CN106774633A - 一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置，包括非易失性存储器、配置信息加载模块、时钟与复位控制模块和微控制器内核，本发明提出一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置，用户可以根据不同应用场合的需要，以满足应用需要为前提，并且以节省的功耗为目的，选择不同MCU内核工作时钟频率，可以节省不必要的功耗。在MCU内核开始工作以后，通过关闭不需要再工作的逻辑的工作时钟，并且其复位信号保持为低电平复位状态，可以进一步节省不必要的功耗。

Description

一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置
技术领域
本发明涉及芯片技术领域，具体是一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置。
背景技术
MCU在电子产品中的应用非常广泛。MCU芯片中的时钟与复位模块是MCU芯片设计中一个重要的模块。
本发明提出一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的方案与装置。本发明通过对上电复位信号进行滤波，可以避免芯片在上电复位阈值电压点附近的不稳定导致芯片的工作发生异常。通过定时计数等待至微控制器芯片电压条件适合对NVM操作时，才开始从NVM模块中加载芯片配置信息。并且，在满足需要的工作时钟频率的前提下，通过将时钟单元的输出时钟进行16分频，降低从NVM模块中加载芯片配置信息逻辑过程的工作时钟频率，可以使加载芯片配置信息的过程更加可靠。用户可以根据应用场景的实际条件来进行配置MCU内核的复位释放时间，使MCU芯片能够可靠地开始工作。用户可以根据不同应用场合的需要，以满足应用需要为前提，并且以节省的功耗为目的，选择不同MCU内核工作时钟频率，可以节省不必要的功耗。在MCU内核开始工作以后，通过关闭不需要再工作的逻辑的工作时钟，并且其复位信号保持为低电平复位状态，可以进一步节省不必要的功耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置，包括非易失性存储器、配置信息加载模块、时钟与复位控制模块和微控制器内核，所述非易失性存储器分别连接配置信息加载模块和微控制器内核，配置信息加载模块还连接时钟与复位控制模块，时钟与复位控制模块还连接微控制器内核。
作为本发明的进一步方案：所述时钟与复位控制模块包括检测电路、滤波计数器、定时计数器、比较器C1、比较器C2和比较器C3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、通过对上电复位信号进行滤波，可以避免芯片在上电复位阈值电压点附近的不稳定导致芯片的工作发生异常。2、通过定时计数等待等待至微控制器芯片电压条件适合对NVM操作时，才开始从NVM模块中加载芯片配置信息。并且，在满足需要的工作时钟频率的前提下，通过将时钟单元的输出时钟进行16分频，降低从NVM模块中加载芯片配置信息逻辑过程的工作时钟频率，可以使加载芯片配置信息的过程更加可靠。3、用户可以根据应用场景的实际条件来进行配置MCU内核的复位释放时间，使MCU芯片能够可靠地开始工作。4、用户可以根据不同应用场合的需要，以满足应用需要为前提，并且以节省的功耗为目的，选择不同MCU内核工作时钟频率，可以节省不必要的功耗。在MCU内核开始工作以后，通过关闭不需要再工作的逻辑的工作时钟，并且其复位信号保持为低电平复位状态，可以进一步节省不必要的功耗。
附图说明：
图1为本发明的整体框图；
图2为时钟与复位控制模块的方框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置，包括非易失性存储器、配置信息加载模块、时钟与复位控制模块和微控制器内核，所述非易失性存储器分别连接配置信息加载模块和微控制器内核，配置信息加载模块还连接时钟与复位控制模块，时钟与复位控制模块还连接微控制器内核。
时钟与复位控制模块包括检测电路、滤波计数器、定时计数器、比较器C1、比较器C2和比较器C3。
本发明的工作原理是：微控制器内部包括微控制器内核(MCU_CORE)非易失性存储器(NVM)、代码选项加载控制模块(OPTION)、时钟与复位控制模块等组成部分。
非易失性存储器(NVM)：
NVM(non-volatile memory)为一种非易失性存储器，可以芯片在断电的时情况下，保持存储器中的内容不丢失。NVM用来存储MCU芯片配置信息以及作为用户程序的存储空间。
配置信息加载模块(OTPION)
