專利名稱：一種單片機及其低功耗模式下驅(qū)動傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器檢測領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種單片機及其低功耗模式下驅(qū)動傳感器的方法。
背景技術(shù)：
傳感器在日常的生活和生產(chǎn)中越來越常見，出于節(jié)能的考慮，很多在上電后信號穩(wěn)定輸出所需時間很短的傳感器都采用間歇供電的方式進行工作，例如水表、燃氣表等一些表計中的磁阻傳感器(MR Sensor)。所謂間歇供電就是指，為了減小系統(tǒng)的功耗，在不丟失信號的情況下，對器件進行間歇式的供電，供電時間占系統(tǒng)總運行時間的比例越小，器件對系統(tǒng)功耗的影響就越小。圖 IA和圖IB為現(xiàn)有技術(shù)中連續(xù)供電和間歇供電的時序圖，在連續(xù)供電的圖IA中可以看出，系統(tǒng)的電能消耗很大，而在圖IB中當(dāng)電源輸出為低時傳感器不耗電，因此系統(tǒng)的功耗就會下降。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少包括如下不足，雖然上間歇供電的方式可以降低功耗，但是提供時序信號的單片機的功耗卻沒有得到足夠重視，因為需要單片機通過一個端口定時輸出信號來控制向傳感器供電，這樣就要求單片機周期性的脫離低功耗狀態(tài)來輸出信號，需要檢測的信號變化越快，單片機退出低功耗狀態(tài)的頻率就越高，這樣單片機的功耗就會上升，它的功耗增大就會使系統(tǒng)的功耗增加，這種方法可能滿足不了系統(tǒng)功耗的要求。在另一種現(xiàn)有技術(shù)中，使用專用芯片來向傳感器提供間歇供電，把電源控制交給專用芯片來控制，單片機通過專用芯片來讀取傳感器的信號，這樣可以使單片機長期處于低功耗狀態(tài)，從而滿足系統(tǒng)功耗要求，但是這種方式增加了系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種單片機及其低功耗模式下驅(qū)動傳感器的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中功耗高的不足。本發(fā)明實施例提供了一種單片機低功耗模式下驅(qū)動傳感器的方法，包括利用所述單片機低功耗模式下的時鐘信號作為所述傳感器的電源；并利用所述時鐘信號作為所述單片機同步串行外設(shè)單元的時鐘輸入信號；所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口受所述時鐘信號的同步并且讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，在預(yù)定時鐘周期之后所述單片機退出低功耗模式判斷同步串行外設(shè)單元讀取的所述傳感器的數(shù)據(jù)是否有效，如果有效則對所述傳感器的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理，否則所述單片機返回低功耗模式。根據(jù)本發(fā)明實施例所述方法的一個進一步的方面，所述利用所述單片機低功耗模式下的時鐘信號作為所述傳感器的電源進一步包括，利用所述單片機低功耗模式下的脈寬調(diào)制單元作為所述傳感器的電源。
根據(jù)本發(fā)明實施例所述方法的再一個進一步的方面，所述脈寬調(diào)制單元輸出的時
鐘信號可調(diào)。根據(jù)本發(fā)明實施例所述方法的另一個進一步的方面，所述傳感器的數(shù)據(jù)為具有兩個狀態(tài)的邏輯信號。根據(jù)本發(fā)明實施例所述方法的另一個進一步的方面，所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口在所述時鐘信號的下降沿讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例還提供了一種低功耗模式下驅(qū)動傳感器的單片機，包括時鐘信號輸出單元，用于在低功耗模式下向所述傳感器提供時鐘信號作為電源，并向所述單片機的同步串行外設(shè)單元輸入時鐘信號；處理單元，所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口受所述時鐘信號的同步并且讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，在預(yù)定時鐘周期之后所述處理單元退出低功耗模式判斷同步串行外設(shè)單元讀取的所述傳感器的數(shù)據(jù)是否有效，如果有效則對所述傳感器的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理，否則控制所述單片機返回低功耗模式。