CN110968344A - 一种8位超低功耗微控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了微控制器技术领域的一种8位超低功耗微控制系统，包括睡眠系统、平衡电流系统、时钟系统、中断系统、片内外设系统和BOR保护系统；所述睡眠系统，用于通过不同工作模式选择不同的超低功耗睡眠模式；所述平衡电流系统，用于处理系统中断时的瞬时电流；所述时钟系统，用于系统进入睡眠系统后，保证CPU的正常运转；所述中断系统，用于及时退出低功耗模式并进入活动模式状态；所述片内外设系统为集成在CPU内部的功能模块，且所述片内外设系统，本发明通过利用对微控制系统的电流平衡，降低中断后的瞬时电流，提高对系统的保护，同时通过睡眠和时钟模式，实现降低CPU的电流消耗，并且通过系统控制休眠，实现电流对CPU的较低输入，实现低功耗。
Description
技术领域
本发明涉及微控制器技术领域，具体为一种8位超低功耗微控制系统。
背景技术
在电池供电的系统设计中，整体低功耗已经是一个不容忽视的问题。目前，诸多MCU厂家不断推出“超低功耗”、“绿色”等关键字眼的微控制器系列，现有的微控制器在无法很好的实现电流平衡以及降低电流消耗，来在保证微控制器运转的情况下，实现低功率。
基于此，本发明设计了一种8位超低功耗微控制系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种8位超低功耗微控制系统，以解决上述背景技术中提出的现有的微控制器在无法很好的实现电流平衡以及降低电流消耗，来在保证微控制器运转的情况下，实现低功率的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种8位超低功耗微控制系统，包括睡眠系统、平衡电流系统、时钟系统、中断系统、片内外设系统和BOR保护系统；所述睡眠系统，用于通过不同工作模式选择不同的超低功耗睡眠模式；所述平衡电流系统，用于处理系统中断时的瞬时电流；所述时钟系统，用于系统进入睡眠系统后，保证CPU的正常运转；所述中断系统，用于及时退出低功耗模式并进入活动模式状态；所述片内外设系统为集成在CPU内部的功能模块，且所述片内外设系统，用于处理外围模块的电流消耗；所述BOR保护系统，用于系统供电电压低于MCU正常工作电压对MCU复位。
优选的，所述睡眠系统的设置包括LPM0、LPM1、LPM2、LPM3和LPM4；所述LPM0，用于彻底关闭CPU；所述LPM1和LPM2，用于通过开启、关闭不同时钟源控制系统功耗；所述LPM3，用于在时钟开启时的最低功耗模式，仅低频时钟处于运行状态；所述LPM4，用于只保存RAM区数据，CPU只能通过I/O口外部中断唤醒。
优选的，所述平衡电流系统包括静态睡眠模式和活动模式，所述静态睡眠模式以单位时间间隔通过工作电流向活动模式转换。
优选的，所述时钟系统包括外显示连接单元和CPU连接单元，当输入终止信号时，所述时钟系统处于睡眠模式，且所述外显示连接单元睡眠，所述CPU连接单元运转，当输入连接信号时，所述外显示连接单元和CPU连接单元同时运转。
优选的，所述中断系统包括中断信号，当所述中断系统输入中断信号时，系统进入活动模式，且通过时钟系统处理突发事件。
优选的，所述片内外设系统包括定时器以及和定时器相对应的ADC12模块以及MDA自动传输数据模块，所述定时器通过控制ADC12模块实现ADC采集；所述MDA自动传输数据模块用于将ADC转换数据传输到RAM区。
优选的，所述中断系统还包括1/0口中断和片内模块中断。
优选的，所述BOR保护系统包括使能和不使能，所述BOR保护系统通过使能和不使能控制MCU。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过利用对微控制系统的电流平衡，降低中断后的瞬时电流，提高对系统的保护，同时通过睡眠和时钟模式，实现降低CPU的电流消耗，并且通过系统控制休眠，实现电流对CPU的较低输入，实现低功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统构架框图；
图2为本发明时钟系统框架图；
图3为本发明片内外设系统框架图；
图4为本发明中断系统控制框图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种8位超低功耗微控制系统，包括睡眠系统、平衡电流系统、时钟系统、中断系统、片内外设系统和BOR保护系统；所述睡眠系统，用于通过不同工作模式选择不同的超低功耗睡眠模式；所述平衡电流系统，用于处理系统中断时的瞬时电流；所述时钟系统，用于系统进入睡眠系统后，保证CPU的正常运转；所述中断系统，用于及时退出低功耗模式并进入活动模式状态；所述片内外设系统为集成在CPU内部的功能模块，且所述片内外设系统，用于处理外围模块的电流消耗；所述BOR保护系统，用于系统供电电压低于MCU正常工作电压对MCU复位。
需要说明的是，通过利用睡眠系统可以通过人工控制方式实现降低微控制器在休眠时的电能消耗，并且利用平衡电流系统来平衡系统中断时，较大的瞬时电流，并使之趋于平均值，通过时钟系统，可以便于实现在进入到睡眠系统后，保证微控制器的CPU能够正常运转，通过中断系统，可以便于进入到活动模式，对突发事件进行处理，通过片内外设系统可以实现降低外围模块的电流消耗，节省电能，通过BOR保护系统可以便于保护微控制器出现工作电压不稳定状况。
