CN117742474A - 一种节省芯片功耗方法的电路结构及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节省芯片功耗的电路结构及其操作方法，属于MCU芯片技术领域，包括休眠和唤醒模块，当MCU软件接收到休眠指令或MCU在休眠阈值时间内无工作任务，启动进入休眠的流程，在进入休眠状态前，由休眠模块将系统工作时钟关闭，仅保留低频的休眠时钟，同时关闭其它不需要工作模块的电源，在进入休眠状态后，只有唤醒模块处于工作状态，所述唤醒模块使用低频的休眠时钟工作，唤醒模块持续检测被配置为唤醒管脚的管脚电平状态，当唤醒管脚的电平状态达到所配置的唤醒阈值时，由唤醒模块打开系统时钟和所需的工作模块电源，使系统进入正常工作状态。

Description

一种节省芯片功耗方法的电路结构及其操作方法

技术领域

本发明属于MCU芯片技术领域，具体涉及一种节省芯片功耗方法的电路结构及其操作方法。

背景技术

集成电路在电子学中是一种将电路小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，又称单片机，是把中央处理器、存储器和外设等集成到单一芯片上。

随着便携式电子设备的发展，对MCU芯片的功耗要求越来越高，特别是MCU芯片处于非工作状态时，需要MCU芯片的功耗大大低于正常工作状态的功耗，以提高电子设备的待机时间。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种节省芯片功耗的电路结构，具有结构简单，降低芯片在非工作状态时的功耗的特点。

本发明还提供了一种节省芯片功耗的电路结构的操作方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节省芯片功耗方法的电路结构，包括休眠和唤醒模块，所述休眠和唤醒模块可以通过系统时钟开关控制系统工作时钟的打开和关闭，休眠和唤醒模块还可打开和关闭MCU芯片某些模块的电源，休眠和唤醒模块使用独立于系统时钟的低频休眠时钟，休眠和唤醒模块通过休眠时钟持续检测可配置的唤醒管脚的电平状态。

进一步的，所述电路12为休眠和唤醒模块，休眠和唤醒模块独立于系统正常工作模块，电路10为休眠时钟，电路12包含一个唤醒信号的检测电路，该电路可以对唤醒电平上的信号进行检测和过滤，去除非有效的唤醒信号，包括各种噪声，识别有效的唤醒信号，然后进入唤醒状态，打开正常工作的各种开关。

进一步的，所述电路16为系统正常工作模块，使用系统时钟，该系统时钟受到电路14(系统时钟开关控制电路)的控制，电路14可以由电路12控制打开或关闭。

进一步的，所述电路20为系统在休眠时需要关闭的模块，所述电路18为电路20的电源开关，电路12在休眠前通过电路18关闭电路20。

进一步的，所述电路22为唤醒电路的唤醒管脚。

进一步的，所述节省芯片功耗方法的电路结构的操作方法如下：

步骤1000：芯片处在正常工作模式；

步骤1002：如果收到休眠指令或当前条件符合进入休眠状态的条件，即启动进入休眠状态的步骤，否则，芯片一直处在正常工作状态；

步骤1004：芯片即将进入休眠状态，按顺序关闭系统时钟开关和需关闭模块的电源开关，选择管脚配置为唤醒管脚，使唤醒时钟处于输入状态，配置唤醒管脚的上拉或下拉状态，使唤醒管脚处于非有效状态，配置唤醒有效电平和唤醒时间，然后进入休眠状态；

步骤1006：系统处于休眠状态，只有休眠模块处于工作状态，休眠模块依据步骤1004的配置，检测唤醒管脚的状态，进入步骤1008；

在步骤1008处，判断唤醒管脚是否有唤醒动作，如果检测到有效的唤醒动作，进入步骤1010，即唤醒后开关恢复状态，否则，回到步骤1006处，依然处于休眠状态，并检测唤醒管脚；

步骤1010：唤醒模块顺序打开休眠时关闭的开关，然后进入步骤1000，即正常工作状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设置休眠唤醒模块，该模块独立于系统正常工作模块，使用休眠时钟，休眠模块始终处于工作状态，并且频率远远低于系统正常工作时钟，保证休眠时系统的功耗远低于正常工作时的功耗，系统正常工作模块在进入休眠时，由休眠唤醒模块产生控制信号将系统时钟关闭，在系统被唤醒后，由休眠唤醒模块产生信号将系统时钟打开，休眠前，还会关闭MCU一些模块的电源，唤醒后，再打开这些模块的电源，进一步地节省系统的功耗，唤醒时，可以灵活地选择唤醒管脚，以及有效的唤醒电平状态和所需的唤醒时间，有效地避免误唤醒。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程图；

图3为本发明的唤醒信号的检测图。

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1-3，本发明提供以下技术方案：一种节省芯片功耗方法的电路结构，包括电路12，其特征在于：所述电路12通过电路14控制电路16的时钟开关，电路12通过电路18控制电路20的电源开关，电路12使用电路10提供的休眠时钟工作，电路12通过电路22检测外部的唤醒电平。

本发明中进一步的，电路12为休眠和唤醒模块，休眠和唤醒模块独立于系统正常工作模块，电路12包含一个唤醒信号的检测电路，该电路可以对唤醒电平上的信号进行检测和过滤，去除非有效的唤醒信号，包括各种噪声，识别有效的唤醒信号，然后进入唤醒状态，打开正常工作的各种开关。