根據(jù)本發(fā)明實施例所述單片機的一個進一步的方面，所述時鐘信號輸出單元為低功耗模式下的脈寬調(diào)制單元。根據(jù)本發(fā)明實施例所述單片機的再一個進一步的方面，所述脈寬調(diào)制單元輸出的時鐘信號可調(diào)。根據(jù)本發(fā)明實施例所述單片機的另一個進一步的方面，所述傳感器為輸出的數(shù)據(jù)具有兩個狀態(tài)的邏輯信號。根據(jù)本發(fā)明實施例所述單片機的另一個進一步的方面，所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口在所述時鐘信號的下降沿讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)。通過本發(fā)明實施例，可以使得單片機長時間處于低功耗狀態(tài)，在沒有增加成本的前提下減小了單片機的功耗。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖IA和圖IB為現(xiàn)有技術(shù)中連續(xù)供電和間歇供電的時序圖；圖2所示為本發(fā)明實施例一種單片機低功耗模式下驅(qū)動傳感器方法的流程圖；圖3所示為本發(fā)明實施例一種低功耗模式下驅(qū)動傳感器的單片機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為本發(fā)明實施例低功耗模式下驅(qū)動傳感器的單片機的具體結(jié)構(gòu)圖；圖5所示為本發(fā)明實施例的工作時序圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖2所示為本發(fā)明實施例一種單片機低功耗模式下驅(qū)動傳感器方法的流程圖。包括步驟201，利用所述單片機低功耗模式下的時鐘信號作為所述傳感器的電源。所述低功耗模式下的時鐘信號可以為可以工作于低功耗模式下的脈寬調(diào)制(PWM) 信號，其中該PWM信號可調(diào)，作為本發(fā)明的進一步的實施例，當(dāng)時鐘信號的驅(qū)動能力不夠， 可以在時鐘信號與傳感器電源接口之間加入三極管，以提高時鐘信號作為電源的驅(qū)動能力。步驟202，利用所述時鐘信號作為所述單片機同步串行外設(shè)單元的時鐘輸入信號， 在本例中SCK端口為同步串行外設(shè)單元的時鐘輸入端口。其中，所述同步串行外設(shè)單元可以為串行外圍設(shè)備接口(Serial Peripheral Interface, SPI)或者CSI端口，該CSI端口實際上為日本標(biāo)準(zhǔn)的SPI端口。步驟203，所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口(DI)受所述時鐘信號的同步而讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，在預(yù)定時鐘周期之后所述單片機退出低功耗模式判斷同步串行外設(shè)單元讀取的所述傳感器數(shù)據(jù)是否有效，如果有效則對所述傳感器數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理，否則所述單片機返回低功耗模式。所述傳感器的數(shù)據(jù)為具有兩個狀態(tài)的邏輯信號。其中所述預(yù)定時鐘周期在本例中可以為8個時鐘周期，也可以為16個時鐘周期， 在不同的實施例中是根據(jù)不同的單片機中同步串行外設(shè)單元的特定決定的。所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口在所述時鐘信號的下降沿讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，其中，在PWM輸出高電平時傳感器上電，DI端口接收傳感器發(fā)出的信號不穩(wěn)定， 而在下降沿時傳感器輸出比較穩(wěn)定。如果同步串行外設(shè)單元的DI端口為在上升沿讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，則可以通過將所述PWM輸出的時鐘信號取反后，作為所述傳感器的電源輸入。通過上述實施例，可以使得單片機長時間處于低功耗狀態(tài)，在沒有增加成本的前提下減小了單片機的功耗。如圖3所示為本發(fā)明實施例一種低功耗模式下驅(qū)動傳感器的單片機的結(jié)構(gòu)示意圖。包括單片機300，時鐘信號輸出單元301，同步串行外設(shè)單元302，處理器303，傳感器 400。所述時鐘信號輸出單元301，用于在低功耗模式下向所述傳感器400提供時鐘信號作為電源，并向所述單片機的同步串行外設(shè)單元302入時鐘信號。