本發(fā)明涉及芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于低功耗微控制器的時鐘與復(fù)位模塊的裝置。

背景技術(shù)：

MCU在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用非常廣泛。MCU芯片中的時鐘與復(fù)位模塊是MCU芯片設(shè)計中一個重要的模塊。

本發(fā)明提出一種用于低功耗微控制器的時鐘與復(fù)位模塊的方案與裝置。本發(fā)明通過對上電復(fù)位信號進(jìn)行濾波，可以避免芯片在上電復(fù)位閾值電壓點附近的不穩(wěn)定導(dǎo)致芯片的工作發(fā)生異常。通過定時計數(shù)等待至微控制器芯片電壓條件適合對NVM操作時，才開始從NVM模塊中加載芯片配置信息。并且，在滿足需要的工作時鐘頻率的前提下，通過將時鐘單元的輸出時鐘進(jìn)行16分頻，降低從NVM模塊中加載芯片配置信息邏輯過程的工作時鐘頻率，可以使加載芯片配置信息的過程更加可靠。用戶可以根據(jù)應(yīng)用場景的實際條件來進(jìn)行配置MCU內(nèi)核的復(fù)位釋放時間，使MCU芯片能夠可靠地開始工作。用戶可以根據(jù)不同應(yīng)用場合的需要，以滿足應(yīng)用需要為前提，并且以節(jié)省的功耗為目的，選擇不同MCU內(nèi)核工作時鐘頻率，可以節(jié)省不必要的功耗。在MCU內(nèi)核開始工作以后，通過關(guān)閉不需要再工作的邏輯的工作時鐘，并且其復(fù)位信號保持為低電平復(fù)位狀態(tài)，可以進(jìn)一步節(jié)省不必要的功耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于低功耗微控制器的時鐘與復(fù)位模塊的裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于低功耗微控制器的時鐘與復(fù)位模塊的裝置，包括非易失性存儲器、配置信息加載模塊、時鐘與復(fù)位控制模塊和微控制器內(nèi)核，所述非易失性存儲器分別連接配置信息加載模塊和微控制器內(nèi)核，配置信息加載模塊還連接時鐘與復(fù)位控制模塊，時鐘與復(fù)位控制模塊還連接微控制器內(nèi)核。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：所述時鐘與復(fù)位控制模塊包括檢測電路、濾波計數(shù)器、定時計數(shù)器、比較器C1、比較器C2和比較器C3。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1、通過對上電復(fù)位信號進(jìn)行濾波，可以避免芯片在上電復(fù)位閾值電壓點附近的不穩(wěn)定導(dǎo)致芯片的工作發(fā)生異常。2、通過定時計數(shù)等待等待至微控制器芯片電壓條件適合對NVM操作時，才開始從NVM模塊中加載芯片配置信息。并且，在滿足需要的工作時鐘頻率的前提下，通過將時鐘單元的輸出時鐘進(jìn)行16分頻，降低從NVM模塊中加載芯片配置信息邏輯過程的工作時鐘頻率，可以使加載芯片配置信息的過程更加可靠。3、用戶可以根據(jù)應(yīng)用場景的實際條件來進(jìn)行配置MCU內(nèi)核的復(fù)位釋放時間，使MCU芯片能夠可靠地開始工作。4、用戶可以根據(jù)不同應(yīng)用場合的需要，以滿足應(yīng)用需要為前提，并且以節(jié)省的功耗為目的，選擇不同MCU內(nèi)核工作時鐘頻率，可以節(jié)省不必要的功耗。在MCU內(nèi)核開始工作以后，通過關(guān)閉不需要再工作的邏輯的工作時鐘，并且其復(fù)位信號保持為低電平復(fù)位狀態(tài)，可以進(jìn)一步節(jié)省不必要的功耗。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的整體框圖；

圖2為時鐘與復(fù)位控制模塊的方框圖。

具體實施方式

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(jìn)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)人員在沒有做出創(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(hù)的范圍。

請參閱圖1-2，一種用于低功耗微控制器的時鐘與復(fù)位模塊的裝置，包括非易失性存儲器、配置信息加載模塊、時鐘與復(fù)位控制模塊和微控制器內(nèi)核，所述非易失性存儲器分別連接配置信息加載模塊和微控制器內(nèi)核，配置信息加載模塊還連接時鐘與復(fù)位控制模塊，時鐘與復(fù)位控制模塊還連接微控制器內(nèi)核。

時鐘與復(fù)位控制模塊包括檢測電路、濾波計數(shù)器、定時計數(shù)器、比較器C1、比較器C2和比較器C3。

本發(fā)明的工作原理是：微控制器內(nèi)部包括微控制器內(nèi)核(MCU_CORE)非易失性存儲器(NVM)、代碼選項加載控制模塊(OPTION)、時鐘與復(fù)位控制模塊等組成部分。

非易失性存儲器(NVM)：

NVM(non-volatile memory)為一種非易失性存儲器，可以芯片在斷電的時情況下，保持存儲器中的內(nèi)容不丟失。NVM用來存儲MCU芯片配置信息以及作為用戶程序的存儲空間。

配置信息加載模塊(OTPION)

MCU芯片的配置信息字是預(yù)先存儲于MCU芯片內(nèi)部的配置控制信息。當(dāng)MCU芯片在上電復(fù)位后，芯片根據(jù)預(yù)先存儲于芯片內(nèi)部的配置信息的不同，將芯片置于相應(yīng)的工作模式；以及根據(jù)不同的芯片配置信息，相應(yīng)地配置芯片內(nèi)部模塊。它是MCU芯片工作相關(guān)的全局性配置。一般來說，這些信息是存儲于芯片內(nèi)部的非易失性存儲器(NVM，non-volatile memory)中。在芯片掉電之后，這些信息依然可以保存下來，使得MCU芯片在重新上電后，能夠工作在預(yù)期的模式下。代碼選項加載控制模塊(OTPION)從NVM模塊中加載到配置信息字后，將配置信息字中用于配置微控制器芯片內(nèi)核復(fù)位釋放時間控制信號(cfg_rst)以及用于配置微控制器芯片內(nèi)核時鐘頻率控制信號(cfg_clk)輸出至?xí)r鐘與復(fù)位控制模塊代碼選項加載控制模塊(OTPION)。

