CN105320015A - 一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法和装置 - Google Patents
一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105320015A CN105320015A CN201410242745.9A CN201410242745A CN105320015A CN 105320015 A CN105320015 A CN 105320015A CN 201410242745 A CN201410242745 A CN 201410242745A CN 105320015 A CN105320015 A CN 105320015A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- excess temperature
- warning
- overheat protector
- over
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Emergency Alarm Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于微控制器的过温预警和过温保护装置，包括：微控制器内核；过温检测系统，包括过温预警模块和过温保护模块，用于检测微控制器内核的温度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈值，从而相应地发出过温保护标志和/或过温预警标志；外部中断系统，用于响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入口，可通过中断入口关闭外设。本发明提供了一种满足汽车电子可靠性需求的过温保护装置和方法。解决芯片在长时间工作或在高温环境下由于散热不良导致局部过热会造成系统失效，强迫系统进行中断处理，配置系统工作模式，避免对安全造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及数字电路应用领域，具体地说涉及可靠性设计中过温检测保护电路设计方法与硬件实现。
背景技术
目前，汽车上使用的电子产品正逐渐的增多，汽车电子芯片经常工作于高温、低温、灰尘、油污、震动和各类电磁干扰的工作环境中，且其性能直接关系到车辆性能和人身安全问题，这对汽车电子芯片的可靠性提出了严格的要求和标准。汽车电子行业标准AEC-Q-100等级1要求温度范围为-40-125℃，这不但要求有特定的工艺设计库文件作为基础，而且要在系统和电路的设计上采用一些适应于极限温度的设计措施以及对过温保护的技术手段。高可靠性是汽车半导体芯片区别于消费类芯片的显著特征。过温保护是提高汽车电子可靠性的重要措施。
汽车电子协会(AEC)1994年制定“基于失效机制的集成电路应力测试认证”包含12类测试组，分别针对ESD、IO、封装、存储器等各部分的失效检测。经过10多年的发展，AEC-Q-100已经成为汽车电子系统的通用标准。AEC-Q100规定了芯片应力测试的标准，汽车级芯片的温度需满足以下规范：Grade0：-40-150℃-PowerTrain；Grade1：-40-125℃-PowerTrainChassis；Grade2：-40-105℃-BodyControl；Grade3：-40-85℃-BodyInfotainment；Grade4：-40-70℃。如何有效的实现过温预警，避免芯片在长时间工作或在高温环境下由于散热不良导致局部过热而造成系统失效，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种满足汽车电子可靠性需求的过温保护装置和方法。解决芯片在长时间工作或在高温环境下由于散热不良导致局部过热会造成系统失效，强迫系统进行中断处理，配置系统工作模式，避免对安全造成影响影响。具体的，该装置包括：
微控制器内核；
过温检测系统，包括过温预警模块和过温保护模块，用于检测微控制器内核的温度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈值，从而相应地发出过温保护标志和/或过温预警标志；
外部中断系统，用于响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入口，可通过中断入口关闭外设。
其中，所述过温检测系统通过温敏电阻将温度值转化为温度的电压当量，输出数据输出大于过温预警阈值数据而且小于过温保护阈值数据时，输出过温预警标志；当输出数据输出大于过温保护阈值数据时，输出过温保护标志。
相应的，本发明还提供了一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法，其中包括如下步骤：
检测微控制器内核的温度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈值；
根据判断相应地发出过温保护标志和/或过温预警标志；
响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入口；
通过中断入口关闭外设。
所述微控制器处于以下三种状态之一，包括：
正常工作状态；
