CN111158765B - 主控芯片运行状态控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主控芯片运行状态控制装置和方法，方法包括在PHY芯片与主控芯片之间设置三态门；主控芯片的运行状态从开机到关机：先关闭三态门，使PHY芯片处于高电平的工作状态，执行主控芯片掉电；主控芯片的运行状态从关机到开机：使主控芯片通电，开启三态门，主控芯片复位PHY芯片。装置用于执行方法。本发明通过设置三态门隔离PHY芯片和主控芯片，能够提高运行状态切换时的稳定性。

Description

主控芯片运行状态控制装置和方法
技术领域
本发明涉及工业电子控制系统领域，尤其是涉及主控芯片运行状态控制装置和方法。
背景技术
目前，现有的工业类电子产品一般采用单片机唤醒主控CPU系统。单片机接通过获取网络信号来执行对主控CPU系统的开关机，这个方案的缺点是：需要支持网络的单片机才可以实现远程开关机。此时，单片机和主控CPU需要2个IP。需要内置一个交换机才能实现网络唤醒的功能，增加了成本和系统功耗，性价比不高。
现有一个解决方案是采用PHY芯片，使工业类电子产品能够完成关机或者低耗状态下的主控重新运行。但是该控制过程有一个关键点是复位的控制，一般上电后CPU需要对PHY进行复位，因为PHY是一直供电的原因，在主控CPU断电后，通过GMII/RGMII/MII/RMII接口过来的信号，会导致CPU的端口是有电的，这样会导致PHY复位信号不正常，从而无法实现唤醒功能。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种主控芯片运行状态控制装置，能够合理调整主控芯片运行状态，提高运行的稳定性。本发明还提出一种主控芯片运行状态控制方法。
第一方面，本发明的一个实施例提供了一种主控芯片运行状态控制装置，包括：主控芯片、PHY芯片和三态门，主控芯片通过三态门连接PHY芯片；对应的，主控芯片的运行状态从开机到关机：先关闭三态门，使PHY芯片处于高电平的工作状态，然后执行主控芯片掉电；主控芯片的运行状态从关机到开机：使主控芯片通电，开启三态门，主控芯片复位PHY芯片。
本发明实施例的主控芯片运行状态控制装置至少具有如下有益效果：通过设置三态门隔离PHY芯片和主控芯片，能够提高运行状态切换时的稳定性。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，还包括MCU，MCU分别连接电源、主控芯片、三态门和PHY芯片。相对于之前的没有MCU结构的方案，能够明确的元件连接关系，作为改进已有主控电路结构的一个可行方案。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，主控芯片的运行状态从关机到开机，具体包括：通过电源给MCU和PHY芯片通电；MCU驱动电源给主控芯片通电，开启三态门；主控芯片复位PHY芯片。通过MCU驱动电源的方式，不要求主控芯片不间断工作，降低运行成本，通过三态门，能够降低主控芯片在通电时对PHY芯片的不良影响。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，主控芯片的运行状态从关机到开机，具体包括：PHY芯片获取指定内容的数据包，输出唤醒信号；MCU获取唤醒信号，开启三态门并输出电源控制信号；电源根据电源控制信号使主控芯片通电；主控芯片复位PHY芯片。通过指定内容的数据包来启动PHY芯片，能够提高唤醒主控芯片的途径的多样性。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：MCU获取关机指令，关闭三态门并输出电源控制信号；电源根据电源控制信号使主控芯片掉电。通过三态门，能够防止后续主控芯片在通电时对PHY芯片的不良影响。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：主控芯片输出第一关机指令；MCU获取第一关机指令，关闭三态门并输出电源控制信号；电源根据电源控制信号使主控芯片掉电。通过主控芯片输出关机指令，能够提高关机途径的多样性。
第二方面，本发明的一个实施例提供了一种主控芯片运行状态控制方法，包括在PHY芯片与主控芯片之间设置三态门；对应的，主控芯片的运行状态从开机到关机：先关闭三态门，使PHY芯片处于高电平的工作状态，执行主控芯片掉电；主控芯片的运行状态从关机到开机：使主控芯片通电，开启三态门，主控芯片复位PHY芯片。
