicor公司新近推出的帶4Kb EEPROM的C

PU監(jiān)控器X4043/45將給本系統(tǒng)帶來(lái)很大方便，本文報(bào)道X4043/45的工作原理以及在小腦電刺激系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1.X4043/45器件的工作原理

X4043/45是Xicor公司新近推出的帶4Kb EEPROM的CPU監(jiān)控器，它具有四種功能：

上電復(fù)位、看門(mén)狗定時(shí)器、電源電壓監(jiān)控和塊鎖（Block lockTM）保護(hù)的串行EEPROM存儲(chǔ)器組成在一個(gè)封裝之內(nèi)。這種組合降低了成本、減少了電路板空間和增加了可靠性。

看門(mén)狗定時(shí)器對(duì)微控制器提供了一個(gè)獨(dú)立的保護(hù)機(jī)制。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，在可選的超時(shí)時(shí)間之后，器件將激活/RESET信號(hào)，用戶(hù)可以從三個(gè)預(yù)置的值中選擇一個(gè)超時(shí)時(shí)間。一旦選定，即使在斷電后重啟電源時(shí)也不會(huì)改變。

器件的低VCC檢測(cè)電路，可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓之影響，當(dāng)VCC將到最小VCC轉(zhuǎn)換點(diǎn)以下時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位一直持續(xù)到VCC回到正常工作電平并且穩(wěn)定為止，并且有5個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換電壓門(mén)限可以選用。

X4043/45的存儲(chǔ)器部分是具有XICOR塊鎖保護(hù)的CMOS 4Kb串行EEPROM。該陣列內(nèi)部的組織是×8。器件具有二線(xiàn)接口的特性，其軟件協(xié)議允許工作在I2C總線(xiàn)上。

器件利用了XICOR公司專(zhuān)有的Direct WriteTM晶片，提供最小為1000000次擦寫(xiě)和最少為100年的數(shù)據(jù)保存期。

1.1看門(mén)狗定時(shí)器

看門(mén)狗定時(shí)器電路通過(guò)監(jiān)視SDA及SCL引腳來(lái)監(jiān)視微處理器是否激活。微處理器必須周期性的觸發(fā)串行數(shù)據(jù)引腳（SDA）由高到低，而SCL為高（這是一個(gè)“開(kāi)始”位），這要在看門(mén)狗的超時(shí)周期滿(mǎn)期之前以避免RESET信號(hào)。在狀態(tài)寄存器中的兩個(gè)非易失性控制位可以決定看門(mén)狗的超時(shí)周期。微處理器可以改變這些看門(mén)狗控制位，或者它們可以將通過(guò)WP腳連接到高電位而被“鎖定”。

1.2 控制寄存器

控制寄存器向用戶(hù)提供用于改變塊鎖和看門(mén)狗定時(shí)器設(shè)置的機(jī)制。塊閉鎖和看門(mén)狗定時(shí)器設(shè)置的各位是非易失性的。

1.2 .1控制寄存器各位的定義

控制寄存器各位的定義如下：

RWEL：寄存器寫(xiě)使能鎖存（易失的）。RWEL位必須在要向控制寄存器寫(xiě)入前置“1”。

WEL：寫(xiě)使能鎖存（易失的）。

WD1和WD0位控制看門(mén)狗定時(shí)器的超時(shí)周期，如下表所示：

1.3串行接口工作原理

1.3.1開(kāi)始條件

所有的命令都由開(kāi)始條件前導(dǎo)，它是一個(gè)當(dāng)SCL為HIGH在SDA線(xiàn)上由HIGH至LOW的跳變。器件不斷地監(jiān)視SDA和SCL線(xiàn)上的開(kāi)始條件，并且在沒(méi)有遇到這個(gè)條件以前不響應(yīng)任何命令，見(jiàn)圖1

1.3.2停止條件

所有的通信必須以停止條件來(lái)終止，它是一個(gè)當(dāng)SCL為HIGH時(shí)在SDA線(xiàn)上由LOW至HIGH的跳變。在一次讀操作后，停止條件也被用來(lái)將器官置入電源等待方式。在發(fā)送器已釋放總線(xiàn)后，可以?xún)H只發(fā)送一個(gè)停止條件，見(jiàn)圖1。

1.3.3應(yīng)答

應(yīng)答是一個(gè)軟件協(xié)議，用來(lái)表示數(shù)據(jù)傳送成功。發(fā)送器件不管是主機(jī)還是從機(jī)，在發(fā)送8位后即釋放總線(xiàn)。在第九個(gè)時(shí)鐘周期，接收器將SDA拉低作為它已接收到8位數(shù)據(jù)的應(yīng)答。

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