所述處理器303，所述同步串行外設(shè)單元302的數(shù)據(jù)輸入端口受所述時鐘信號的同步而讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，在預(yù)定時鐘周期之后所述處理單元303退出低功耗模式判斷同步串行外設(shè)單元讀取的所述傳感器的數(shù)據(jù)是否有效，如果有效則對所述傳感器的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理，否則控制所述單片機300返回低功耗模式。其中，所述時鐘信號輸出單元301為低功耗模式下的脈寬調(diào)制單元，并且該輸出的時鐘信號可調(diào)。其中所述傳感器400輸出的數(shù)據(jù)為具有兩個狀態(tài)的邏輯信號，例如為0或者1，當(dāng)檢測到被測信號時輸出一種狀態(tài)(例如1)，當(dāng)沒有檢測到被測信號時輸出另一種狀態(tài)(例如0)，上述的傳感器可以為磁阻傳感器(MR sensor)或者霍爾傳感器(Hall sensor)。將上述單片機300的端口進行了特定的連接，使其能夠在低功耗狀態(tài)下獲取傳感器400的數(shù)據(jù)，起到了節(jié)能、低成本的效果。如圖4所示為本發(fā)明實施例低功耗模式下驅(qū)動傳感器的單片機的具體結(jié)構(gòu)圖。包括單片機300，可以工作在低功耗模式下的脈寬調(diào)制單元301 (PWM)，同步串行外設(shè)單元302的時鐘輸入端口 3021 (SCK)，同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口 3022 (DI)，單片機的處理單元303，傳感器400，傳感器的電源端口 401，傳感器的數(shù)據(jù)信號輸出端口 402。 其中所述傳感器400可以包括磁阻傳感器等上電電源信號非常短的傳感器。如圖4所示，所述脈寬調(diào)制單元301分別與所述電源端口 401和時鐘輸入端口 3021相連接，所述數(shù)據(jù)輸入端口 3022與數(shù)據(jù)信號輸出端口 402相連接。所述處理單元303 與所述時鐘輸入端口 3021相連接。在上述實施例中，如果脈寬調(diào)制單元301的輸出電壓或者電流不足以驅(qū)動傳感器 400，則可以在脈寬調(diào)制單元301與所述電源端口 401之間加上一個三極管，以提高所述脈寬調(diào)制單元301對傳感器400的驅(qū)動能力。上述裝置的工作時序圖如圖5所示，在本例中數(shù)據(jù)輸入端口 3022每隔脈寬調(diào)制單元301的8個時鐘周期后的下降沿讀取一次傳感器的數(shù)據(jù)信號輸出端口 402的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)傳送給處理單元303，此前接收的數(shù)據(jù)不足8個時鐘周期所以為無效(因為單片機剛上電后初始化了同步串行外設(shè)單元302和在低功耗模式下的脈寬調(diào)制單元301輸出，這時在同步串行外設(shè)單元302的緩沖區(qū)中還沒有有效數(shù)據(jù)，只有當(dāng)經(jīng)過8個時鐘后才會有數(shù)據(jù))， 當(dāng)在8個時鐘周期后接收到完整的8個數(shù)據(jù)信號，同步串行外設(shè)單元302產(chǎn)生中斷信號，處理單元303退出低功耗模式，將如圖中傳感器信號輸出中第一段的數(shù)據(jù)OxFS存儲于緩沖區(qū)中，然后再次進入低功耗模式，等待下一次中斷再次退出低功耗模式。當(dāng)脈寬調(diào)制單元301為高電平時，傳感器400的供電電源有效，經(jīng)過很短的時間之后傳感器400輸出有效，并且在電源有效的過程中保持，當(dāng)脈寬調(diào)制單元301輸出為低電平時傳感器400的供電被切斷，但是由于傳感器電源端口 401處的電容積累的電荷(如果電容太小可以適當(dāng)加大電源端口 401的電容)，所以傳感器400的輸出在供電被切斷后還會有一段時間有效，此時的狀態(tài)在脈寬調(diào)制單元301的下降沿時被鎖存進SPI硬件中，當(dāng)8個時鐘周期過后(根據(jù)SPI接口不同可能不同)串行數(shù)據(jù)變成并行數(shù)據(jù)被鎖存在SPI的接收緩沖區(qū)。從圖5中可以看出向傳感器400的電源端口 401供電8次之后單片機300的處理器 303才需要從低功耗模式切換出來，并且讀取SPI接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，同時判斷數(shù)據(jù)bit流中是否有從0變?yōu)?的狀態(tài)，如果有說明檢取到信號。因為單片機300供電8次之后才會從低功耗模式下切換出來，在采樣同樣的信號時，單片機300的功耗要只相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)1 中的1/8，從而降低了整個系統(tǒng)的功耗。