本发明实施例的主控芯片运行状态控制装置至少具有如下有益效果：通过设置三态门隔离PHY芯片和主控芯片，能够提高运行状态切换时的稳定性。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制方法，主控芯片的运行状态从关机到开机，具体包括：给主控芯片通电，开启三态门；主控芯片复位PHY芯片。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制方法，主控芯片的运行状态从关机到开机，具体包括：PHY芯片获取指定内容的数据包，输出唤醒信号；根据唤醒信号，开启三态门并输出电源控制信号；根据电源控制信号使主控芯片通电；主控芯片复位PHY芯片。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制方法，主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：获取关机指令，关闭三态门并输出电源控制信号；根据电源控制信号使主控芯片掉电。
附图说明
图1是本发明实施例中主控芯片运行状态控制装置的一具体实施例连接示意图；
图2是图1基础上，主控芯片运行状态控制系统的一具体实施例连接示意图；
图3是本发明实施例中主控芯片运行状态控制系统的关机过程的一具体实施例示意图；
图4是本发明实施例中主控芯片运行状态控制系统的唤醒过程的一具体实施例示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。
在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
参照图1，示出了本发明实施例中一种主控芯片运行状态控制装置，包括：
主控芯片1、PHY芯片2和三态门3，主控芯片1通过三态门3连接PHY芯片2；对应的，主控芯片1的运行状态从开机到关机：先关闭三态门3，使PHY芯片2处于高电平的工作状态，然后执行主控芯片1掉电；主控芯片1的运行状态从关机到开机：使主控芯片1通电，开启三态门3，主控芯片1复位PHY芯片2。
参照图2，在图1的基础上，示出了本发明实施例中一种主控芯片运行状态控制系统，包括：
主控芯片1、PHY芯片2、三态门3、MCU4、电源5和电源控制电路6；
其中，MCU4通过电源控制电路6使主控芯片1通电。
主控芯片(简称为主控或CPU)的运行状态的变化主要包括2种：
第一种，开机到关机；第二种，关机到开机；其中，关机到开机还包括两种，即整个装置完全没有被供电，然后开始供电；装置被部分供电，需要执行一定步骤，才能完全供电，即唤醒到开机。针对具体的运行状态的变化，进行说明：
开机过程(即从关机到开机)：
①、系统开机(系统为使用本装置的电子系统，在此处的目的是作为开始步骤)；
②、MCU及PHY芯片上电(在实际的应用中，可以使用复杂的处理器代替MCU，也可以是通过外部的控制指令代替MCU；本实施例包括MCU，其目的在于节约硬件的成本，并在最优的实施例的基础上，说明本发明创造)；
③、MCU打开主控CPU电源的开关和PHY芯片的三态门开关；(主控CPU等同主控；而主控CPU电源的开关为电源针对主控的电路的开关，可以为继电器)
④、主控和对应的辅助电路上电；
⑤、主控完成上电启动过程；
⑥、主控对PHY芯片执行(正常)复位；(正常用于描述常规的状态，即某一种状态)
⑦、因为三态门是打开的，所以PHY芯片可以正常复位，CPU与PHY之间可以正常通讯。
系统默认存在电源，对应的，MCU能够控制电源进行通电，(也可以是外部的控制信号执行电源的控制)；关机状态，即全部的元器件都不通电，此时，需要首先给MCU及PHY芯片上电；然后MCU开始控制三态门和电源以完成主控上电；主控上电后对PHY芯片进行复位，可以降低对PHY芯片的不良影响。
参照图3，示出了本发明实施例中系统的关机过程：
一、主控在正常开机的状态下，检测关机数据包(也可以是简单的指令)；
二、主控在接收到关机数据包(用于告知主控需要关机)后，先进行必要的关机数据处理，然后通过UART接口(并不限定于该接口，可以是其他类型的接口)通知MCU发生了关机事件，说明主控已经做好了关机准备工作，等待MCU关机处理；
三、MCU在接收到主控CPU的关机命令(根据关机事件得到)后，关闭三态门，PHY芯片维持正常的高电平工作状态；
