CN108733135A - 极低功耗实时时钟电路及控制方法 - Google Patents

极低功耗实时时钟电路及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种极低功耗实时时钟电路，包括计数电路、逻辑控制电路、接口控制电路及数据存储电路，逻辑控制电路通过第一电源供电，计数电路、接口控制电路及数据存储电路通过第二电源供电；逻辑控制电路用于接收芯片系统发送的时间信息，再将时间信息转换为极低功耗实时时钟电路所需要的格式，并将转换后的时间信息发送至接口控制电路；接口控制电路用于将时间信息发送至数据存储电路进行存储；数据存储电路用于存储时间信息。本发明还公开了一种基于极低功耗实时时钟电路的控制方法。本发明对低功耗实时时钟电路进行多层次重构，划分不同功能电路，并采用不同电源和驱动时钟来实现实时时钟电路，从而最大限度的降低实时时钟电路工作时的功耗。

Description

极低功耗实时时钟电路及控制方法
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种极低功耗实时时钟电路及一种基于极低功耗实时时钟电路的控制方法。
背景技术
现在大多数的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)芯片中，经常需要用到RTC(Real Time Clock，实时时钟)，用于满足在一定工作条件下实现计时需求，并且在实时时钟计时过程中所需要的功耗越低越好，应用于电池供电的设备中，可极大降低系统功耗。
现有技术中，实时时钟电路全部处于同一个电源供电域内，并且在电路设计中采用同一个时钟作为电路触发时钟以保证电路正常工作。但是，在实际应用中，实时时钟电路中的各个功能模块并不是全部都需要不间断供电，因此，若所有功能模块均处于同一个电源供电域内，则容易形成电量的浪费，大大提供了系统的功耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种极低功耗实时时钟电路及基于极低功耗实时时钟电路的控制方法，可对低功耗实时时钟电路进行多层次重构以划分不同功能电路，并采用不同电源来实现实时时钟电路，从而最大限度的降低实时时钟电路工作时的功耗。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种极低功耗实时时钟电路，包括计数电路、逻辑控制电路、接口控制电路及数据存储电路，所述逻辑控制电路通过第一电源供电，所述计数电路、接口控制电路及数据存储电路通过第二电源供电；所述逻辑控制电路用于接收芯片系统发送的时间信息，再将时间信息转换为极低功耗实时时钟电路所需要的格式，并将转换后的时间信息发送至接口控制电路；所述接口控制电路用于将时间信息发送至数据存储电路进行存储；所述数据存储电路用于存储时间信息。
作为上述方案的改进，所述计数电路用于采集外部设备的计数信息并将计数信息发送至数据存储电路；所述逻辑控制电路还用于将时间信息及计数信息发送给芯片系统；所述数据存储电路还用于发送时间信息至计数电路进行更新，存储计数信息，将时间信息及计数信息转发至逻辑控制电路。
作为上述方案的改进，所述计数电路与外部晶体振荡器连接，并采用外部晶体振荡器作为工作时钟。
作为上述方案的改进，所述第一电源为可掉电电源。
作为上述方案的改进，所述第二电源由电池供电。
相应地，本发明还提供了一种基于极低功耗实时时钟电路的控制方法，其中，所述极低功耗实时时钟电路包括计数电路、逻辑控制电路、接口控制电路及数据存储电路，所述逻辑控制电路通过第一电源供电，所述计数电路、接口控制电路及数据存储电路通过第二电源供电，所述极低功耗实时时钟控制方法包括：所述逻辑控制电路接收芯片系统发送的时间信息，再将时间信息转换为极低功耗实时时钟电路所需要的格式，并将转换后的时间信息发送至接口控制电路；所述接口控制电路将时间信息发送至数据存储电路进行存储。