通过采用上述技术方案，休眠模块使用休眠时钟(电路10)，休眠模块始终处于工作状态，并且频率远远低于系统正常工作时钟，保证休眠时系统的功耗远低于正常工作时的功耗。

本发明中进一步的，电路16为系统正常工作模块，使用系统时钟，该系统时钟受到电路14的控制，电路12可以通过电路14打开或关闭系统时钟。

通过采用上述技术方案，在系统进入休眠时，由电路12产生控制信号将系统时钟关闭，在系统被唤醒后，由电路12产生信号将系统时钟打开，休眠时，由于系统工作主时钟被关闭，可以极大地降低功耗。

本发明中进一步的，电路20为系统中在休眠时需要关闭电源的模块，电路12在休眠前产生控制信号(电路18为电源开关)，关闭电路20，

通过采用上述技术方案，电路12在休眠前产生控制信号(电路18)，关闭电路20，节省系统的功耗。

本发明中进一步的，电路22为唤醒电路的唤醒管脚，

通过采用上述技术方案，在一个或多个实施例中，唤醒管脚可以是芯片的某个或者某些管脚，可以根据需求进行灵活选择。

本发明的工作原理及使用流程：本发明在步骤1000中，芯片处在正常工作模式；

在步骤1002处，如果收到休眠指令或当前条件符合进入休眠状态的条件，即启动进入休眠状态的步骤，否则，芯片一直处在正常工作状态；

在步骤1004处，芯片即将进入休眠状态，按顺序关闭系统时钟开关和其它开关，选择管脚配置为唤醒管脚，使唤醒时钟处于输入状态，配置唤醒管脚的上拉或下拉状态，使唤醒管脚处于非有效状态，配置唤醒有效电平和唤醒时间，然后进入休眠状态；

在步骤1006处，系统处于休眠状态，只有休眠模块处于工作状态，休眠模块依据步骤1004的配置，检测唤醒管脚的状态，进入步骤1008；

在步骤1008处，判断唤醒管脚是否有唤醒动作，如果检测到有效的唤醒动作，进入步骤1010，即唤醒后开关恢复状态，否则，回到步骤1006处，依然处于休眠状态，并检测唤醒管脚；

在步骤1010处，唤醒模块顺序打开休眠时关闭的开关，然后进入步骤1000，即正常工作状态；

该实施例以高电平为有效的唤醒电平，因此在休眠前将所选的唤醒管脚配置为下拉状态，配置唤醒时间为T个唤醒时钟的时间，因此小于T个唤醒时钟的高电平会被视为噪声或干扰；

在时刻2000处，唤醒管脚的高电平持续时间未达到T个唤醒时钟的时间，因此，该处的高电平被视为干扰；

在时刻2002处，唤醒管脚高电平持续时间达到了T个唤醒时钟的时间，因为，该处的高电平被视为有效的唤醒电平；

在时刻2004处，有效的唤醒电平触发了唤醒使能，触发打开进入休眠状态时关闭的开关，使系统进入正常工作状态。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种节省MCU芯片功耗的电路结构，包括电路12，其特征在于：所述电路12通过电路14控制电路16的时钟开关，电路12通过电路18控制电路20的电源开关，电路12使用电路10提供的休眠时钟工作，电路12通过电路22检测外部的唤醒电平。

2.根据权利要求1所述的一种节省MCU芯片功耗的电路结构，其特征在于：所述电路12为休眠和唤醒模块，休眠和唤醒模块使用独立于系统正常工作模块的休眠时钟，电路12包含一个唤醒信号的检测电路，该电路可以对唤醒电平上的信号进行检测和过滤，去除非有效的唤醒信号，包括各种噪声和干扰，识别有效的唤醒信号，然后进入唤醒状态，打开正常工作的各种开关。

3.根据权利要求1所述的一种节省芯片功耗方法的电路结构，其特征在于：所述电路16为系统正常工作模块，使用系统时钟，电路12可以通过电路14控制系统时钟的打开和关闭。

4.根据权利要求1所述的一种节省芯片功耗方法的电路结构，其特征在于：所述电路20为系统中在休眠时需要关闭电源的模块，电路12在休眠前产生控制信号(电路18)，关闭电路20的电源。

5.根据权利要求1所述的一种节省芯片功耗方法的电路结构，其特征在于：所述电路22为唤醒电路的唤醒管脚，唤醒管脚可以由MCU软件配置选择某个或某些管脚。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种节省芯片功耗的电路结构，其特征在于：所述节省芯片功耗方法的电路结构的操作方法如下：

步骤1000：芯片处在正常工作模式；

步骤1002：如果收到休眠指令或当前条件符合进入休眠状态的条件，即启动进入休眠状态的步骤，否则，芯片一直处在正常工作状态；

步骤1004：芯片即将进入休眠状态，按顺序关闭系统时钟开关和其它可关闭的电源开关，选择管脚配置为唤醒管脚，使唤醒时钟处于输入状态，配置唤醒管脚的上拉或下拉状态，使唤醒管脚处于非有效状态，配置唤醒有效电平和唤醒时间，然后进入休眠状态；

步骤1006：系统处于休眠状态，只有休眠模块处于工作状态，休眠模块依据步骤1004的配置，检测唤醒管脚的状态，进入步骤1008；

步骤1008：判断唤醒管脚是否有唤醒动作，如果检测到有效的唤醒动作，进入步骤1010，即唤醒后开关恢复状态，否则，回到步骤1006处，依然处于休眠状态，并检测唤醒管脚；

步骤1010：唤醒模块顺序打开休眠时关闭的开关，然后进入步骤1000，即正常工作状态。