CN207867388U - 一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路，包括微控制器芯片和晶体振荡器，所述晶体振荡器连接在微控制器芯片的外部，微控制器包括时钟侦测模块、内部时钟模块、时钟选择模块和微控制器内核，所述时钟侦测模块分别连接晶体振荡器、时钟选择模块和微控制器内核，时钟选择模块还分别连接内部时钟模块和微控制器内核。本实用新型通过较为简洁的结构，时钟侦测电路所采用的内部时钟可以是频率较低时钟电路，因而只需要以较低的功耗为代价就可以实现微控制器芯片的相应保护功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种时钟侦测电路，具体是一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路。
背景技术
微控制器芯片被广泛地使用到电子产品中，作为电子电路里面的控制单元。微控制器芯片的应用开发者针对特定的应用领域，进行应用开发后，将开发的程序烧录至微控制器芯片内部的程序存储器里面以后，微控制器便被赋予了不同的功能，可以被应用到各种各样的应用领域中。微控制器芯片的应用场合多种多样，应用条件也就各不相同。进一步提高微控制器芯片在各种应用条件的可靠性一直是微控制器芯片研发的一个重要考量。特别是当微控制器芯片需要使用到一些应用条件相对严峻的应用场合时，在研发阶段更需要注意提高微控制器芯片的可靠性，并尽量采取一些必要的侦测手段，使微控制器芯片能在应用于在场应用系统的工作的时候，能够侦测到工作条件出现某些异常状态，并主动地启动一些必要的自我保护机制，以免应用系统出现严重的在场应用异常。
当微控制器芯片处于在场应用时，其中一种需要小心应对的异常就是微控制器的外部时钟出现异常。如果外部时钟出现停止振荡的异常，微控制器内核就可能会由于失去了工作主时钟而处于死锁状态，进而导致微控制器应用系统出现严重的在场应用异常。本实用新型提供一种适用于微控制器芯片的时钟侦测电路，通过微控制器芯片内部的时钟侦测电路可以侦测到微控制器芯片外部时钟出现停止振荡等异常状态，并且能够在外部时钟出现异常的时候,及时地将微控制器内核的工作主时钟由外部时钟切换成内部时钟，从而避免由于外部时钟的停振异常令微控制器内核出现死锁状态，进而导致应用系统出现严重后果。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路，包括微控制器芯片和晶体振荡器，所述晶体振荡器连接在微控制器芯片的外部，微控制器包括时钟侦测模块、内部时钟模块、时钟选择模块和微控制器内核，所述时钟侦测模块分别连接晶体振荡器、时钟选择模块和微控制器内核，时钟选择模块还分别连接内部时钟模块和微控制器内核。
作为本实用新型的优选方案：所述时钟侦测模块包括时钟计数器、同步缓存器、缓存器二、比较器C1、同步计数值B1和寄存器，所述时钟计数器连接同步缓存器，同步缓存器还分别连接缓存器二的输入端和比较器C1的一个输入端，比较器C1另一个输入端连接缓存器二的输出端，比较器C1的输出端连接同步计数值B1，同步计数值B1还连接寄存器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过微控制器芯片内部的时钟侦测电路可以侦测到微控制器芯片外部时钟出现停止振荡等异常状态，并且能够在外部时钟出现异常的时候,及时地将微控制器内核的工作主时钟由外部时钟切换成内部时钟，从而避免由于外部时钟的停振异常令微控制器内核出现死锁状态，进而导致应用系统出现严重在场应用异常。另外，时钟侦测电路侦测在异常发生时会产生相应的中断请求信号，使微控制器内核能够及时地启动相应的中断保护程序，进一步提高微控制器芯片在场应用的可靠性。最后，本实用新型还具有低功耗的优点。本实用新型通过较为简洁的结构，时钟侦测电路所采用的内部时钟可以是频率较低时钟电路，因而只需要以较低的功耗为代价就可以实现微控制器芯片的相应保护功能。
附图说明
图1为微控制器芯片的时钟侦测方案的工作原理框图。
图2为时钟侦测模块的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1、2，一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路，由时钟侦测模块(CK_DET)、内部时钟模块(INT_OSC)、时钟选择模块(CK_SEL)、微控制器内核(CORE)等部分组成。当微控制器芯片处于在场应用时，其内核工作主时钟由芯片外部的晶体振荡器