过温预警状态，即电路在微处理器温度达到过温预警阈值后，发出中断，系统响应中断，可通过中断入口进入外部中断系统；
过温保护状态，即电路在微处理器温度达到过温保护阈值后，发出中断，将系统置于停止工作模式。
其中，当系统进入过温预警状态后，过温检测保护系统记录此时温度状态为过温预警状态；当系统已经处于过温预警状态时，过温预警机制功能解除，此时即使温度高于预警阈值，也不会产生中断。
其中，当系统进入过温保护态后，过温检测保护系统记录此时温度状态为过温保护状态；当过系统处于过温保护状态时，芯片为停止模式；当芯片温度下降至过温预警阈值以下后，过温保护电路发出常温信号，芯片恢复正常工作模式。
其中，所述过温检测电路中的过温预警中断和过温保护中断均可以使能或禁止；温度由过温恢复到正常发出的常温信号产生的中断是不能禁止的。
本发明提供的用于过温保护的设计方法，拥有过温预警和过温保护两级预警机制，对面向车身控制8位MCU进行复位保护，满足汽车电子对高可靠性的要求。其中，过温预警机制提供中断入口，用户可通过响应中断程序，灵活配置系统工作状态；过温预警中断可以使能或禁止，可根据系统具体需求进行灵活设置。过温保护机制提供中断入口，系统自动进入停止模式，最大程度的减小功耗；而且过温保护中断可以使能或禁止，可根据系统具体需求进行灵活设置。本发明通过常温信号产生中断，简单、有效地唤醒机制，同时确保温度在正常范围，才能将系统从停止模式中唤醒。本发明提供的过温保护设计方案和硬件实现可广泛地应用于微控制器，尤其是对可靠性要求高的应用领域的复位保护。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为根据本发明的过温检测保护系统硬件实现装置；
图2为根据本发明的一个实施例中的过温检测保护系统硬件平台；
图3为根据本发明的过温检测保护系统。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。
本发明提供了一种满足汽车电子可靠性需求的过温保护装置和方法。具体的，如图1所示，该装置包括：
微控制器内核；过温检测系统，包括过温预警模块和过温保护模块，用于检测微控制器内核的温度，并判断是否发出过温保护标志和/或过温预警标志；外部中断系统，用于在系统产生中断入口后，使用户通过中断入口关闭外设；欠压检测系统，用于检测系统电压；复位系统，用于系统复位。
相应的，本发明还提供了一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法，其中包括如下步骤：
检测微控制器内核的温度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈值；
根据判断相应地发出过温保护标志和/或过温预警标志；
响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入口；
通过中断入口关闭外设。
所述微控制器处于以下三种状态之一，包括：
正常工作状态；
过温预警状态，即电路在微处理器温度达到过温预警阈值后，发出中断，系统响应中断，可通过中断入口进入外部中断系统；
过温保护状态，即电路在微处理器温度达到过温保护阈值后，发出中断，将系统置于停止工作模式。
其中，当系统进入过温保护态后，过温检测保护系统记录此时温度状态为过温保护状态；当过系统处于过温保护状态时，芯片为停止模式；当芯片温度下降至过温预警阈值以下后，过温保护电路发出常温信号，芯片恢复正常工作模式。
其中，所述过温检测电路中的过温预警中断和过温保护中断均可以使能或禁止；温度由过温恢复到正常发出的常温信号产生的中断是不能禁止的。
其中，温度检测系统通过温敏电阻将温度值转化为温度的电压当量，通过ADC采样输出8bit数据，当这8bit的数据输出大于过温检测保护系统过温预警阈值寄存器中的数据，而且小于过温检测保护系统过温保护阈值寄存器中的数据，输出过温预警标志；当这8bit的数据输出大于过温检测保护系统过温保护阈值寄存器中的数据，输出过温保护标志。
当过温检测保护系统采样到过温预警标志，且当前系统温度状态为正常状态，系统产生中断，同时设置系统温度状态寄存器，记录当前温度状态为过温预警状态，系统响应中断。此时用户可通过中断入口，选择性的关闭一系列外设模块，降低系统功耗。当系统已经处于过温预警状态，过温预警机制功能解除，这时即使温度高于预警阈值，也不会产生中断。
当过温检测保护系统采样到过温保护标志，且当前系统温度状态为正常状态或过温预警状态，系统产生中断，进入停止工作模式，同时设置系统温度状态寄存器，记录当前温度状态为过温保护状态。除了电压、温度保护、外部中断等监控模块，系统自动关闭其他模块。这时当温度下降至预警阈值以下，过温保护电路发出常温信号产生中断，将系统从停止模式中唤醒，过温检测保护系统记录此时温度状态为正常状态。
过温检测系统的设置由系统中HTDSC寄存器决定，该寄存器设置了过温检测系统的使能，过温预警中断使能，过温检测模块的状态等信息。过温检测系统相关寄存器为受保护寄存器，在寄存器受保护期间，写操作被禁止，但读操作可以执行。
