CN103412634A - 一种soc芯片的mcu唤醒装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种SOC芯片的MCU唤醒装置和方法，属于电子电路技术领域。该装置包括：外部唤醒信号检测模块、中断请求产生模块、门控时钟以及中断服务程序模块，外部唤醒信号检测模块检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号；中断请求产生模块接收到内部唤醒信号后产生门控时钟使能信号和中断请求信号；门控时钟根据门控时钟使能信号、睡眠信号状态和寄存器配置信号状态输出系统时钟到中断请求产生模块和MCU；中断服务程序模块接收到中断请求信号后，将门控时钟控制寄存器配置为有效状态，并产生中断退出信号输出到MCU。本发明既保证了唤醒的安全性，又避免额外的唤醒，有效地降低系统功耗。

Description

一种SOC芯片的MCU唤醒装置和方法
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种SOC芯片的MCU唤醒装置和方法。
背景技术
为了降低SOC(System on Chip，片上系统)芯片的功耗，现在大多数芯片都拥有睡眠和唤醒的功能，睡眠模式下关断系统时钟，从而达到降低系统功耗的目的。但是唤醒MCU(Micro Control Unit，微控制单元)的方法基本采用标准接口或者利用单一信号直接唤醒MCU，标准接口唤醒虽然可以很好的避免毛刺，但是唤醒时序复杂，还要求芯片必须具有此接口，单一信号直接唤醒MCU虽然唤醒方便，但是对毛刺比较敏感，容易造成额外唤醒。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种SOC芯片的MCU唤醒装置和方法，以解决利用单一信号直接唤醒MCU时由于外部干扰信号产生的错误唤醒。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供的一种SOC芯片的MCU唤醒装置包括外部唤醒信号检测模块、中断请求产生模块、中断服务程序模块以及门控时钟，其中：
外部唤醒信号检测模块，用于检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号，输出到中断请求产生模块；
中断请求产生模块，用于接收到内部唤醒信号后，产生门控时钟使能信号输出到门控时钟，产生中断请求信号输出到中断服务程序模块；
门控时钟，根据门控时钟使能信号、睡眠信号状态和寄存器配置信号状态输出系统时钟到中断请求产生模块和MCU；
中断服务程序模块，用于接收到中断请求信号后，将门控时钟控制寄存器配置为有效状态，并产生中断退出信号输出到给MCU。
优选地，中断服务程序模块，还用于产生内部唤醒信号清除信号输出到外部唤醒信号检测模块；相应地，外部唤醒信号检测模块还用于接收到中断服务程序模块输出的内部唤醒信号清除信号后，清除内部唤醒信号。
优选地，有效的外部唤醒信号是指持续预定的时间段的高电平或者低电平信号。
优选地，外部唤醒信号检测模块包括计数器、比较器和复位器，其中：计数器，用于在检测时钟的激励下对外部唤醒信号进行采样和计数，将计数值输出到比较器；比较器，用于接收计数器的计数值，并比较计数值和预定的门限值，当计数器的计数值大于或等于预定的门限值时，输出内部唤醒信号，否则不输出内部唤醒信号；复位器，用于接收外部唤醒信号、内部唤醒信号和内部唤醒信号清除信号，当内部唤醒信号清除信号有效、或者外部唤醒信号和内部唤醒信号都无效时，输出有效的计数器复位信号到计数器，否则输出无效的计数器复位信号到计数器。
优选地，计数器具体用于：当计数器复位信号有效时，计数值为零；当计数器复位信号无效时，每当检测时钟在上升沿检测到外部唤醒信号有效时，计数值递增1。
优选地，中断请求产生模块包括：使能信号产生单元、同步单元和跳变沿检测单元，其中：使能信号产生单元，用于接收内部唤醒信号，根据内部唤醒信号的有效电平，产生门控时钟使能信号；同步单元，用于接收系统时钟和内部唤醒信号，将内部唤醒信号同步到系统时钟域，输出内部唤醒信号同步信号到跳变沿检测单元；跳变沿检测单元，用于检测到内部唤醒信号同步信号的跳变沿后，输出中断请求信号。