更进一步的实施方式为，所述睡眠系统的设置包括LPM0、LPM1、LPM2、LPM3和LPM4；所述LPM0，用于彻底关闭CPU；所述LPM1和LPM2，用于通过开启、关闭不同时钟源控制系统功耗；所述LPM3，用于在时钟开启时的最低功耗模式，仅低频时钟处于运行状态；所述LPM4，用于只保存RAM区数据，CPU只能通过I/O口外部中断唤醒；通过利用LPM0、LPM1、LPM2、LPM3和LPM4，可以便于实现睡眠系统的多模式选择，并且在进入LPM3模式时，通过外接低频晶振作为定时器时钟源，周期性将CPU从睡眠模式唤醒，进入活动模式，在进入LPM4模式时，关闭所有时钟和外围模块，此时电流较小，系统功耗降到最低。
更进一步的实施方式为，所述平衡电流系统包括静态睡眠模式和活动模式，所述静态睡眠模式以单位时间间隔通过工作电流向活动模式转换；当系统处理由于中断或其它事件引起的任务时，会产生很大的瞬时工作电流，如果MCU能在很短时间里处理完这些突发事件，又能在极短时间内回到低功耗模式，那么系统的平均电流将不会有太大影响，并且大部分时间系统处于静态睡眠模式，处于活动模式状态的工作电流相对较小，电流消耗较少。
更进一步的实施方式为，所述时钟系统包括外显示连接单元和CPU连接单元，当输入终止信号时，所述时钟系统处于睡眠模式，且所述外显示连接单元睡眠，所述CPU连接单元运转，当输入连接信号时，所述外显示连接单元和CPU连接单元同时运转；MCU时钟系统产生的丰富时钟原作为不同外围设备的时钟，当CPU进入睡眠模式后，并不会影响其它外围设备正常工作，节省系统功耗；系统在处理诸多突发事件时进入、退出低功耗模式的响应速度、处理数据速度与效率都必须建立在稳定的时钟源基础之上。很多突发事件在每秒内进入和退出各种低功耗模式几次甚至几百次，此时MCU时钟系统的响应速度至关重要)大部分低功耗MCU响应速度都在十几甚至几十微秒。如果微控制器从退出低功耗模式到CPU时钟稳定能正常处理事件的这个过程非常漫长，那么系统的大部分功耗就消耗在等待时钟稳定的过程中，无法实现低功耗的目的，甚至某些重要任务会因CPU时钟不能按时响应而丢失。
更进一步的实施方式为，所述中断系统包括中断信号，当所述中断系统输入中断信号时，系统进入活动模式，且通过时钟系统处理突发事件；当MCU接收到中断信号后立即退出低功耗模式进入活动模式状态，灵活运用时钟系统处理突发事件，也可以运用查询方式处理突发事件。
更进一步的实施方式为，所述片内外设系统包括定时器以及和定时器相对应的ADC12模块以及MDA自动传输数据模块，所述定时器通过控制ADC12模块实现ADC采集；所述MDA自动传输数据模块用于将ADC转换数据传输到RAM区；将超低功耗的结构设计到外围模块中，通过软件控制某些外围设备的使能，更重要的是许多内部模块具有自动使能功能，当有中断或外部信号触发时自动使能运行，不使用时自动关闭，不消耗额外电流，并且通过定时器触发ADC12模块工作，为ADC采样提供直接、精确的定时控制，通过定时器初始化AD和直接控制AD采样时间，当CPU不工作，时实现智能采样，转换结束后ADC12模块中断唤醒CPU；使用DMA传输数据大幅度提高系统处理数据能力，无须CPU干涉，直到所有转换全部完成后唤醒CPU，降低系统功耗。
更进一步的实施方式为，所述中断系统还包括1/0口中断和片内模块中断；通过至少16个I/0口中断和所有片内模块中断，具备多级中断并能灵活处理不同级别的中断事件。
更进一步的实施方式为，所述BOR保护系统包括使能和不使能，所述BOR保护系统通过使能和不使能控制MCU；为节省系统功耗，MCU需选择使能或不使能BOR模块。系统运行过程中无法预测外界低电压情况，为保证系统正常工作，BOR模块应一直处于工作状态，计算系统功耗必须考虑BOR模块工作的额外电流。MSP430微控制器BOR模块在系统运行过程中一直处于自动使能工作状态，在保证MCU稳定的情况下不消耗任何额外电流，即为零功耗。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种8位超低功耗微控制系统，其特征在于：包括睡眠系统、平衡电流系统、时钟系统、中断系统、片内外设系统和BOR保护系统；
所述睡眠系统，用于通过不同工作模式选择不同的超低功耗睡眠模式；
所述平衡电流系统，用于处理系统中断时的瞬时电流；
所述时钟系统，用于系统进入睡眠系统后，保证CPU的正常运转；
所述中断系统，用于及时退出低功耗模式并进入活动模式状态；
所述片内外设系统为集成在CPU内部的功能模块，且所述片内外设系统，用于处理外围模块的电流消耗；
所述BOR保护系统，用于系统供电电压低于MCU正常工作电压对MCU复位。
2.根据权利要求1所述的一种8位超低功耗微控制系统，其特征在于：所述睡眠系统的设置包括LPM0、LPM1、LPM2、LPM3和LPM4；
所述LPM0，用于彻底关闭CPU；
所述LPM1和LPM2，用于通过开启、关闭不同时钟源控制系统功耗；
所述LPM3，用于在时钟开启时的最低功耗模式，仅低频时钟处于运行状态；
所述LPM4，用于只保存RAM区数据，CPU只能通过I/O口外部中断唤醒。
3.根据权利要求1所述的一种8位超低功耗微控制系统，其特征在于：所述平衡电流系统包括静态睡眠模式和活动模式，所述静态睡眠模式以单位时间间隔通过工作电流向活动模式转换。
