CN103605539A - 单片机系统时钟频率控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单片机系统时钟频率控制方法。该方法通过在单片机系统上电启动后，先控制该单片机系统以一个较低的时钟频率运行，在该单片机系统的工作电压稳定后，再控制该单片机系统以正常的时钟频率运行，有效避免了启动过程中因短时消耗电流过大导致的电压突降引起的系统紊乱死机，同时有效节省了开机功耗。本发明还提供一种单片机系统时钟频率控制系统。

Description

单片机系统时钟频率控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种单片机处理技术，特别涉及一种单片机系统时钟频率控制方法及系统。

背景技术

众所周知，单片机系统是一种集成电路芯片系统，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的处理器、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。例如，手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机系统。因此，单片机系统的各方面性能的提升显得越来越紧要。

然而，现有的单片机系统在上电启动后，该单片机系统即以一个正常的工作时钟频率运行，这种一开机启动即以正常工作时钟频率运行的启动过程中，因电流不稳，容易出现短时消耗电流过大的现象，这种现象会导致电压突降，进而引起该单片机系统的系统紊乱死机，同时，出现短时消耗电流过大的现象会大大增加该单片机系统的开机功耗。

发明内容

本发明的一个主要目的是提供一种单片机系统时钟频率控制方法，以在单片机系统上电启动后，避免启动过程中因短时消耗电流过大导致的电压突降引起的系统紊乱死机，同时节省开机功耗。

此外，本发明还提供一种单片机系统时钟频率控制系统，以在单片机系统上电启动后，避免启动过程中因短时消耗电流过大导致的电压突降引起的系统紊乱死机，同时节省开机功耗。

一种单片机系统时钟频率控制方法，适用于带有时钟电路和电压检测电路的单片机系统，该方法包括：在该单片机系统上电启动后，控制该时钟电路以预设第一时钟频率产生时钟信号；控制该电压检测电路侦测该单片机系统的工作电压；根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定；在该单片机系统的工作电压已稳定时，控制该时钟电路以预设第二时钟频率产生时钟信号，其中，预设第二时钟频率大于预设第一时钟频率。

优选地，所述控制该电压检测电路侦测该单片机系统的工作电压的步骤包括：每经过一个预设第一侦测周期，控制该电压检测电路侦测一次该单片机系统的工作电压；或者每经过一个预设第一侦测周期，即启动一次该单片机系统工作电压的侦测过程，在该侦测过程中，每经过一个预设第二侦测周期，控制该电压检测电路侦测一次该单片机系统的工作电压。

优选地，所述根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定的步骤包括：分析连续侦测的两个工作电压的差值是否大于预设阀值；在连续侦测的两个工作电压的差值小于或者等于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

优选地，所述根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定的步骤包括：每侦测预设数量的工作电压后，按照侦测的先后顺序，以两个连续侦测的工作电压为一组，将侦测的工作电压分组，并计算各个分组的工作电压的差值；在计算的每一个差值都小于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

优选地，所述根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定的步骤包括：每侦测一个工作电压，计算一次当前侦测的工作电压与前一次侦测的工作电压的差值；在连续计算的预设数量的差值中，每一个差值都小于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

一种单片机系统时钟频率控制系统，适用于带有时钟电路和电压检测电路的单片机系统，该系统包括：时钟控制模块，用于在单片机系统上电启动后，控制该时钟电路以预设第一时钟频率产生时钟信号；电压检测模块，用于控制该电压检测电路侦测该单片机系统的工作电压；电压分析模块，用于根据该电压检测模块侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定；时钟控制模块，还用于在该电压分析模块确定该单片机系统的工作电压已稳定时，控制该时钟电路以预设第二时钟频率产生时钟信号，其中，预设第二时钟频率大于预设第一时钟频率。

优选地，所述电压检测模块用于：每经过一个预设第一侦测周期，控制该电压检测电路侦测一次该单片机系统的工作电压；或者每经过一个预设第一侦测周期，即启动一次该单片机系统工作电压的侦测过程，在该侦测过程中，每经过一个预设第二侦测周期，控制该电压检测电路侦测一次该单片机系统的工作电压。

优选地，所述电压分析模块用于：分析连续侦测的两个工作电压的差值是否大于预设阀值；在连续侦测的两个工作电压的差值小于或者等于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

优选地，所述电压分析模块用于：每侦测预设数量的工作电压后，按照侦测的先后顺序，以两个连续侦测的工作电压为一组，将侦测的工作电压分组，并计算各个分组的工作电压的差值；在计算的每一个差值都小于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