作为上述方案的改进，所述基于极低功耗实时时钟电路的控制方法还包括：若需要更新时间，所述数据存储电路发送时间信息至计数电路进行更新；所述计数电路采集外部设备的计数信息并将计数信息发送至数据存储电路；所述数据存储电路将时间信息及计数信息转发至逻辑控制电路；所述逻辑控制电路将时间信息及计数信息发送给芯片系统。
作为上述方案的改进，所述计数电路与外部晶体振荡器连接，并采用外部晶体振荡器作为工作时钟。
作为上述方案的改进，所述第一电源为可掉电电源。
作为上述方案的改进，所述第二电源由电池供电。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明通过对低功耗实时时钟电路进行多层次重构，精细划分不同功能电路(计数电路、逻辑控制电路、接口控制电路及数据存储电路)，并通过不同功能电路(计数电路、逻辑控制电路、接口控制电路及数据存储电路)采用不同电源(第一电源及第二电源)和驱动时钟(外部晶体振荡器、workclk)来实现低成本的极低功耗实时时钟电路，从而最大限度的降低实时时钟电路工作时的功耗。
具体地，本发明将逻辑控制电路放置于第一电源中进行独立供电处理，且第一电源为可掉电电源，即第一电源在芯片系统中可以掉电，从而满足芯片系统的低功耗模式要求，进一步降低芯片功耗；同时，本发明将计数电路、接口控制电路及数据存储电路放置于第二电源中，且第二电源由电池供电，以保证计数电路、接口控制电路及数据存储电路一直处于有电状态，并且数据存储电路还可以保存一些芯片掉电后不希望丢失的信息。从而实现本发明极低功耗实时时钟电路在配合芯片系统掉电模式下可以达到极低功耗，从而大大降低具有实时时钟功能的芯片系统整体功耗。
附图说明
图1是本发明极低功耗实时时钟电路结构示意图；
图2是本发明基于极低功耗实时时钟电路的控制方法的第一实施例流程图。
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作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
参见图1，图1显示了本发明极低功耗实时时钟电路的具体结构，其包括计数电路1、逻辑控制电路2、接口控制电路3及数据存储电路4。所述逻辑控制电路2通过第一电源供电，所述计数电路1、接口控制电路3及数据存储电路4通过第二电源供电。
需要说明的是，在极低功耗实时时钟电路进行计数工作期间，只有计数电路1中极少电路在工作，而接口控制电路3和数据存储电路4在芯片系统不进行信息交互时没有动态功耗消耗，逻辑控制电路2是可以掉电的。与现实技术不同的是，本发明将逻辑控制电路2放置于第一电源中进行独立供电处理，且第一电源为可掉电电源，即第一电源在芯片系统中可以掉电，从而满足芯片系统的低功耗模式要求，进一步降低芯片功耗；同时，本发明将计数电路1、接口控制电路3及数据存储电路4放置于第二电源中，且第二电源由电池供电，以保证计数电路1、接口控制电路3及数据存储电路4一直处于有电状态，并且数据存储电路4还可以保存一些芯片掉电后不希望丢失的信息。从而实现本发明极低功耗实时时钟电路在配合芯片系统掉电模式下可以达到极低功耗，从而大大降低具有实时时钟功能的芯片系统整体功耗。具体地：
计数电路1，是整个极低功耗实时时钟电路的核心部分，用于采集外部设备的计数信息并将计数信息发送至数据存储电路；需要说明的是，计数电路1主要由15个触发器串联组成。所述计数电路1与外部晶体振荡器连接，并采用外部晶体振荡器作为工作时钟，同时每个工作时钟内有且仅有1个触发器工作。所述晶体振荡器优选为32768Hz晶体振荡器。
逻辑控制电路2，工作于workclk工作时钟下，是极低功耗实时时钟电路与外电路的接口通信电路。逻辑控制电路2，用于接收芯片系统发送的时间信息，再将时间信息转换为极低功耗实时时钟电路所需要的格式，并将转换后的时间信息发送至接口控制电路3；还用于将时间信息及计数信息发送给芯片系统。需要说明的是，在芯片系统中，通过逻辑控制电路2可实现对极低功耗实时时钟电路相关配置信息的写入和读出，逻辑控制电路2同时也产生与接口控制电路3之间交互的convert信号，并且可直接接收来自子数据存储电路4的time&data信息。
