CPU监控器X4043/45在小脑电刺激器系统中的应用

高等动物中枢神经系统内存在复杂的反射性神经保护机制，在局部脑血流（rCBF）降到生理必须阈值以下之前，通过一系列反射，对全身循环加以调整，从而实现机体的自我神经保护。近十余年来，由于电刺激小脑顶核（FNS）导致神经保护途径的发现，国内外学者围绕中枢神经源性神经保护机制进行了一系列研究，研究证实，条件性中枢神经源性神经保护是机体固有的，受内外环境刺激后被激活，使大脑对缺血、缺氧等伤害性刺激的耐受性增高，并可持续一段时间的一种自身保护机制。它是通过激活一系列神经反射而产生的神经保护反映，其典型代表是FNS,脑组织对后续发生的局灶性或全脑性缺血性脑损伤的耐受程度明显增强，产生维持一定时间的脑保护作用。基于此原理，我们设计了小脑电刺激系统。

在我们设计的小脑电刺激系统中经常碰到需要在线进行某些参数设置和修改，且掉电不能丢失数据，本系统采用51单片机作为中央控制单元，由于控制模式和参数比较复杂，单片机的资源接近耗近，在这种情况下，所以我们最好选用一种接口线少且成本低廉的串行EEPROM存储器。尤其是在软件运行中需要对程序进行监控，选用Xicor公司新近推出的带4Kb EEPROM的C

PU监控器X4043/45将给本系统带来很大方便，本文报道X4043/45的工作原理以及在小脑电刺激系统中的应用。

1. X4043/45器件的工作原理

X4043/45是Xicor公司新近推出的带4Kb EEPROM的CPU监控器，它具有四种功能：

上电复位、看门狗定时器、电源电压监控和块锁（Block lockTM）保护的串行EEPROM存储器组成在一个封装之内。这种组合降低了成本、减少了电路板空间和增加了可靠性。

看门狗定时器对微控制器提供了一个独立的保护机制。当系统故障时，在可选的超时时间之后，器件将激活/RESET信号，用户可以从三个预置的值中选择一个超时时间。一旦选定，即使在断电后重启电源时也不会改变。

器件的低VCC检测电路，可以保护系统免受低电压之影响，当VCC将到最小VCC转换点以下时，系统复位。复位一直持续到VCC回到正常工作电平并且稳定为止，并且有5个工业标准的转换电压门限可以选用。

X4043/45的存储器部分是具有XICOR块锁保护的CMOS 4Kb串行EEPROM。该阵列内部的组织是×8。器件具有二线接口的特性，其软件协议允许工作在I2C总线上。

器件利用了XICOR公司专有的Direct WriteTM晶片，提供最小为1000000次擦写和最少为100年的数据保存期。

1.1看门狗定时器

看门狗定时器电路通过监视SDA及SCL引脚来监视微处理器是否激活。微处理器必须周期性的触发串行数据引脚（SDA）由高到低，而SCL为高（这是一个“开始”位），这要在看门狗的超时周期满期之前以避免RESET信号。在状态寄存器中的两个非易失性控制位可以决定看门狗的超时周期。微处理器可以改变这些看门狗控制位，或者它们可以将通过WP脚连接到高电位而被“锁定”。

1.2 控制寄存器

控制寄存器向用户提供用于改变块锁和看门狗定时器设置的机制。块闭锁和看门狗定时器设置的各位是非易失性的。

1.2 .1控制寄存器各位的定义

控制寄存器各位的定义如下：

RWEL：寄存器写使能锁存（易失的）。RWEL位必须在要向控制寄存器写入前置“1”。

WEL：写使能锁存（易失的）。

WD1和WD0位控制看门狗定时器的超时周期，如下表所示：

1.3串行接口工作原理

1.3.1开始条件

所有的命令都由开始条件前导，它是一个当SCL为HIGH在SDA线上由HIGH至LOW的跳变。器件不断地监视SDA和SCL线上的开始条件，并且在没有遇到这个条件以前不响应任何命令，见图1

1.3.2停止条件

所有的通信必须以停止条件来终止，它是一个当SCL为HIGH时在SDA线上由LOW至HIGH的跳变。在一次读操作后，停止条件也被用来将器官置入电源等待方式。在发送器已释放总线后，可以仅只发送一个停止条件，见图1。

1.3.3应答

应答是一个软件协议，用来表示数据传送成功。发送器件不管是主机还是从机，在发送8位后即释放总线。在第九个时钟周期，接收器将SDA拉低作为它已接收到8位数据的应答。

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