优选地，使能信号产生单元具体用于：如果内部唤醒信号的有效电平为高电平，则门控时钟使能信号为内部唤醒信号，否则门控时钟使能信号为内部唤醒信号的相反值。
优选地，同步单元具体用于：当在系统时钟的上升沿时，采样内部唤醒信号并更新内部唤醒信号同步信号，当没有系统时钟时，内部唤醒信号同步信号保持不变。
根据本发明的另一个方面，提供的一种SOC芯片的MCU唤醒方法包括：
检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号；
根据内部唤醒信号产生门控时钟使能信号和中断请求信号；
根据门控时钟使能信号、门控时钟寄控制存器状态和睡眠信号状态输出系统时钟信号；
将门控时钟控制寄存器配置为有效状态，并产生中断退出信号输出到给MCU。
优选地，检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号进一步包括：
接收外部唤醒信号；
判断外部唤醒信号是否满足唤醒要求，如果不满足唤醒要求，则舍弃本次唤醒信号，结束流程；如果满足唤醒要求，产生内部唤醒信号。
本发明提供的SOC芯片的MCU唤醒装置和方法，采用单一信号唤醒MCU，但是外部单一信号不直接用来唤醒MCU，而经过外部唤醒信号检测模块滤除假的唤醒信号，然后利用检测到的真实唤醒信号来产生系统中断，最后在中断处理程序模块里面彻底唤醒MCU，避免了外部干扰信号产生的错误唤醒动作。不管用于芯片内部唤醒还是外部唤醒，都简单可靠，既保证了唤醒的安全性，又避免额外的唤醒，更加有效地降低系统功耗。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种SOC芯片的MCU唤醒装置的结构示意图。
图2是本发明优选实施例提供的一种外部唤醒信号检测模块的结构示意图。
图3是本发明优选实施例提供的一种中断请求产生模块的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的一种SOC芯片的MCU唤醒方法的流程图。
图5是本发明优选实施例提供的一种SOC芯片的MCU唤醒方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1是本发明实施例提供的一种SOC芯片的MCU唤醒装置的结构示意图，该装置包括：外部唤醒信号检测模块10、中断请求产生模块20、门控时钟30以及中断服务程序模块40，其中：
外部唤醒信号检测模块10，用于检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号，输出到中断请求产生模块20；
中断请求产生模块20，用于接收到内部唤醒信号后，产生门控时钟使能信号输出到门控时钟30，产生中断请求信号输出到中断服务程序模块40；
门控时钟30，用于根据门控时钟使能信号、睡眠信号状态和门控时钟寄存器配置信号状态输出系统时钟到中断请求产生模块20和MCU；
中断服务程序模块40，用于接收到中断请求信号后，将门控时钟40的控制寄存器配置为有效状态，并产生中断退出信号输出到给MCU。
作为本实施例的一种优选方案，为了使得MCU下次可以正常的进入睡眠模式，中断服务程序模块40，还用于产生内部唤醒信号清除信号输出到外部唤醒信号检测模块10；相应地，外部唤醒信号检测模块10还用于接收到中断服务程序模块40输出的内部唤醒信号清除信号后，清除内部唤醒信号。
作为本实施例的另一种优选方案，为了避免额外的唤醒，有效的外部唤醒信号是指外部唤醒信号为持续预定的时间段的高电平或者低电平信号。
