CPU監控器X4043/45在小腦電刺激器系統中的應用

高等動物中樞神經系統內存在復雜的反射性神經保護機制，在局部腦血流（rCBF）降到生理必須閾值以下之前，通過一系列反射，對全身循環加以調整，從而實現機體的自我神經保護。近十余年來，由于電刺激小腦頂核（FNS）導致神經保護途徑的發現，國內外學者圍繞中樞神經源性神經保護機制進行了一系列研究，研究證實，條件性中樞神經源性神經保護是機體固有的，受內外環境刺激后被激活，使大腦對缺血、缺氧等傷害性刺激的耐受性增高，并可持續一段時間的一種自身保護機制。它是通過激活一系列神經反射而產生的神經保護反映，其典型代表是FNS,腦組織對后續發生的局灶性或全腦性缺血性腦損傷的耐受程度明顯增強，產生維持一定時間的腦保護作用。基于此原理，我們設計了小腦電刺激系統。

在我們設計的小腦電刺激系統中經常碰到需要在線進行某些參數設置和修改，且掉電不能丟失數據，本系統采用51單片機作為中央控制單元，由于控制模式和參數比較復雜，單片機的資源接近耗近，在這種情況下，所以我們最好選用一種接口線少且成本低廉的串行EEPROM存儲器。尤其是在軟件運行中需要對程序進行監控，選用Xicor公司新近推出的帶4Kb EEPROM的C

PU監控器X4043/45將給本系統帶來很大方便，本文報道X4043/45的工作原理以及在小腦電刺激系統中的應用。

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監控器，它具有四種功能：

上電復位、看門狗定時器、電源電壓監控和塊鎖（Block lockTM）保護的串行EEPROM存儲器組成在一個封裝之內。這種組合降低了成本、減少了電路板空間和增加了可靠性。

看門狗定時器對微控制器提供了一個獨立的保護機制。當系統故障時，在可選的超時時間之后，器件將激活/RESET信號，用戶可以從三個預置的值中選擇一個超時時間。一旦選定，即使在斷電后重啟電源時也不會改變。

器件的低VCC檢測電路，可以保護系統免受低電壓之影響，當VCC將到最小VCC轉換點以下時，系統復位。復位一直持續到VCC回到正常工作電平并且穩定為止，并且有5個工業標準的轉換電壓門限可以選用。

X4043/45的存儲器部分是具有XICOR塊鎖保護的CMOS 4Kb串行EEPROM。該陣列內部的組織是×8。器件具有二線接口的特性，其軟件協議允許工作在I2C總線上。

器件利用了XICOR公司專有的Direct WriteTM晶片，提供最小為1000000次擦寫和最少為100年的數據保存期。

1.1看門狗定時器

看門狗定時器電路通過監視SDA及SCL引腳來監視微處理器是否激活。微處理器必須周期性的觸發串行數據引腳（SDA）由高到低，而SCL為高（這是一個“開始”位），這要在看門狗的超時周期滿期之前以避免RESET信號。在狀態寄存器中的兩個非易失性控制位可以決定看門狗的超時周期。微處理器可以改變這些看門狗控制位，或者它們可以將通過WP腳連接到高電位而被“鎖定”。

1.2 控制寄存器

控制寄存器向用戶提供用于改變塊鎖和看門狗定時器設置的機制。塊閉鎖和看門狗定時器設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：寄存器寫使能鎖存（易失的）。RWEL位必須在要向控制寄存器寫入前置“1”。

WEL：寫使能鎖存（易失的）。

WD1和WD0位控制看門狗定時器的超時周期，如下表所示：

1.3串行接口工作原理

1.3.1開始條件

所有的命令都由開始條件前導，它是一個當SCL為HIGH在SDA線上由HIGH至LOW的跳變。器件不斷地監視SDA和SCL線上的開始條件，并且在沒有遇到這個條件以前不響應任何命令，見圖1

1.3.2停止條件

所有的通信必須以停止條件來終止，它是一個當SCL為HIGH時在SDA線上由LOW至HIGH的跳變。在一次讀操作后，停止條件也被用來將器官置入電源等待方式。在發送器已釋放總線后，可以僅只發送一個停止條件，見圖1。

1.3.3應答

應答是一個軟件協議，用來表示數據傳送成功。發送器件不管是主機還是從機，在發送8位后即釋放總線。在第九個時鐘周期，接收器將SDA拉低作為它已接收到8位數據的應答。

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