所述接口控制电路3用于将时间信息发送至数据存储电路4进行存储。需要说明的是，接口控制电路3没有工作时钟驱动，其主要作用是将逻辑控制电路2送过来的信息转换成数据存储电路4需要的配置信息和写动作信号config&wr。
所述数据存储电路4用于存储时间信息；还用于发送时间信息至计数电路1进行更新，存储计数信息，将时间信息及计数信息转发至逻辑控制电路2。需要说明的是，数据存储电路4也没有工作时钟驱动，其主要是用于时间相关数据及不掉电信息数据的存储，其可接收来自接口控制电路的接口3信息数据config&wr，并且与计数电路1之间可实现对时间信息的更新time&load和计数信息的读取counter。
参见图1，接口信号(1)——convert。为逻辑控制电路2和接口控制电路3之间的交互信号，主要作用是将芯片系统配置给极低功耗实时时钟电路的信息转换成极低功耗实时时钟电路本身格式需要的信息，将逻辑控制电路2中的配置信息传送给接口控制电路3。
接口信号(2)——config&wr。为接口控制电路3和数据存储电路4之间的交互信号，其主要作用产生wr信号和config信号，将时间信息和不掉电信息直接写入数据存储电路4中，保存起来。
接口信号(3)——time&load。为数据存储电路4和计数电路1之间的交互信号，其主要作用产生load信号和time信号，对计数电路1进行时间的更新。
接口信号(4)——counter为计数电路1和数据存储电路4之间的交互信号，其主要作用是件计数电路1中的计数信息直接反馈回给数据存储电路4。
接口信号(5)——time&data。为数据存储电路4和逻辑控制电路2之间的交互信号，其作用为将数据存储电路4中的time信号和data信号返回给逻辑控制电路2，将时间和不掉电信息反馈回芯片系统。
在使用过程中，通过芯片系统将时间信息配置给逻辑控制电路2后，逻辑控制电路2将时间信息根据接口信号(1)转换成接口控制电路3所需要的时序，并且转换成极低功耗实时时钟电路所需要的信息。数据存储电路4通过接口信号(2)将接口控制电路3发送的配置信息直接写入数据存储电路4中的数据存储寄存器中并保存起来，若需要更新时间则通过接口信号(3)对计数电路1进行load操作更新时间信息，并通过接口信号(4)更新计数值。逻辑控制电路2可直接通过接口信号(5)将时间和数据信息传送给芯片系统。
由上可知，本发明通过对低功耗实时时钟电路进行多层次重构，精细划分不同功能电路(计数电路1、逻辑控制电路2、接口控制电路3及数据存储电路4)，并通过不同功能电路(计数电路1、逻辑控制电路2、接口控制电路3及数据存储电路4)采用不同电源(第一电源及第二电源)和驱动时钟(外部晶体振荡器、workclk)来实现低成本的极低功耗实时时钟电路，从而最大限度的降低实时时钟电路工作时的功耗。
参见图2，图2显示了本发明基于极低功耗实时时钟电路的控制方法的流程图，包括：
S101，所述逻辑控制电路接收芯片系统发送的时间信息，再将时间信息转换为极低功耗实时时钟电路所需要的格式，并将转换后的时间信息发送至接口控制电路。
需要说明的是，极低功耗实时时钟电路包括计数电路1、逻辑控制电路2、接口控制电路3及数据存储电路4。所述逻辑控制电路2通过第一电源供电，所述计数电路1、接口控制电路3及数据存储电路4通过第二电源供电(参见图1)。
S102，所述接口控制电路将时间信息发送至数据存储电路进行存储。
在使用过程中，通过芯片系统将时间信息配置给逻辑控制电路后，逻辑控制电路将时间信息转换成接口控制电路所需要的时序，并且转换成极低功耗实时时钟电路所需要的信息。数据存储电路将接口控制电路发送的配置信息直接写入数据存储电路中的数据存储寄存器中并保存起来。
另外，若需要更新时间，所述基于极低功耗实时时钟电路的控制方法还包括：
S103，所述数据存储电路发送时间信息至计数电路进行更新；
S104，所述计数电路采集外部设备的计数信息并将计数信息发送至数据存储电路；