具体来说，外部唤醒信号检测模块10的输入信号为外部唤醒信号和检测时钟，外部唤醒信号检测模块10在检测时钟的激励下，根据一定的标准检测到有效的外部唤醒信号后，产生内部唤醒信号，并将内部唤醒信号输出到中断请求产生模块20。中断请求产生模块20的输入信号为内部唤醒信号和系统时钟，中断请求产生模块20在收到内部唤醒信号后，分别产生门控时钟使能信号和中断请求信号，并将门控时钟使能信号输出到门控时钟30，将中断请求信号输出到中断服务程序模块40；其中，门控时钟使能信号和中断请求信号会随着内部唤醒信号的无效而无效。门控时钟30的输入信号是门控时钟使能信号、门控时钟控制寄存器配置信号和睡眠信号，当检测到门控时钟使能信号有效且门控时钟控制寄存器配置信号有效且睡眠信号无效时，输出系统时钟，当检测到门控时钟使能信号无效且门控时钟控制寄存器配置信号无效且睡眠信号有效时，停止输出系统时钟。中断服务程序模块40的输入信号为中断请求信号，输出信号为内部唤醒信号清除信号、门控时钟控制寄存器配置信号和中断退出信号，中断服务程序模块40根据收到的中断请求信号使MCU进入中断服务程序，在中断服务程序里面把门控时钟控制寄存器配置为有效状态，然后产生内部唤醒信号清除信号，最后产生中断退出信号。MCU的输入信号为系统时钟和中断退出信号，MCU是中断服务程序模块40的载体，中断服务程序模块40中的功能需要借助MCU来完成，并且MCU进入睡眠模式的睡眠信号也是由MCU发出的。
实施例二
如图2是本发明优选实施例提供的一种外部唤醒信号检测模块的结构示意图，该模块包括计数器101、比较器102和复位器103，其中：
计数器101，用于在检测时钟的激励下对外部唤醒信号进行采样和计数，将计数值输出到比较器102；
比较器102，用于接收计数器101的计数值，并比较计数值和预定的门限值，当计数器的计数值大于或等于预定的门限值时，输出内部唤醒信号，否则不输出内部唤醒信号；
复位器103，用于接收外部唤醒信号、内部唤醒信号和内部唤醒信号清除信号，当内部唤醒信号清除信号有效、或者外部唤醒信号和内部唤醒信号都无效时，输出有效的计数器复位信号到计数器101，否则输出无效的计数器复位信号到计数器101。
具体来说计数器101的输入信号为外部唤醒信号、检测时钟和计数器复位信号，输出信号为计数器计数值，计数器101在检测时钟的激励下对外部唤醒信号进行采样和计数，然后把计数值输出到比较器102。其中，当计数器复位信号有效时，计数器101的计数值为零，否则每当检测时钟在上升沿检测到外部唤醒信号有效时，计数器101的数值递增1。比较器102的输入信号为计数器10的计数值，输出信号为内部唤醒信号，比较器102功能是比较计数器101的计数值和门限值，当计数器101的计数值大于等于门限值时，输出内部唤醒信号，否则不输出内部唤醒信号，其中门限值是一个相对固定的值，代表外部唤醒信号持续多少个检测时钟周期的高电平或者低电平，可以根据应用场景不同而设置为不同的值。复位器103的输入信号为外部唤醒信号、内部唤醒信号清除信号和内部唤醒信号，输出信号为计数器复位信号，当内部唤醒信号清除信号有效或者外部唤醒信号和内部唤醒信号都无效的情况下，输出有效的计数器复位信号，否则输出无效的计数器复位信号。
在本实施例中，外部唤醒信号检测模块的工作原理为利用计数器101对外部唤醒信号进行计数，当计数器101的计数值大于等于门限值时，代表外部唤醒信号满足外部唤醒条件，那么就会产生内部唤醒信号，如果在计数的过程中，一旦外部唤醒信号跳变到无效状态，那么复位器103就会产生计数器复位信号用来清除计数器计数值，当再次检查到外部唤醒信号有效时，重新开始计数。显然，外部唤醒信号检测模块还可以通过其他方式来实现，只要能判断出外部唤醒信号为持续预定的时间段的高电平或者低电平信号即可。
实施例三
如图3是本发明优选实施例提供的一种中断请求产生模块的结构示意图，该模块包括使能信号产生单元201、同步单元202和跳变沿检测单元203，其中：
使能信号产生单元201，用于接收内部唤醒信号，根据内部唤醒信号的有效电平，产生门控时钟使能信号；
同步单元202，用于接收系统时钟和内部唤醒信号，将内部唤醒信号同步到系统时钟域，输出内部唤醒信号同步信号到跳变沿检测单元203；
跳变沿检测单元203，用于检测到内部唤醒信号同步信号的跳变沿后，输出中断请求信号。