优选地，所述电压分析模块用于：每侦测一个工作电压，计算一次当前侦测的工作电压与前一次侦测的工作电压的差值；在连续计算的预设数量的差值中，每一个差值都小于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

相较现有技术，本发明通过在单片机系统上电启动后，先控制该单片机系统以一个较低的时钟频率运行，在该单片机系统的工作电压稳定后，再控制该单片机系统以正常的时钟频率运行，有效避免了启动过程中因短时消耗电流过大导致的电压突降引起的系统紊乱死机，同时有效节省了开机功耗。

附图说明

图1为本发明单片机系统较佳实施例的硬件架构图。

图2为图1中单片机系统时钟频率控制系统较佳实施例的功能模块图。

图3为本发明单片机系统时钟频率控制方法较佳实施例的具体实施流程图。

图4为图3中步骤S11第一实施例的细化流程图。

图5为图3中步骤S11第二实施例的细化流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

如图1所示，为本发明单片机系统较佳实施例的硬件架构图。该单片机系统1包括处理单元10、存储单元20、时钟电路30、电压检测电路31及时钟频率控制系统21。

该存储单元20，用于存储该时钟频率控制系统21及该时钟频率控制系统21的运行数据。

该处理单元10，用于调用并执行该时钟频率控制系统21，以基于所述时钟电路30及电压检测电路31，控制该单片机系统1上电启动后的时钟频率。

如图2所示，为图1中单片机系统时钟频率控制系统较佳实施例的功能模块图。该时钟频率控制系统21包括电压检测模块210、电压分析模块211及时钟控制模块212。

该时钟控制模块212，用于在该单片机系统1上电启动后，控制时钟电路30以预设第一时钟频率f1产生时钟信号（即控制该单片机系统1以预设第一时钟频率f1运行）。

该电压检测模块210，用于控制该电压检测电路31侦测该单片机系统1的工作电压。

该电压分析模块211，用于根据该电压检测模块210侦测的工作电压，分析确定该单片机系统1的工作电压是否已稳定。

该时钟控制模块212，还用于在该电压分析模块211确定该单片机系统1的工作电压已稳定时，控制时钟电路30以预设第二时钟频率f2产生时钟信号（即控制该单片机系统1以预设第二时钟频率f2运行），其中，f2大于f1，f2代表该单片机系统1运行的正常频率。

需要说明的是：该时钟控制模块212控制时钟电路30以预设第一时钟频率f1（低于正常频率f2）产生时钟信号，即相当于控制该单片机系统1以低功耗模式运行。

进一步地，该电压检测模块210控制该电压检测电路31侦测该单片机系统1的工作电压的方式有多种，以下示例性的给出两种侦测方式，本领域的技术人员当知，下述示例性的两种侦测方式并不限定该电压检测模块210只能以下述两种侦测方式，来控制该电压检测电路31侦测该单片机系统1的工作电压，也就是说，下述两种侦测方式是非穷举性的示例：

示例性的侦测方式一：该电压检测模块210每经过一个预设第一侦测周期（例如，0.8秒、1秒、1.3秒、3秒等），侦测一次该单片机系统1的工作电压。本实施例优选该侦测方式一，因为该方式一减少了侦测周期的控制环节，减少了运算，节省了系统资源开销；

示例性的侦测方式二：该电压检测模块210每经过一个预设第一侦测周期（例如，0.8秒），即启动一次该单片机系统1工作电压的侦测过程，在该侦测过程中，每经过一个预设第二侦测周期（例如，0.3秒），侦测一次该单片机系统1的工作电压。

进一步地，该电压分析模块211分析确定该单片机系统1的工作电压是否已稳定的方式有多种，以下示例性的给出三种分析方式，本领域的技术人员当知，下述示例性的三种分析方式并不限定该电压分析模块211只能以下述三种分析方式，来分析确定该单片机系统1的工作电压是否已稳定，也就是说，下述三种分析方式是非穷举性的示例：

示例性的分析方式一：该电压分析模块211分析连续侦测的两个工作电压的差值是否大于预设阀值；在连续侦测的两个工作电压的差值小于或者等于预设阀值时，该电压分析模块211确定该单片机系统1的工作电压已稳定；

示例性的分析方式二：每侦测预设数量（该预设数量大于2）的工作电压后，该电压分析模块211按照侦测的先后顺序，以两个连续侦测的工作电压为一组，将侦测的工作电压分组（例如，预设数量为4，连续侦测的工作电压为A、B、C、D，则A和B为一组，B和C为一组，C和D为一组；或者，A和B为一组，C和D为一组），并计算各个分组的工作电压的差值；在计算的每一个差值都小于预设阀值时，该电压分析模块211确定该单片机系统1的工作电压已稳定；