MCU芯片的配置信息字是预先存储于MCU芯片内部的配置控制信息。当MCU芯片在上电复位后，芯片根据预先存储于芯片内部的配置信息的不同，将芯片置于相应的工作模式；以及根据不同的芯片配置信息，相应地配置芯片内部模块。它是MCU芯片工作相关的全局性配置。一般来说，这些信息是存储于芯片内部的非易失性存储器(NVM，non-volatilememory)中。在芯片掉电之后，这些信息依然可以保存下来，使得MCU芯片在重新上电后，能够工作在预期的模式下。代码选项加载控制模块(OTPION)从NVM模块中加载到配置信息字后，将配置信息字中用于配置微控制器芯片内核复位释放时间控制信号(cfg_rst)以及用于配置微控制器芯片内核时钟频率控制信号(cfg_clk)输出至时钟与复位控制模块代码选项加载控制模块(OTPION)。
时钟与复位控制模块(CLOCK_AND_RESET):
时钟与复位控制模块(CLOCK_AND_RESET)负责在微控制器芯片上电复位释放后，通过对上电复位信号进行滤波，得到稳定的上电复位释放有效信号，然后通过模块内部进行定时计数，等待至微控制器芯片电压条件适合对NVM操作时，释放配置信息加载模块(OTPION)的复位信号(rst_opt)。配置信息加载模块在复位信号(rst_opt)释放后，将从NVM模块中对应的存储区域中将MCU芯片工作相关的全局性配置信息加载出来，配置信息中的复位配置信息(cfg_rst)用于控制MCU内核的复位释放时间，使用户可以根据应用系统的功耗、电气条件需要的稳定时间来进行配置不同的MCU内核的复位释放时间，使MCU内核能够可靠地开始运行。
时钟与复位控制模块(CLOCK_AND_RESET)的工作原理如图2所示。当上电复位的瞬间，上电复位信号(rst_por)可能会在上电复位阈值电压点附近出现不稳定的状态。其中，沿检测电路(edge_det)用来检测上电复位信号(rst_por)的跳变。当上电复位信号(rst_por)出现变化时，沿检测电路(edge_det)输出低有效电平，将滤波计数器(filter)进行复位，使其计数值重新回到0。当上电复位信号(rst_por)稳定时，滤波计数器(filter)持续进行累加，当滤波计数器(filter)的计数值通过比较器C1与参数para_t0进行比较时，当两者相等时将会触发MCU芯片释放系统复位信号(rst_sys)。当系统复位信号(rst_sys)释放后，定时计数器(counter)开始进行累加计数，当定时计数器(counter)的计数值通过比较器C2与参数para_t1进行比较，当两者相等时，将会触发MCU芯片释放配置信息加载模块(OTPION)的复位信号(rst_opt)。时钟单元产生的时钟经过16分频后作为配置信息加载模块(OTPION)的工作时钟。在系统上电之后，芯片供电有可能需要更长的时间才能达到充分稳定。此时，在满足配置信息加载模块(OTPION)需要的工作时钟频率的前提下，通过时钟分频降低此模块的工作时钟频率，可以使配置信息加载模块(OTPION)从NVM模块中加载芯片配置信息的过程更加可靠。配置信息加载模块(OTPION)完成从NVM模块中加载芯片配置信息后，将内核工作时钟配置信息(cfg_clk)以及复位配置信息(cfg_rst)输出至时钟与复位控制模块(CLOCK_AND_RESET)。时钟与复位控制模块(CLOCK_AND_RESET)将根据不同的内核工作时钟配置信息(cfg_clk)，控制内部的时钟分频电路进行不同倍数的分频，分频后得到的时钟输出至MCU内核作为其工作时钟。用户可以根据不同应用场合的需要，以满足应用需要为前提，并且以节省的功耗为目的，选择不同的分频倍数。在芯片烧录的过程中，将所需的时钟分频倍数配置信息写入NVM存储器中。时钟与复位控制模块(CLOCK_AND_RESET)中的选择器MUX将根据不同的复位配置信息(cfg_rst)进行多路选择，得到参数para_t2。当定时计数器(counter)的计数值通过比较器C3与参数para_t2进行比较，当两者相等时，将会触发MCU芯片释放MCU内核(MCU_CORE)的复位信号(rst_core)，MCU内核开始正常运行。同时，配置信息加载模块(OTPION)的复位信号(rst_opt)被重新置为低有效复位状态，并且通过时钟门控单元(GATE)将配置信息加载模块(OTPION)的工作时钟关闭。因为在MCU内核(MCU_CORE)开始工作以后，配置信息加载模块(OTPION)的逻辑不需要再进行工作，所以将配置信息加载模块(OTPION)的时钟关闭，并且其复位信号(rst_opt)保持为低电平复位状态，可以进一步节省不必要的功耗。

Claims (2)

1.一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置，包括非易失性存储器、配置信息加载模块、时钟与复位控制模块和微控制器内核，其特征在于，所述非易失性存储器分别连接配置信息加载模块和微控制器内核，配置信息加载模块还连接时钟与复位控制模块，时钟与复位控制模块还连接微控制器内核。
2.根据权利要求1所述的一种用于低功耗微控制器的时钟与复位模块的装置，其特征在于，所述时钟与复位控制模块包括检测电路、滤波计数器、定时计数器、比较器C1、比较器C2和比较器C3。
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