具体来说，使能信号产生单元201的输入信号为内部唤醒信号，输出信号为门控时钟使能信号，使能信号产生单元201根据内部唤醒信号的有效电平，产生门控时钟使能信号。其中，如果内部唤醒信号的有效电平为高电平，那么门控时钟使能信号就等于内部唤醒信号，否则门控时钟使能信号等于内部唤醒信号的相反值。同步单元202的输入信号为系统时钟和内部唤醒信号，输出为内部唤醒信号同步信号，同步单元202用于将内部唤醒信号同步到系统时钟域，即只有在系统时钟的上升沿才会采样内部唤醒信号，并更新内部唤醒信号同步信号，当没有系统时钟的时候，内部唤醒信号同步信号保持不变。跳变沿检测单元203的输入信号为内部唤醒信号同步信号，输出信号为中断请求信号，跳变沿检测单元203用于检测内部唤醒信号同步信号的跳变沿，即由高电平到低电平跳变，或者由低电平到高电平跳变，当检测到跳变沿后，跳变沿检测单元203会输出一个系统时钟宽度的脉冲信号，即中断请求信号。
实施例四
如图4是本发明实施例提供的一种SOC芯片的MCU唤醒方法的流程图，该方法包括以下步骤：
S401、检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号；
S402、根据内部唤醒信号产生门控时钟使能信号和中断请求信号；
S403、根据门控时钟使能信号、门控时钟寄控制存器状态和睡眠状态输出系统时钟信号；
S404、将门控时钟控制寄存器配置为有效状态，并产生中断退出信号输出到给MCU。
需要说明地是，本实施例中，MCU睡眠和唤醒都是通过门控时钟来实现的，门控时钟关闭时MCU进入睡眠状态，打开门控时钟时MCU开始工作。当MCU需要进入睡眠状态时，MCU只需要发出睡眠指令，就可以马上进入睡眠状态。为了保证唤醒的安全性，避免外部唤醒信号的干扰，唤醒过程相对比较复杂，同时满足上述条件时MCU才会开始正常工作。
实施例五
如图5是本发明优选实施例提供的一种SOC芯片的MCU唤醒方法的流程图，
S501、接收外部唤醒信号；
S502、判断外部唤醒信号是否满足唤醒要求，如果不满足唤醒要求，则执行步骤S503；如果满足唤醒要求，则执行步骤S504；
其中，满足唤醒要求的外部唤醒信号应该为持续一段时间的高电平或者低电平信号。
S503、舍弃本次唤醒信号，结束流程；
S504、产生内部唤醒信号；
S505、根据内部唤醒信号产生门控时钟使能信号和中断请求信号；
S506、根据门控时钟使能信号、门控时钟寄控制存器状态和睡眠信号状态输出系统时钟信号；
S507、将门控时钟控制寄存器配置为有效状态，产生内部唤醒信号清除信号，并产生中断退出信号输出到给MCU。
S508、清除内部唤醒信号。
具体来说，外部唤醒信号为MCU外部的单一唤醒信号，外部唤醒信号检测模块对接收到的外部唤醒信号进行分析，如果本次外部唤醒信号不满足要求，则舍弃本次唤醒请求，MCU不会被唤醒，如果本次外部唤醒信号满足要求，则外部唤醒信号检测模块根据外部唤醒信号产生某个电平的内部唤醒信号，并维持这个电平，然后这个内部唤醒信号会作为门控时钟的使能信号来打开门控时钟，同时作为MCU的中断请求输入信号，当MCU工作时钟打开以后就可以检测到中断请求，然后MCU进入中断服务程序，在中断服务程序里面软件配置门控时钟控制寄存器为有效状态，然后产生维持某个电平一段时间的内部唤醒信号清除信号，用来清除内部唤醒信号，由于门控时钟控制寄存器已经处于有效状态，所以门控时钟会保持为打开状态直到下次睡眠开始。
本发明实施例提供的SOC芯片的MCU唤醒装置和方法，采用单一信号唤醒MCU，但是外部单一信号不直接用来唤醒MCU，而经过外部唤醒信号检测模块滤除假的唤醒信号，然后利用检测到的真实唤醒信号来产生系统中断，最后在中断处理程序模块里面彻底唤醒MCU，避免了外部干扰信号产生的错误唤醒动作。不管用于芯片内部唤醒还是外部唤醒，都简单可靠，既保证了唤醒的安全性，又避免额外的唤醒，更加有效地降低系统功耗。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明，比如作为一个实施例的特征可用于另一实施例而得到又一实施例。凡在运用本发明的技术构思之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种SOC芯片的MCU唤醒装置，其特征在于，该装置包括：外部唤醒信号检测模块、中断请求产生模块、中断服务程序模块以及门控时钟，其中：