4.根据权利要求1所述的一种8位超低功耗微控制系统，其特征在于：所述时钟系统包括外显示连接单元和CPU连接单元，当输入终止信号时，所述时钟系统处于睡眠模式，且所述外显示连接单元睡眠，所述CPU连接单元运转，当输入连接信号时，所述外显示连接单元和CPU连接单元同时运转。
5.根据权利要求1所述的一种8位超低功耗微控制系统，其特征在于：所述中断系统包括中断信号，当所述中断系统输入中断信号时，系统进入活动模式，且通过时钟系统处理突发事件。
6.根据权利要求1所述的一种8位超低功耗微控制系统，其特征在于：所述片内外设系统包括定时器以及和定时器相对应的ADC12模块以及MDA自动传输数据模块，所述定时器通过控制ADC12模块实现ADC采集；所述MDA自动传输数据模块用于将ADC转换数据传输到RAM区。
7.根据权利要求5所述的一种8位超低功耗微控制系统，其特征在于：所述中断系统还包括1/0口中断和片内模块中断。
8.根据权利要求1所述的一种8位超低功耗微控制系统，其特征在于：所述BOR保护系统包括使能和不使能，所述BOR保护系统通过使能和不使能控制MCU。
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|---|---|
| CN (1) | CN110968344A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112331132A (zh) * | 2020-08-21 | 2021-02-05 | 浙江宇视科技有限公司 | 一种调节显控系统功耗的方法及装置 |
| CN112486311A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-12 | 南昌华勤电子科技有限公司 | 一种嵌入式系统的低功耗控制方法及系统、存储介质 |
| CN114924634A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-19 | 广州万协通信息技术有限公司 | 一种cpu休眠唤醒系统及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101233663A (zh) * | 2005-01-19 | 2008-07-30 | 爱特梅尔公司 | 含电池管理和保护的单芯片微控制器 |
| CN102621912A (zh) * | 2011-01-27 | 2012-08-01 | 赛酷特(北京)信息技术有限公司 | 单片机自动节电方法 |
| CN103713726A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-09 | 闽南师范大学 | 一种具有省电工作模式的单片机系统 |
| CN106371549A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 深圳市博巨兴实业发展有限公司 | 一种应用于mcu系统的超低功耗时钟控制方法 |
-
2018
- 2018-09-30 CN CN201811154099.5A patent/CN110968344A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101233663A (zh) * | 2005-01-19 | 2008-07-30 | 爱特梅尔公司 | 含电池管理和保护的单芯片微控制器 |
| CN102621912A (zh) * | 2011-01-27 | 2012-08-01 | 赛酷特(北京)信息技术有限公司 | 单片机自动节电方法 |
| CN103713726A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-09 | 闽南师范大学 | 一种具有省电工作模式的单片机系统 |
| CN106371549A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 深圳市博巨兴实业发展有限公司 | 一种应用于mcu系统的超低功耗时钟控制方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112331132A (zh) * | 2020-08-21 | 2021-02-05 | 浙江宇视科技有限公司 | 一种调节显控系统功耗的方法及装置 |
| CN112486311A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-12 | 南昌华勤电子科技有限公司 | 一种嵌入式系统的低功耗控制方法及系统、存储介质 |
| CN112486311B (zh) * | 2020-12-08 | 2023-07-14 | 南昌华勤电子科技有限公司 | 一种嵌入式系统的低功耗控制方法及系统、存储介质 |
| CN114924634A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-19 | 广州万协通信息技术有限公司 | 一种cpu休眠唤醒系统及方法 |
| CN114924634B (zh) * | 2022-06-17 | 2024-02-27 | 广州万协通信息技术有限公司 | 一种cpu休眠唤醒系统及方法 |
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