四、MCU关闭主控CPU电源的开关；(此处主控CPU电源为电源分配给主控的线路)
五、主控CPU掉电；
六、PHY芯片的数据会导致CPU的IO端口倒灌，从而使CPU端口微弱带电，但是由于CPU的复位信号被三态门截止，从而可以维持PHY芯片的正常工作状态。
默认存在电源，对应的，正常的关机状态下，主控、MCU和PHY芯片都正常通电；此时，主控获取关机的要求；执行各种预定的步骤以完成必要的关机数据处理；然后通过接口告知MCU，需要MCU控制电源(在不存在MCU的情况下，可以通过外部输入的指令，完成电源的控制和三态门的关闭)；MCU关闭三态门，PHY芯片维持正常的高电平工作状态；以降低后续再次开机时，主控对PHY芯片的不良影响。
参照图4，示出了本发明实施例中系统的唤醒过程：
1)、PHY芯片检测MAGIC数据包(即指定内容的数据包)；
2)、PHY芯片检测到要求本系统正常的唤醒数据包后，产生WOL_INT#中断信号(即远程唤醒信号)给MCU；
3)、MCU在收到WOL(即远程唤醒信号)唤醒中断后，打开主控CPU的电源开关，打开三态门；
4)、CPU主控系统上电；
5)、CPU主控系统完成上电启动过程；
6)、CPU主控系统对PHY芯片正常复位；
7)、因为三态门是打开的，所以PHY芯片可以正常复位，CPU与PHY之间可以正常通讯。
默认存在电源，对应的，相对于关机状态，此时，主控出于与休眠状态，无法向外发出关机的要求，MCU和CPU的PHY部分(即PHY芯片)仍然保持微弱的供电。此微弱的供电能让PHY芯片有最低的运作能力，可以接收来自外部的网络广播信息，并对信息内容进行侦测和判读。一旦发现网络广播信息中包含有特定的信息内容，则包含此种信息内容的数据包被称为「魔法封包」(MagicPacket)，对此封包的内容进行分析。
在魔法封包内，可以每次都会先有连续6个FF的信息内容(即指定内容)，也就是：FF FF FFFF FF FF。在连续6个FF之后，则开始带出媒体存取控制地址的信息，有时还会带出4字节或6字节的密码。一旦经由侦测、解读和分析魔法封包的内容，且当该内容中的媒体存取控制地址以及密码，符合本地主机本身的地址及密码，就会产生WOL中断，这个中断信号送给MCU，MCU就可以控制电源，从而实现网络的唤醒功能。
而在正常工作模式下，是由主控CPU接收到网络关机信号时，通过UART或者I2C接口通知MCU来实现关机动作。
本发明实施例的主控芯片运行状态控制装置至少具有如下有益效果：通过设置三态门隔离PHY芯片和主控芯片，能够提高运行状态切换时的稳定性。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，还包括MCU，MCU分别连接电源、主控芯片、三态门和PHY芯片。相对于之前的没有MCU结构的方案，能够明确的元件连接关系，作为改进已有主控电路结构的一个可行方案。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，主控芯片的运行状态从关机到开机，具体包括：通过电源给MCU和PHY芯片通电；MCU驱动电源给主控芯片通电，开启三态门；主控芯片复位PHY芯片。通过MCU驱动电源的方式，不要求主控芯片不间断工作，降低运行成本，通过三态门，能够降低主控芯片在通电时对PHY芯片的不良影响。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，主控芯片的运行状态从关机到开机，具体包括：PHY芯片获取指定内容的数据包，输出唤醒信号；MCU获取唤醒信号，开启三态门并输出电源控制信号；电源根据电源控制信号使主控芯片通电；主控芯片复位PHY芯片。通过指定内容的数据包来启动PHY芯片，能够提高唤醒主控芯片的途径的多样性。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：MCU获取关机指令，关闭三态门并输出电源控制信号；电源根据电源控制信号使主控芯片掉电。通过三态门，能够防止后续主控芯片在通电时对PHY芯片的不良影响。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制装置，主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：主控芯片输出第一关机指令；MCU获取第一关机指令，关闭三态门并输出电源控制信号；电源根据电源控制信号使主控芯片掉电。通过主控芯片输出关机指令，能够提高关机途径的多样性。