S105，所述数据存储电路将时间信息及计数信息转发至逻辑控制电路；
S106，所述逻辑控制电路将时间信息及计数信息发送给芯片系统。
因此，若需要更新时间，则数据存储电路对计数电路进行load操作更新时间信息，并同时更新计数值；逻辑控制电路可直接将时间和数据信息传送给芯片系统。
需要说明的是，在极低功耗实时时钟电路进行计数工作期间，只有计数电路中极少电路在工作，而接口控制电路和数据存储电路在芯片系统不进行信息交互时没有动态功耗消耗，逻辑控制电路是可以掉电的。与现实技术不同的是，本发明将逻辑控制电路放置于第一电源中进行独立供电处理，且第一电源为可掉电电源，即第一电源在芯片系统中可以掉电，从而满足芯片系统的低功耗模式要求，进一步降低芯片功耗；同时，本发明将计数电路、接口控制电路及数据存储电路放置于第二电源中，且第二电源由电池供电，以保证计数电路、接口控制电路及数据存储电路一直处于有电状态，并且数据存储电路还可以保存一些芯片掉电后不希望丢失的信息。从而实现本发明极低功耗实时时钟电路在配合芯片系统掉电模式下可以达到极低功耗，从而大大降低具有实时时钟功能的芯片系统整体功耗。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种极低功耗实时时钟电路，其特征在于，包括计数电路、逻辑控制电路、接口控制电路及数据存储电路，所述逻辑控制电路通过第一电源供电，所述计数电路、接口控制电路及数据存储电路通过第二电源供电；
所述逻辑控制电路用于接收芯片系统发送的时间信息，再将时间信息转换为极低功耗实时时钟电路所需要的格式，并将转换后的时间信息发送至接口控制电路；
所述接口控制电路用于将时间信息发送至数据存储电路进行存储；
所述数据存储电路用于存储时间信息。
2.如权利要求1所述的极低功耗实时时钟电路，其特征在于，
所述计数电路用于采集外部设备的计数信息并将计数信息发送至数据存储电路；
所述逻辑控制电路还用于将时间信息及计数信息发送给芯片系统；
所述数据存储电路还用于发送时间信息至计数电路进行更新，存储计数信息，将时间信息及计数信息转发至逻辑控制电路。
3.如权利要求1所述的极低功耗实时时钟电路，其特征在于，所述计数电路与外部晶体振荡器连接，并采用外部晶体振荡器作为工作时钟。
4.如权利要求1所述的极低功耗实时时钟电路，其特征在于，所述第一电源为可掉电电源。
5.如权利要求1所述的极低功耗实时时钟电路，其特征在于，所述第二电源由电池供电。
6.一种基于极低功耗实时时钟电路的控制方法，其特征在于，所述极低功耗实时时钟电路包括计数电路、逻辑控制电路、接口控制电路及数据存储电路，所述逻辑控制电路通过第一电源供电，所述计数电路、接口控制电路及数据存储电路通过第二电源供电，所述极低功耗实时时钟控制方法包括：
所述逻辑控制电路接收芯片系统发送的时间信息，再将时间信息转换为极低功耗实时时钟电路所需要的格式，并将转换后的时间信息发送至接口控制电路；
所述接口控制电路将时间信息发送至数据存储电路进行存储。
7.如权利要求6所述的基于极低功耗实时时钟电路的控制方法，其特征在于，还包括：
若需要更新时间，所述数据存储电路发送时间信息至计数电路进行更新；
所述计数电路采集外部设备的计数信息并将计数信息发送至数据存储电路；
所述数据存储电路将时间信息及计数信息转发至逻辑控制电路；
所述逻辑控制电路将时间信息及计数信息发送给芯片系统。
8.如权利要求6所述的基于极低功耗实时时钟电路的控制方法，其特征在于，所述计数电路与外部晶体振荡器连接，并采用外部晶体振荡器作为工作时钟。
9.如权利要求6所述的基于极低功耗实时时钟电路的控制方法，其特征在于，所述第一电源为可掉电电源。
10.如权利要求6所述的基于极低功耗实时时钟电路的控制方法，其特征在于，所述第二电源由电池供电。
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GR01 Patent grant
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