示例性的分析方式三：每侦测一个工作电压，该电压分析模块211计算一次当前侦测的工作电压与前一次侦测的工作电压的差值；在连续计算的预设数量（该预设数量大于1）的差值中，每一个差值都小于预设阀值时，该电压分析模块211确定该单片机系统1的工作电压已稳定。

需要说明的是，本实施例优选上述分析方式二或者分析方式三，因为这两种分析方式都是以多个差值来分析该单片机系统1的电压稳定性的，因此，分析的准确性更高，进而对该单片机系统1上电启动后的时钟频率的控制更精确。

如图3所示，为本发明单片机系统时钟频率控制方法较佳实施例的具体实施流程图。

需要强调的是：图3所示流程图仅为一个较佳实施例，本领域的技术人员当知，任何围绕本发明思想构建的实施例都不应脱离于如下技术方案涵盖的范围：

在该单片机系统1上电启动后，控制该单片机系统1以预设第一时钟频率f1运行；侦测该单片机系统1的工作电压；根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统1的工作电压是否已稳定；在该单片机系统1的工作电压已稳定时，控制该单片机系统1以预设第二时钟频率f2运行。

以下是结合图1及图2所示的实施例，逐步实现该单片机系统1上电启动后时钟频率的控制的内容。

步骤S10，该时钟控制模块212在该单片机系统1上电启动后，控制时钟电路30以预设第一时钟频率f1产生时钟信号（即控制该单片机系统1以预设第一时钟频率f1运行）。

步骤S11，该电压检测模块210控制该电压检测电路31侦测该单片机系统1的工作电压，且该电压分析模块211根据该电压检测模块210侦测的工作电压，分析确定该单片机系统1的工作电压是否已稳定。

步骤S12，该时钟控制模块212在该电压分析模块211确定该单片机系统1的工作电压已稳定时，控制时钟电路30以预设第二时钟频率f2产生时钟信号（即控制该单片机系统1以预设第二时钟频率f2运行），其中，f2大于f1，f2代表该单片机系统1运行的正常频率。

按照图3所示的方法，在该单片机系统1上电启动后，该单片机系统1即以一个较低的时钟频率运行，避免了启动过程中因短时消耗电流过大导致的电压突降引起的系统紊乱死机，且有效节省了开机功耗。

需要强调的是，上述步骤S11有多个实施例的细化流程，例如，图4所示的第一实施例的细化流程，图5所示的第二实施例的细化流程，以及下述未以例图示出的第三实施例的细化流程。

如图4所示，为图3中步骤S11第一实施例的细化流程图。

步骤S110，该电压检测模块210每经过一个预设第一侦测周期，侦测一次该单片机系统1的工作电压。

步骤S111，该电压分析模块211分析连续侦测的两个工作电压的差值是否大于预设阀值。

在连续侦测的两个工作电压的差值小于或者等于预设阀值时，转入执行下述步骤S112，或者，在连续侦测的两个工作电压的差值大于预设阀值时，转入执行上述步骤S110。

步骤S112，该电压分析模块211确定该单片机系统1的工作电压已稳定。

在本发明的其他实施例中，上述步骤S110还可以替换为：该电压检测模块210每经过一个预设第一侦测周期，即启动一次该单片机系统1工作电压的侦测过程，在该侦测过程中，每经过一个预设第二侦测周期，侦测一次该单片机系统1的工作电压。

如图5所示，为图3中步骤S11第二实施例的细化流程图。

步骤S120，该电压检测模块210每经过一个预设第一侦测周期，侦测一次该单片机系统1的工作电压。

步骤S121，每侦测一个工作电压，该电压分析模块211计算一次当前侦测的工作电压与前一次侦测的工作电压的差值。

步骤S122，该电压分析模块211分析连续计算的预设数量（该预设数量大于1）的差值中，每一个差值是否都小于预设阀值。

在连续计算的预设数量的差值中，每一个差值都小于预设阀值时，转入执行下述步骤S123，或者，在连续计算的预设数量的差值中，有差值大于或等于预设阀值时，返回执行上述步骤S120。

步骤S123，该电压分析模块211确定该单片机系统1的工作电压已稳定。

在本发明的其他实施例中，上述步骤S110还可以替换为：该电压检测模块210每经过一个预设第一侦测周期，即启动一次该单片机系统1工作电压的侦测过程，在该侦测过程中，每经过一个预设第二侦测周期，侦测一次该单片机系统1的工作电压。