所述外部唤醒信号检测模块，用于检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号，输出到所述中断请求产生模块；
所述中断请求产生模块，用于接收到内部唤醒信号后，产生门控时钟使能信号输出到所述门控时钟，产生中断请求信号输出到所述中断服务程序模块；
所述门控时钟，根据门控时钟使能信号、睡眠信号状态和寄存器配置信号状态输出系统时钟到中断请求产生模块和所述MCU；
所述中断服务程序模块，用于接收到中断请求信号后，将门控时钟控制寄存器配置为有效状态，并产生中断退出信号输出到给MCU。
2.根据权利要求1所述的SOC芯片的MCU唤醒装置，其特征在于，所述中断服务程序模块，还用于产生内部唤醒信号清除信号输出到外部唤醒信号检测模块；相应地，所述外部唤醒信号检测模块还用于接收到所述中断服务程序模块输出的内部唤醒信号清除信号后，清除内部唤醒信号。
3.根据权利要求1或2所述的SOC芯片的MCU唤醒装置，其特征在于，所述有效的外部唤醒信号是指持续预定的时间段的高电平或者低电平信号。
4.根据权利要求3所述的SOC芯片的MCU唤醒装置，其特征在于，所述外部唤醒信号检测模块包括计数器、比较器和复位器，其中：
所述计数器，用于在检测时钟的激励下对外部唤醒信号进行采样和计数，将计数值输出到比较器；
所述比较器，用于接收所述计数器的计数值，并比较所述计数值和预定的门限值，当计数器的计数值大于或等于预定的门限值时，输出内部唤醒信号，否则不输出内部唤醒信号；
所述复位器，用于接收外部唤醒信号、内部唤醒信号和内部唤醒信号清除信号，当内部唤醒信号清除信号有效、或者外部唤醒信号和内部唤醒信号都无效时，输出有效的计数器复位信号到所述计数器，否则输出无效的计数器复位信号到所述计数器。
5.根据权利要求4所述的SOC芯片的MCU唤醒装置，其特征在于，所述计数器具体用于：当计数器复位信号有效时，计数值为零；当计数器复位信号无效时，每当检测时钟在上升沿检测到外部唤醒信号有效时，计数值递增1。
6.根据权利要求1或2所述的SOC芯片的MCU唤醒装置，其特征在于，所述中断请求产生模块包括：使能信号产生单元、同步单元和跳变沿检测单元，其中：
所述使能信号产生单元，用于接收内部唤醒信号，根据内部唤醒信号的有效电平，产生门控时钟使能信号；
所述同步单元，用于接收系统时钟和内部唤醒信号，将内部唤醒信号同步到系统时钟域，输出内部唤醒信号同步信号到跳变沿检测单元；
所述跳变沿检测单元，用于检测到内部唤醒信号同步信号的跳变沿后，输出中断请求信号。
7.根据权利要求6所述的SOC芯片的MCU唤醒装置，其特征在于，所述使能信号产生单元具体用于：如果内部唤醒信号的有效电平为高电平，则门控时钟使能信号为内部唤醒信号，否则门控时钟使能信号为内部唤醒信号的相反值。
8.根据权利要求6所述的SOC芯片的MCU唤醒装置，其特征在于，所述同步单元具体用于：当在系统时钟的上升沿时，采样内部唤醒信号并更新内部唤醒信号同步信号，当没有系统时钟时，内部唤醒信号同步信号保持不变。
9.一种SOC芯片的MCU唤醒方法，其特征在于，该方法包括：
检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号；
根据内部唤醒信号产生门控时钟使能信号和中断请求信号；
根据门控时钟使能信号、门控时钟寄控制存器状态和睡眠信号状态输出系统时钟信号；
将门控时钟控制寄存器配置为有效状态，并产生中断退出信号输出到给MCU。
10.根据权利要求9所述的SOC芯片的MCU唤醒方法，其特征在于，所述检测到有效的外部唤醒信号后产生内部唤醒信号进一步包括：
接收外部唤醒信号；
判断所述外部唤醒信号是否满足唤醒要求，如果不满足唤醒要求，则舍弃本次唤醒信号，结束流程；如果满足唤醒要求，产生内部唤醒信号。
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