超低功耗mcu的安全啟動方法及電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高安全性超低功耗MCU (微控制器)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超低功耗MCU的高安全啟動方法。本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)所述方法的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]MCU的電源監(jiān)測包括上電復位，掉電復位，電源電壓檢測。普通MCU的電源監(jiān)測電路需要有工作電流來產(chǎn)生精準參考電壓，將其與芯片電源電壓進行比較后，產(chǎn)生上電復位以及掉電復位。
[0003]這種普通MCU使用的是有功耗的電源監(jiān)測電路，比如芯片最低工作電壓為1.6V的話，那么電源監(jiān)測電路把復位信號釋放電壓定位1.8V，保證芯片reset (復位)釋放后，芯片就可以正常工作。當MCU電源電壓低于某一個值時，置位復位信號，以保障MCU處于異常電壓時可以保證MCU處于復位狀態(tài)，增加MCU的抗干擾性以及強壯性。為了讓芯片可以隨時檢測外部電源電壓的變化，保障MCU的穩(wěn)定性，這個電源監(jiān)測電路要始終開著。普通MCU的電源監(jiān)測的電流需要10?100 μ A (SiliconLab的C8051Fxxx的VDD監(jiān)視器電流為20?50μ A ；Freescale的MC9S08LG32低電壓檢測器的電流為90 μ A ；ΝΧΡ的LPClIxx系列BOD低電壓檢測器為51μΑ ;Atmel的AT91系列低電壓檢測器為20 μ A)，但這部分電流要計入MCU的工作電流以及待機電流。
[0004]超低功耗MCU在低功耗模式運行下(比如實時時鐘RTC工作，液晶屏幕IXD工作，外部32Κ晶振工作的功耗I?2 μ Α)—般就是I?2個微安這個范圍，10 μ A?50 μ A的電流是絕對不被超低功耗MCU所接受的。超低功耗MCU的電源監(jiān)測電路需要使用超低功耗的電路架構(gòu)來降低MCU在超低功耗模式下功耗，因為低電流與高精準度是相互矛盾的，這就意味著超低功耗的電源監(jiān)測無法及時，精確地監(jiān)測外部電壓，只能以Vth的閾值電壓來進行監(jiān)測外部電壓，但Vth的閾值電壓隨著工藝偏差，溫度變化而變得十分不精確，對于MCU來說復位的電壓變得飄忽不定，讓MCU處于危險狀態(tài)。
[0005]TSMC0.18 μ m ULL (超低延遲)工藝下的邏輯電路以及flash在1.2V即可工作，所以這種電路結(jié)構(gòu)在常溫以及低溫下是可以正常工作，即電源監(jiān)測釋放復位信號時的芯片電源電壓>1.5V。不過工作在高溫情況下，在85攝氏度下，2個Vth大約在0.9V左右釋放復位信號，但內(nèi)部flash還未達到可工作的最低電壓，導致MCU讀取不到正確的程序數(shù)據(jù)，MCU跑飛。這在高安全性MCU產(chǎn)品是不可容忍的，會導致系統(tǒng)的完全崩潰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超低功耗MCU的安全啟動方法，能降低超低功耗MCU的工作電流，提高超低功耗電源監(jiān)測電路監(jiān)測電壓的精度，保證超低功耗MCU處于任何工作環(huán)境下的正常使用；為此，本發(fā)明還要提供一種實現(xiàn)所述方法的電路。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的超低功耗MCU的安全啟動方法是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]超低功耗MCU上電后，利用超低功耗電源監(jiān)測電路，將超低功耗MCU芯片內(nèi)部總復位信號置位“1”，然后啟動內(nèi)部RCOSC (RC振蕩電路)，同時啟動自適應(yīng)電路工作；所述自適應(yīng)電路根據(jù)所述RC振蕩電路輸出的時鐘，每經(jīng)過1024個時鐘進行flash (閃存)的讀操作，讀取flash內(nèi)的flash檢測碼；如果無法讀取到正確的flash檢測碼,則再經(jīng)過1024個時鐘之后，繼續(xù)讀取flash檢測碼；直到能夠正常讀取到正確的flash檢測碼之后，所述自適應(yīng)電路將所述總復位信號置“O”，然后關(guān)閉RC0SC，同時使超低功耗MCU芯片正常啟動。
[0009]本發(fā)明的實現(xiàn)上述方法的超低功耗MCU的安全啟動電路，包括:
[0010]一超低功耗電源監(jiān)測電路，用于監(jiān)測M⑶芯片的電源電壓；
[0011]一 MCU芯片內(nèi)部的RC振蕩電路，其振蕩頻率大于MCU芯片默認工作頻率；
[0012]一 flash,在其讀取時間最長區(qū)域存儲flash檢測碼；
[0013]—寄存器，用于寄存MCU芯片內(nèi)部總復位信號；
[0014]一自適應(yīng)電路，對所述內(nèi)部總復位信號進行自適應(yīng)控制；
[0015]所述超低功耗電源監(jiān)測電路，在MCU上電后將所述總復位信號置位“ I ”，啟動所述RC振蕩電路，同時啟動自適應(yīng)電路工作；
[0016]所述自適應(yīng)電路根據(jù)所述RC振蕩電路輸出的時鐘，每經(jīng)過1024個時鐘對所述flash進行讀操作，讀取flash內(nèi)的flash檢測碼；如果無法讀取到正確的flash檢測碼，則再經(jīng)過1024個時鐘之后，繼續(xù)讀取flash檢測碼；直到能夠正常讀取到正確的flash檢測碼之后，所述自適應(yīng)電路將所述總復位信號置“0”，然后關(guān)閉RC振蕩電路，同時使超低功耗MCU芯片正常啟動。
[0017]本發(fā)明能以較小的硬件代價使得超低功耗MCU可以使用超低功耗電源監(jiān)測電路，并且自適應(yīng)地處理電壓不穩(wěn)定情況下復位的有效性，降低超低功耗MCU的工作電流，克服了超低功耗電源監(jiān)測電路監(jiān)測電壓不準的缺點；自適應(yīng)電路能夠保證對于電壓要求最高的電路模塊，在最差情況下都可以正常工作，保證超低功耗MCU處于任何工作環(huán)境下的正常使用，增強了 MCU的穩(wěn)定性，抗干擾性，安全性，提高了超低功耗MCU的市場競爭力。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0019]圖1是所述超低功耗MCU的安全啟動電路一實施例原理圖；
[0020]圖2是Flash檢測碼在Flash存放區(qū)域示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的總體構(gòu)思是，如果MCU內(nèi)部對于電壓要求最高的電路模塊，在最差情況下都可以正常工作，那么就可以保證MCU芯片正常工作，才啟動MCU芯片的所有功能模塊工作。
[0022]對MCU芯片各模塊進行測試后，發(fā)現(xiàn)flash模塊的可工作最低電壓是要求最高的，所以把flash模塊對電壓的自適應(yīng)電路作為MCU芯片對電壓變化的自適應(yīng)電路。超低功耗電源監(jiān)測電路的檢查電壓隨著溫度，工藝漂移為0.9V?1.8V，在這個電壓下自適應(yīng)電路是保證可以正常工作。
[0023]所述超低功耗MCU的高安全啟動方法是采用如下方案實現(xiàn)的:超低功耗MCU上電后，利用超低功耗電源監(jiān)測電路，將超低功耗MCU芯片(以下簡稱芯片)內(nèi)部總復位信號置位“1”，啟動內(nèi)部RCOSC，同時啟動自適應(yīng)電路工作；所述自適應(yīng)電路