時鐘與復(fù)位控制模塊(CLOCK_AND_RESET):

時鐘與復(fù)位控制模塊(CLOCK_AND_RESET)負(fù)責(zé)在微控制器芯片上電復(fù)位釋放后，通過對上電復(fù)位信號進(jìn)行濾波，得到穩(wěn)定的上電復(fù)位釋放有效信號，然后通過模塊內(nèi)部進(jìn)行定時計數(shù)，等待至微控制器芯片電壓條件適合對NVM操作時，釋放配置信息加載模塊(OTPION)的復(fù)位信號(rst_opt)。配置信息加載模塊在復(fù)位信號(rst_opt)釋放后，將從NVM模塊中對應(yīng)的存儲區(qū)域中將MCU芯片工作相關(guān)的全局性配置信息加載出來，配置信息中的復(fù)位配置信息(cfg_rst)用于控制MCU內(nèi)核的復(fù)位釋放時間，使用戶可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的功耗、電氣條件需要的穩(wěn)定時間來進(jìn)行配置不同的MCU內(nèi)核的復(fù)位釋放時間，使MCU內(nèi)核能夠可靠地開始運行。

時鐘與復(fù)位控制模塊(CLOCK_AND_RESET)的工作原理如圖2所示。當(dāng)上電復(fù)位的瞬間，上電復(fù)位信號(rst_por)可能會在上電復(fù)位閾值電壓點附近出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。其中，沿檢測電路(edge_det)用來檢測上電復(fù)位信號(rst_por)的跳變。當(dāng)上電復(fù)位信號(rst_por)出現(xiàn)變化時，沿檢測電路(edge_det)輸出低有效電平，將濾波計數(shù)器(filter)進(jìn)行復(fù)位，使其計數(shù)值重新回到0。當(dāng)上電復(fù)位信號(rst_por)穩(wěn)定時，濾波計數(shù)器(filter)持續(xù)進(jìn)行累加，當(dāng)濾波計數(shù)器(filter)的計數(shù)值通過比較器C1與參數(shù)para_t0進(jìn)行比較時，當(dāng)兩者相等時將會觸發(fā)MCU芯片釋放系統(tǒng)復(fù)位信號(rst_sys)。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位信號(rst_sys)釋放后，定時計數(shù)器(counter)開始進(jìn)行累加計數(shù)，當(dāng)定時計數(shù)器(counter)的計數(shù)值通過比較器C2與參數(shù)para_t1進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時，將會觸發(fā)MCU芯片釋放配置信息加載模塊(OTPION)的復(fù)位信號(rst_opt)。時鐘單元產(chǎn)生的時鐘經(jīng)過16分頻后作為配置信息加載模塊(OTPION)的工作時鐘。在系統(tǒng)上電之后，芯片供電有可能需要更長的時間才能達(dá)到充分穩(wěn)定。此時，在滿足配置信息加載模塊(OTPION)需要的工作時鐘頻率的前提下，通過時鐘分頻降低此模塊的工作時鐘頻率，可以使配置信息加載模塊(OTPION)從NVM模塊中加載芯片配置信息的過程更加可靠。配置信息加載模塊(OTPION)完成從NVM模塊中加載芯片配置信息后，將內(nèi)核工作時鐘配置信息(cfg_clk)以及復(fù)位配置信息(cfg_rst)輸出至?xí)r鐘與復(fù)位控制模塊(CLOCK_AND_RESET)。時鐘與復(fù)位控制模塊(CLOCK_AND_RESET)將根據(jù)不同的內(nèi)核工作時鐘配置信息(cfg_clk)，控制內(nèi)部的時鐘分頻電路進(jìn)行不同倍數(shù)的分頻，分頻后得到的時鐘輸出至MCU內(nèi)核作為其工作時鐘。用戶可以根據(jù)不同應(yīng)用場合的需要，以滿足應(yīng)用需要為前提，并且以節(jié)省的功耗為目的，選擇不同的分頻倍數(shù)。在芯片燒錄的過程中，將所需的時鐘分頻倍數(shù)配置信息寫入NVM存儲器中。時鐘與復(fù)位控制模塊(CLOCK_AND_RESET)中的選擇器MUX將根據(jù)不同的復(fù)位配置信息(cfg_rst)進(jìn)行多路選擇，得到參數(shù)para_t2。當(dāng)定時計數(shù)器(counter)的計數(shù)值通過比較器C3與參數(shù)para_t2進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時，將會觸發(fā)MCU芯片釋放MCU內(nèi)核(MCU_CORE)的復(fù)位信號(rst_core)，MCU內(nèi)核開始正常運行。同時，配置信息加載模塊(OTPION)的復(fù)位信號(rst_opt)被重新置為低有效復(fù)位狀態(tài)，并且通過時鐘門控單元(GATE)將配置信息加載模塊(OTPION)的工作時鐘關(guān)閉。因為在MCU內(nèi)核(MCU_CORE)開始工作以后，配置信息加載模塊(OTPION)的邏輯不需要再進(jìn)行工作，所以將配置信息加載模塊(OTPION)的時鐘關(guān)閉，并且其復(fù)位信號(rst_opt)保持為低電平復(fù)位狀態(tài)，可以進(jìn)一步節(jié)省不必要的功耗。