本发明提供的用于过温保护的设计方法，拥有过温预警和过温保护两级预警机制，对面向车身控制8位MCU进行复位保护，满足汽车电子对高可靠性的要求。其中，过温预警机制提供中断入口，用户可通过响应中断程序，灵活配置系统工作状态；过温预警中断可以使能或禁止，可根据系统具体需求进行灵活设置。过温保护机制提供中断入口，系统自动进入停止模式，最大程度的减小功耗；而且过温保护中断可以使能或禁止，可根据系统具体需求进行灵活设置。本发明通过常温信号产生中断，简单、有效地唤醒机制，同时确保温度在正常范围，才能将系统从停止模式中唤醒。本发明提供的过温保护设计方案和硬件实现可广泛地应用于微控制器，尤其是对可靠性要求高的应用领域的复位保护。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图2所示，本实施例中的过温检测电路为面向车身控制8位MCU过温保护系统，该平台采用DW-8051内核，采用16位地址总线，8位数据总线的方式，进行数据传输。过温预警阈值温度(WT)设置为105℃，而过温保护温度阈值(PT)设置为125℃。该系统基于8051内核，包括ADC、CAN、LIN、PWM等外设，一个32k的数据存储器，一个64k的程序存储器和256Byte的内部ram。内核通过访问特殊功能寄存器sfr，控制外设的工作状态，通过存储器地址和数据线读写数据和程序存储器，通过iram地址和数据线读写内部ram。本系统包括电压检测系统(LVD)、过温检测系统(OTD)以及相关的fail-safe系统。
本实例过程包括过温预警(OTW：OverTemperatureWarning)和过温保护(OTP：OverTemperatureProtection)两级预警机制，以下就这两种预警机制结合硬件平台进行说明。
请参阅图3，过温检测保护系统工作机制如下所述：
步骤一：配置以下寄存器，使能过温预警中断、过温保护中断，同时设定过温预警阈值温度(WT)105℃的电压等效值，过温保护温度阈值(PT)125℃的电压等效值。过温检测系统相关寄存器为受保护寄存器，避免数据遭到无意或恶意的篡改，增强了系统的可靠性。在寄存器受保护期间，写操作被禁止，但读操作可以执行。
过温检测保护控制状态寄存器：
过温检测保护电压值设定寄存器：
步骤二：利用温敏电阻组成的分压网络，同时经过参数匹配，输出当前环境温度的电压当量值；
步骤三：集成专用8bitADC，可编程采样频率，采样步骤二输出电压当量值，输出8bit数据；
步骤四：步骤三输出的8bit数据与过温预警电压配置寄存器比较，前者大于后者，表示当前温度值大于过温预警阈值温度，产生过温预警标志，过温预警标志OTWF位，置“1”，改位通过写“1”，实现清“0”；
步骤五：若过温预警的中断使能位OTWIE位，为“1”，则表示过温预警中断使能，产生中断标志，同时过温保护状态寄存器HTSTATUS，置为“2’b01”；
步骤六：系统通过过温预警中断入口，执行中断程序，选择性的关闭一系列外设模块，降低系统功耗；
步骤七：系统退出中断程序，返回正常工作状态，此时若温度仍然高于过温预警阈值温度，由于过温检测保护系统记录此时温度状态为过温预警状态，过温预警机制功能解除，这时即使温度高于预警阈值(WT：WarningThreshold)，也不会产生中断；
步骤八：若即使关闭了某些功能模块，芯片温度仍然继续上升，步骤三输出的8bit数据与过温保护电压配置寄存器比较，前者大于后者，表示当前温度值大于过温保护阈值温度，产生过温保护标志，过温保护标志OTPF位，置“1”，改位通过写“1”，实现清“0”；
步骤九：过温保护的中断使能位OTPIE位，为“1”，则表示过温保护中断使能，产生中断标志，同时过温保护状态寄存器HTSTATUS，置为“2’b10”；
步骤十：系统通过过温保护中断入口，进入停止工作模式(StopMode)
除了电压、温度保护、外部中断等监控模块，系统自动关闭其他模块；
步骤十一：系统一直保持停止工作模式(StopMode)，直到温度下降至预警阈值(WT)以下后，过温保护电路发出(NT：NormalTemperature)中断，将系统从停止模式中唤醒，此时过温保护状态寄存器HTSTATUS，置为“2’b00”，系统回到正常工作状态。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
Claims (8)
1.一种基于微控制器的过温预警和过温保护装置，包括：
微控制器内核；
过温检测系统，包括过温预警模块和过温保护模块，用于检测微控制器内核的温度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈值，从而相应地发出过温保护标志和/或过温预警标志；
外部中断系统，用于响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入口，可通过中断入口关闭外设。
2.根据权利要求1所述的过温预警和过温保护装置，其特征在于，所述过温检测系统通过温敏电阻将温度值转化为温度的电压当量，输出数据输出大于过温预警阈值数据而且小于过温保护阈值数据时，输出过温预警标志；当输出数据输出大于过温保护阈值数据时，输出过温保护标志。
3.一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法，其中包括如下步骤：
检测微控制器内核的温度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈值；
根据判断相应地发出过温保护标志和/或过温预警标志；
响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入口；
通过中断入口关闭外设；