以上所述的具體實施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單片機低功耗模式下驅(qū)動傳感器的方法，其特征在于包括利用所述單片機低功耗模式下的時鐘信號作為所述傳感器的電源；并利用所述時鐘信號作為所述單片機同步串行外設(shè)單元的時鐘輸入信號；所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口受所述時鐘信號的同步并且讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，在預(yù)定時鐘周期之后所述單片機退出低功耗模式判斷同步串行外設(shè)單元讀取的所述傳感器的數(shù)據(jù)是否有效，如果有效則對所述傳感器的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理，否則所述單片機返回低功耗模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述單片機低功耗模式下的時鐘信號作為所述傳感器的電源進一步包括，利用所述單片機低功耗模式下的脈寬調(diào)制單元作為所述傳感器的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述脈寬調(diào)制單元輸出的時鐘信號可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳感器的數(shù)據(jù)為具有兩個狀態(tài)的邏輯信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口在所述時鐘信號的下降沿讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)。
6.一種低功耗模式下驅(qū)動傳感器的單片機，其特征在于包括時鐘信號輸出單元，用于在低功耗模式下向所述傳感器提供時鐘信號作為電源，并向所述單片機的同步串行外設(shè)單元輸入時鐘信號；處理單元，所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口受所述時鐘信號的同步并且讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)，在預(yù)定時鐘周期之后所述處理單元退出低功耗模式判斷同步串行外設(shè)單元讀取的所述傳感器的數(shù)據(jù)是否有效，如果有效則對所述傳感器的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理，否則控制所述單片機返回低功耗模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單片機，其特征在于，所述時鐘信號輸出單元為低功耗模式下的脈寬調(diào)制單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單片機，其特征在于所述脈寬調(diào)制單元輸出的時鐘信號可調(diào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單片機，其特征在于，所述傳感器為輸出的數(shù)據(jù)具有兩個狀態(tài)的邏輯信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單片機，其特征在于，所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口在所述時鐘信號的下降沿讀取所述傳感器的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳感器檢測領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種單片機及其低功耗模式下驅(qū)動傳感器的方法。其中所述方法包括利用所述單片機低功耗模式下的時鐘信號作為所述傳感器的電源；并利用所述時鐘信號作為所述單片機同步串行外設(shè)單元的時鐘輸入信號；所述同步串行外設(shè)單元根據(jù)所述時鐘信號通過所述同步串行外設(shè)單元的數(shù)據(jù)輸入端口從所述傳感器讀取數(shù)據(jù)。通過本發(fā)明實施例可以使得單片機長時間處于低功耗狀態(tài)，在沒有增加成本的前提下減小了單片機的功耗。
文檔編號G05B19/042GK102331729SQ20101023074
公開日2012年1月25日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者陳軼華 申請人:瑞薩電子(中國)有限公司