(EXT_OSC)提供。芯片外部的晶体振荡器(EXT_OSC)输出的时钟(eck)输入至微控制器芯片内部的时钟侦测模块(CK_DET)，时钟侦测模块(CK_DET)负责对外部时钟(eck)进行侦测。时钟侦测模块为双时钟逻辑模块，即时钟侦测模块工作时需要同时使用到外部时钟模块产生的外部时钟(eck)和内部时钟模块产生的内部时钟(ick)。时钟侦测模块输出的时钟侦测报警信号(invld_rpt)被连接到(CK_SEL)。当时钟侦测模块(CK_DET)侦测到芯片外部的晶体振荡器为正常状态时，时钟侦测报警信号(invld_rpt)将被置为低电平状态。当时钟侦测模块(CK_DET)侦测到芯片外部的晶体振荡器出现停止振荡的异常状态时，时钟侦测报警信号(invld_rpt)将被置为高电平有效状态。时钟侦测模块输出的时钟侦测报警信号(invld_rpt)被连接到(CK_SEL)。时钟选择模块(CK_SEL)负责根据时钟侦测报警信号(invld_rpt)的不同状态选择正常的外部时钟(eck)作为内核工作时钟，或者将内部时钟(ick)作为内核工作时钟(clk_core)。时钟选择模块(CK_SEL)持续监测时钟侦测模块(CK_DET)送过来的时钟侦测报警信号(invld_rpt)，当其监测到时钟侦测报警信号为低电平状态时，时钟选择模块(CK_SEL)选择正常的外部时钟(eck)作为内核工作时钟(clk_core)输送至微控制器内核(CORE)；当其监测到时钟侦测报警信号为高电平状态时，时钟选择模块(CK_SEL)立刻将内部时钟模块产生的内部时钟(ick)作为内核工作时钟(clk_core)输送至微控制器内核(CORE)。另外，当时钟侦测模块(CK_DET)侦测到芯片外部的晶体振荡器出现停止振荡的异常状态时，其还会产生一个中断请求信号(intr_req)，将此异常报告给微控制器内核，微控制器内核收到此中断请求信号时，可以在工作主时钟完成切换之后，进入相应的中断服务程序，进行一系列时钟异常保护操作，以免应用系统出现相应的异常。
时钟侦测模块(CK_DET)的内部工作原理如图2所示。在时钟侦测模块(CK_DET)的内部，时钟计数器(CK_CNT)以外部时钟(eck)作为其工作时钟，每个eck的上升沿，时钟计数器进行加1累加。时钟计数器的计数值(cnto)输送到同步缓存器(SBUF)，同步缓存器(SBUF)的工作时钟为内部时钟(ick)。内部时钟(ick)输出的时钟频率相对于外部时钟(eck)的时钟频率要低很多。这样有利于节省微控制器芯片的能耗。同步缓存器(SBUF)持续地对时钟计数器的计数值(cnto)进行同步采样，经过同步缓存器(SBUF)可得到同步到内部时钟域的同步计数值1(cnto_s1)。缓存器2(BUF2)同时以内部时钟作为工作时钟，缓存器2对同步计数值1(cnto_s1)进行缓存，得到同步计数值2(cnto_s2)。同步计数值1(cnto_s1)与同步计数值2(cnto_s2)被送至比较器C1。外部时钟正常的情况下，同步计数值1(cnto_s1)与同步计数值2(cnto_s2)不相等，因为同步计数值2(cnto_s2)的值相对于同步计数值1(cnto_s1)有1个内部时钟周期的延时。当外部时钟正常时，同步计数值2(cnto_s2)的值与同步计数值1(cnto_s1)的值不相等，这将会驱使比较器C1输出的比较信号(cmps)为低电平状态，并且驱使寄存器DFF1输出的时钟侦测报警信号(invld_rpt)被置为低电平无效状态。当外部时钟出现停振异常时，同步计数值2(cnto_s2)的值与同步计数值1(cnto_s1)的值相等，这将会驱使比较器C1输出的比较信号(cmps)为高电平状态，并且驱使寄存器DFF1输出的时钟侦测报警信号(invld_rpt)被置为高电平有效状态。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路，包括微控制器芯片和晶体振荡器，其特征在于，所述晶体振荡器连接在微控制器芯片的外部，微控制器包括时钟侦测模块、内部时钟模块、时钟选择模块和微控制器内核，所述时钟侦测模块分别连接晶体振荡器、时钟选择模块和微控制器内核，时钟选择模块还分别连接内部时钟模块和微控制器内核。
2.根据权利要求1所述的一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路，其特征在于，所述时钟侦测模块包括时钟计数器、同步缓存器、缓存器二、比较器C1、同步计数值B1和寄存器，所述时钟计数器连接同步缓存器，同步缓存器还分别连接缓存器二的输入端和比较器C1的一个输入端，比较器C1另一个输入端连接缓存器二的输出端，比较器C1的输出端连接同步计数值B1，同步计数值B1还连接寄存器。
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Cited By (1)
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| CN108089631A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-29 | 深圳市博巨兴实业发展有限公司 | 一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路 |
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| CN108089631B (zh) * | 2017-12-11 | 2023-10-27 | 深圳市博巨兴微电子科技有限公司 | 一种用于微控制器芯片的时钟侦测电路 |
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