所述微控制器处于以下三种状态之一，包括：
正常工作状态；
过温预警状态，即电路在微处理器温度达到过温预警阈值后，发出中断，系统响应中断，可通过中断入口进入外部中断系统；
过温保护状态，即电路在微处理器温度达到过温保护阈值后，发出中断，将系统置于停止工作模式。
4.根据权利要求3所述的过温预警和过温保护方法，其特征在于，当系统进入过温预警状态后，过温检测保护系统记录此时温度状态为过温预警状态。
5.根据权利要求4所述的过温预警和过温保护方法，其特征在于，当系统已经处于过温预警状态时，过温预警机制功能解除，此时即使温度高于预警阈值，也不会产生中断。
6.根据权利要求3所述的过温预警和过温保护方法，其特征在于，当系统进入过温保护态后，过温检测保护系统记录此时温度状态为过温保护状态。
7.根据权利要求3所述的过温预警和过温保护方法，其特征在于，当系统处于过温保护状态时，微处理器为停止模式；当微处理器温度下降至过温预警阈值以下后，过温保护电路发出常温信号，微处理器恢复正常工作模式。
8.根据权利要求3所述的过温预警和过温保护方法，其特征在于，所述过温检测电路中的过温预警中断和过温保护中断均可以使能或禁止；温度由过温恢复到正常发出的常温信号产生的中断是不能禁止的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410242745.9A CN105320015A (zh) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410242745.9A CN105320015A (zh) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法和装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105320015A true CN105320015A (zh) | 2016-02-10 |
Family
ID=55247626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410242745.9A Pending CN105320015A (zh) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105320015A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108490913A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-04 | 深圳市沃特沃德股份有限公司 | 控制车载系统温度的方法与装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1804741A (zh) * | 2005-12-12 | 2006-07-19 | 天津卡达克汽车高新技术公司 | 智能汽车车身网络控制系统装置及其方法 |
| CN101661422A (zh) * | 2008-08-29 | 2010-03-03 | 佛山市顺德区汉达精密电子科技有限公司 | 硬盘过温保护装置及硬盘过温保护方法 |
| US20100259313A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Guoxing Li | Circuits and methods for temperature detection |
| CN102412793A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | 飞虹高科股份有限公司 | 保护电路 |
| CN103020545A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-03 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种基于龙芯处理器的过温保护方法 |
| CN103176889A (zh) * | 2011-12-21 | 2013-06-26 | 伊姆西公司 | 用于设备过温保护的方法和装置 |
| CN103227491A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-31 | 湘潭大学 | 用于电动车锂电池组的数据采集和能量均衡控制装置及方法 |
| CN103309372A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-18 | 国家电网公司 | 一种具备在线测温功能的直流电源柜 |
-
2014
- 2014-06-03 CN CN201410242745.9A patent/CN105320015A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1804741A (zh) * | 2005-12-12 | 2006-07-19 | 天津卡达克汽车高新技术公司 | 智能汽车车身网络控制系统装置及其方法 |
| CN101661422A (zh) * | 2008-08-29 | 2010-03-03 | 佛山市顺德区汉达精密电子科技有限公司 | 硬盘过温保护装置及硬盘过温保护方法 |