对本领域的技术人员来说，参照上述的发明思想，图3中步骤S11还可以有其他实施例的细化流程，例如，下述未以例图示出的第三实施例的细化流程。

图3中步骤S11第三实施例的细化流程包括步骤：一、该电压检测模块210每经过一个预设第一侦测周期，侦测一次该单片机系统1的工作电压；二、每侦测预设数量（该预设数量大于2）的工作电压后，该电压分析模块211按照侦测的先后顺序，以两个连续侦测的工作电压为一组，将侦测的工作电压分组，并计算各个分组的工作电压的差值；三、该电压分析模块211分析计算的每一个差值是否都小于预设阀值；四、在计算的每一个差值都小于预设阀值时，该电压分析模块211确定该单片机系统1的工作电压已稳定。

在本发明的其他实施例中，上述步骤一还可以替换为：该电压检测模块210每经过一个预设第一侦测周期，即启动一次该单片机系统1工作电压的侦测过程，在该侦测过程中，每经过一个预设第二侦测周期，侦测一次该单片机系统1的工作电压。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种单片机系统时钟频率控制方法，适用于带有时钟电路和电压检测电路的单片机系统，其特征在于，该方法包括：

在该单片机系统上电启动后，控制该时钟电路以预设第一时钟频率产生时钟信号；

控制该电压检测电路侦测该单片机系统的工作电压；

根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定；

在该单片机系统的工作电压已稳定时，控制该时钟电路以预设第二时钟频率产生时钟信号，其中，预设第二时钟频率大于预设第一时钟频率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制该电压检测电路侦测该单片机系统的工作电压的步骤包括：

每经过一个预设第一侦测周期，控制该电压检测电路侦测一次该单片机系统的工作电压；或者

每经过一个预设第一侦测周期，即启动一次该单片机系统工作电压的侦测过程，在该侦测过程中，每经过一个预设第二侦测周期，控制该电压检测电路侦测一次该单片机系统的工作电压。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定的步骤包括：

分析连续侦测的两个工作电压的差值是否大于预设阀值；

在连续侦测的两个工作电压的差值小于或者等于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定的步骤包括：

每侦测预设数量的工作电压后，按照侦测的先后顺序，以两个连续侦测的工作电压为一组，将侦测的工作电压分组，并计算各个分组的工作电压的差值；

在计算的每一个差值都小于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定的步骤包括：

每侦测一个工作电压，计算一次当前侦测的工作电压与前一次侦测的工作电压的差值；

在连续计算的预设数量的差值中，每一个差值都小于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

6.一种单片机系统时钟频率控制系统，适用于带有时钟电路和电压检测电路的单片机系统，其特征在于，该系统包括：

时钟控制模块，用于在单片机系统上电启动后，控制该时钟电路以预设第一时钟频率产生时钟信号；

电压检测模块，用于控制该电压检测电路侦测该单片机系统的工作电压；

电压分析模块，用于根据该电压检测模块侦测的工作电压，分析确定该单片机系统的工作电压是否已稳定；

时钟控制模块，还用于在该电压分析模块确定该单片机系统的工作电压已稳定时，控制该时钟电路以预设第二时钟频率产生时钟信号，其中，预设第二时钟频率大于预设第一时钟频率。

7.如权利要求6所述的单片机系统时钟频率控制系统，其特征在于，所述电压检测模块用于：

每经过一个预设第一侦测周期，控制该电压检测电路侦测一次该单片机系统的工作电压；或者

每经过一个预设第一侦测周期，即启动一次该单片机系统工作电压的侦测过程，在该侦测过程中，每经过一个预设第二侦测周期，控制该电压检测电路侦测一次该单片机系统的工作电压。

8.如权利要求6或7所述的单片机系统时钟频率控制系统，其特征在于，所述电压分析模块用于：

分析连续侦测的两个工作电压的差值是否大于预设阀值；

在连续侦测的两个工作电压的差值小于或者等于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

9.如权利要求6或7所述的单片机系统时钟频率控制系统，其特征在于，所述电压分析模块用于：

每侦测预设数量的工作电压后，按照侦测的先后顺序，以两个连续侦测的工作电压为一组，将侦测的工作电压分组，并计算各个分组的工作电压的差值；

在计算的每一个差值都小于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

10.如权利要求6或7所述的单片机系统时钟频率控制系统，其特征在于，所述电压分析模块用于：

每侦测一个工作电压，计算一次当前侦测的工作电压与前一次侦测的工作电压的差值；

在连续计算的预设数量的差值中，每一个差值都小于预设阀值时，确定该单片机系统的工作电压已稳定。

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