实施例2。
本发明的一个实施例提供了一种主控芯片运行状态控制方法，包括在PHY芯片与主控芯片之间设置三态门；对应的，主控芯片的运行状态从开机到关机：先关闭三态门，使PHY芯片处于高电平的工作状态，执行主控芯片掉电；主控芯片的运行状态从关机到开机：使主控芯片通电，开启三态门，主控芯片复位PHY芯片。
本发明实施例的主控芯片运行状态控制装置至少具有如下有益效果：通过设置三态门隔离PHY芯片和主控芯片，能够提高运行状态切换时的稳定性。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制方法，主控芯片的运行状态从关机到开机，具体包括：给主控芯片通电，开启三态门；主控芯片复位PHY芯片。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制方法，主控芯片的运行状态从关机到开机，具体包括：PHY芯片获取指定内容的数据包，输出唤醒信号；根据唤醒信号，开启三态门并输出电源控制信号；根据电源控制信号使主控芯片通电；主控芯片复位PHY芯片。
根据本发明的另一些实施例的主控芯片运行状态控制方法，主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：获取关机指令，关闭三态门并输出电源控制信号；根据电源控制信号使主控芯片掉电。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (5)

1.一种主控芯片运行状态控制装置，其特征在于，包括：
主控芯片、PHY芯片和三态门，所述主控芯片通过所述三态门连接所述PHY芯片；对应的，
所述主控芯片的运行状态从开机到关机：先关闭所述三态门，使PHY芯片处于高电平的工作状态，然后执行主控芯片掉电；
所述主控芯片的运行状态从关机到开机：使所述主控芯片通电，开启所述三态门，所述主控芯片复位所述PHY芯片；
其中，所述装置还包括MCU，所述MCU分别连接电源、所述主控芯片、所述三态门和所述PHY芯片；
所述主控芯片的运行状态从关机到开机，包括：通过所述电源给所述MCU和所述PHY芯片通电；所述MCU驱动所述电源给所述主控芯片通电，开启所述三态门；所述主控芯片复位所述PHY芯片；
所述主控芯片的运行状态从关机到开机，还包括：所述PHY芯片获取指定内容的数据包，输出唤醒信号；所述MCU获取所述唤醒信号，开启所述三态门并输出电源控制信号；所述电源根据所述电源控制信号使所述主控芯片通电；所述主控芯片复位所述PHY芯片。
2.根据权利要求1所述的主控芯片运行状态控制装置，其特征在于，所述主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：
所述MCU获取关机指令，关闭所述三态门并输出电源控制信号；
所述电源根据所述电源控制信号使所述主控芯片掉电。
3.根据权利要求2所述的主控芯片运行状态控制装置，其特征在于，所述主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：
所述主控芯片输出第一关机指令；
所述MCU获取所述第一关机指令，关闭所述三态门并输出电源控制信号；
所述电源根据所述电源控制信号使所述主控芯片掉电。
4.一种主控芯片运行状态控制方法，其特征在于，包括在PHY芯片与主控芯片之间设置三态门；对应的，
所述主控芯片的运行状态从开机到关机：先关闭所述三态门，使PHY芯片处于高电平的工作状态，执行主控芯片掉电；
所述主控芯片的运行状态从关机到开机：使所述主控芯片通电，开启所述三态门，主控芯片复位所述PHY芯片；
其中，所述主控芯片的运行状态从关机到开机，包括：给所述主控芯片通电，开启所述三态门；所述主控芯片复位所述PHY芯片；
所述主控芯片的运行状态从关机到开机，还包括：所述PHY芯片获取指定内容的数据包，输出唤醒信号；根据所述唤醒信号，开启所述三态门并输出电源控制信号；根据所述电源控制信号使所述主控芯片通电；所述主控芯片复位所述PHY芯片。
5.根据权利要求4所述的主控芯片运行状态控制方法，其特征在于，所述主控芯片的运行状态从开机到关机，具体包括：
获取关机指令，关闭所述三态门并输出电源控制信号；
根据所述电源控制信号使所述主控芯片掉电。
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