| US20100259313A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Guoxing Li | Circuits and methods for temperature detection |
| CN102412793A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | 飞虹高科股份有限公司 | 保护电路 |
| CN103176889A (zh) * | 2011-12-21 | 2013-06-26 | 伊姆西公司 | 用于设备过温保护的方法和装置 |
| CN103020545A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-03 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种基于龙芯处理器的过温保护方法 |
| CN103227491A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-31 | 湘潭大学 | 用于电动车锂电池组的数据采集和能量均衡控制装置及方法 |
| CN103309372A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-18 | 国家电网公司 | 一种具备在线测温功能的直流电源柜 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108490913A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-04 | 深圳市沃特沃德股份有限公司 | 控制车载系统温度的方法与装置 |
| CN108490913B (zh) * | 2018-03-22 | 2020-12-22 | 深圳市沃特沃德股份有限公司 | 控制车载系统温度的方法与装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2015513664A (ja) | 電子デバイスの湿分への曝露を検知し反応するための装置、システム、及び方法 | |
| CN111670366B (zh) | 电压攻击检测电路和芯片 | |
| US9983245B2 (en) | Method and apparatus for recognizing a manipulation on an electrical line | |
| TW201422118A (zh) | 風扇控制電路 | |
| CN103176889A (zh) | 用于设备过温保护的方法和装置 | |
| US9158646B2 (en) | Abnormal information output system for a computer system | |
| CN105320015A (zh) | 一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法和装置 | |
| CN112000284A (zh) | 一种支持存储服务器硬盘保护的硬件系统及方法、程序 | |
| CN104808132A (zh) | 应用于集成电路的运作记录电路及其运作方法 | |
| CN104009267B (zh) | 一种信息处理方法及电子设备 | |
| US20140215273A1 (en) | Voltage testing device and method for cpu | |
| CN103543682A (zh) | 普通io口识别输入状态的方法及装置 | |
| CN106528311A (zh) | 嵌入式系统及其控制方法 | |
| CN110764952A (zh) | 可读存储介质、前装式etc电子标签及其防拆方法 | |
| EP1747437A1 (en) | Thermal protection for a vlsi chip through reduced c4 usage | |
| CN206459767U (zh) | 监控电路及电子设备的监控装置 | |
| EP4016349A1 (en) | Techniques for tamper detection and protection of a memory module | |
| CN105468495B (zh) | 复杂式可程序逻辑控制装置 | |
| CN113806828A (zh) | 一种开盖保护装置及方法 | |
| JP2021157808A (ja) | 制御装置の診断 | |
| CN210898496U (zh) | 电子电路和电子设备 | |
| JP6702780B2 (ja) | 保護回路自己診断装置及び保護回路診断方法 | |
| CN205656608U (zh) | 一种安全检测电路结构及含有该结构的芯片、芯片模块 | |
| CN212849830U (zh) | 一种行车记录仪保护装置 | |
| CN103311902B (zh) | 一种汽车电机控制器过流保护电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160210 |