CN104516296B - 一种基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法及外设模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法及外设模块，该方法包括：在低功耗模式下，判断外设总线传输的信号是否是有效信号，如果所述外设总线传输的信号是有效信号，则打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号；接收当前信号，并对所述当前信号进行检测，如果检测到所述当前信号为发送给该外设模块的有效信号，则执行下一步；判断所述当前信号是否符合唤醒条件，如果所述当前信号符合所述唤醒条件，则产生唤醒中断，唤醒微控制器系统。本发明所述的基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法及外设模块只有在外设总线传输的信号是有效信号时，才会打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号，其余时段时钟完全关闭，使得系统达到更低的功耗。

Description

一种基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法及外设模块

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法及外设模块。

背景技术

微控制器系统在应用中功耗是一个关心的重要问题。通常用户在使用过程中，为了降低系统的功耗，会将系统配置并完成发送功能后使其进入到低功耗模式，而低功耗模式会通过关闭时钟的手段来让系统功耗达到最低。在低功耗模式下，如果外设总线在工作，那么就有可能错误的唤醒微控制器系统使其退出低功耗模式或者丢失发送给该设备的数据。

近年来，随着移动便携设备的大量应用，如何尽可能的降低设备的待机功耗一直是各厂商追求的方向。在待机的低功耗模式下，大部分功能的时钟都是处于关闭状态，诚然这可以带来更低的功耗，但如果不加区别的在低功耗模式下关闭时钟以降低功耗，则有可能错过外设总线的有效数据信息，导致接收功能异常。但是设备作为被动接受设备的时候，由于外设总线何时发出有效数据内容是未知的，采取常开时钟的方式固然可以正确接收到数据，但功耗却会增大很多。

低功耗模式下唤醒微控制器系统的方式多种多样，但大多是基于外部信号的电平或者边沿变化的电路，一旦检测到有效信号，就会唤醒系统。这种唤醒系统的方法在总线有干扰或者目标设备非本设备的时候往往会导致错误的唤醒功能，让系统处于较高功耗的运行状态，通常对于总线型拓扑方式的设备连接方式最为明显。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法及外设模块，该唤醒方法能够解决现有唤醒技术中会导致错误的唤醒使系统处于较高功耗的运行状态的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明公开了一种基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法，包括：

在低功耗模式下，判断外设总线传输的信号是否是有效信号，如果所述外设总线传输的信号是有效信号，则打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号；

接收当前信号，并对所述当前信号进行检测，如果检测到所述当前信号为发送给该外设模块的有效信号，则执行下一步；

判断所述当前信号是否符合唤醒条件，如果所述当前信号符合所述唤醒条件，则产生唤醒中断，唤醒微控制器系统。

进一步地，还包括：

如果检测到所述当前信号为无效的串扰信号或并非发送给该外设模块的有效信号，则关闭所述门控时钟电路。

进一步地，所述在低功耗模式下，判断外设总线传输的信号是否是有效信号之前，所述方法还包括：

在系统运行模式下，判断是否接收到进入所述低功耗模式的指令；若是，则关闭所述低频时钟信号，若否，则继续系统运行模式。

第二方面，本发明公开了一种外设模块，所述外设模块能够实现上述任一所述的唤醒方法，包括：

有效电平侦测电路、门控时钟电路、信号检测电路和唤醒判断电路，

所述有效电平侦测电路与所述门控时钟电路连接，所述信号检测电路与所述唤醒判断电路连接；

所述有效电平侦测电路用于在低功耗模式下，判断外设总线传输的信号是否是有效信号，如果所述外设总线传输的信号是有效信号，则打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号；

所述信号检测电路用于接收当前信号，并对所述当前信号进行检测，如果检测到所述当前信号为发送给该外设模块的有效信号，则将所述当前信号输入到所述唤醒判断电路中；

所述唤醒判断电路用于判断所述当前信号是否符合唤醒条件，如果所述当前信号符合所述唤醒条件，则产生唤醒中断，唤醒微控制器系统。

进一步地，所述信号检测电路与所述有效电平侦测电路连接；

所述信号检测电路还用于如果检测到所述当前信号为无效的串扰信号或并非发送给该外设模块的有效信号，通知所述有效电平侦测电路，关闭所述门控时钟电路。

进一步地，所述有效电平侦测电路包括第一触发器、三输入与门、第一反相器和第二反相器，所述第一触发器包括第一置位端、第一时钟端、第一触发端、第一复位端和第一输出端，

所述第一置位端与所述三输入与门的输出端连接，所述三输入与门的三个输入端分别连接系统中的外设模块使能电路、系统中的低功耗模式电路和所述第一反相器的输出端，所述第一反相器的输入端连接所述外设总线；

所述第一时钟端与系统中产生所述低频时钟信号的低功耗电路连接；

所述第一触发端与所述第二反相器的输出端连接，所述第二反相器的输入端连接所述信号检测电路；

所述第一复位端与所述外设模块使能电路连接；

所述第一输出端与所述门控时钟电路连接。

进一步地，所述门控时钟电路包括第二触发器、第一或门和第一与门，所述第二触发器包括第二时钟端、第二触发端和第二输出端，

所述第二时钟端与系统中用于产生所述低频时钟信号的低功耗电路连接；

所述第二触发端与所述第一或门的输出端连接，所述第一或门的第一输入端与所述有效电平侦测电路连接，所述第一或门的第二输入端与系统中的时钟使能控制电路连接；

所述第二输出端与所述第一与门的第一输入端连接，所述第一与门的第二输入端与所述低功耗电路连接；所述第一与门的输出端与所述低功耗电路连接。

本发明所述的基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法及外设模块只有在外设总线传输的信号是有效信号时，才会打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号，使得系统达到更低的功耗。

附图说明

为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法的流程图。

图2是本发明实施例二提供的外设模块的结构图。

图3是本发明实施例二提供的外设模块的有效电平侦测电路的结构图。

图4是本发明实施例二提供的外设模块的门控时钟电路的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

实施例一：

图1是本发明实施例一提供的基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法的流程图。如图1所示，该唤醒方法包括：

步骤101、在低功耗模式下，判断外设总线传输的信号是否是有效信号，如果外设总线传输的信号是有效信号，则执行以下步骤：

本步骤中，实时地对外设总线传输的信号进行判断。在判断外设总线传输的信号是否是有效信号的过程中，不需要使用低频时钟信号。

步骤102、打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号。

本步骤中，产生低频时钟信号，以能够接收当前信号。

步骤103、接收当前信号。

本步骤中，接收外设总线传输的有效信号对应的当前信号。

步骤104、对当前信号进行检测。如果检测到当前信号为发送给该外设模块的有效信号，则执行以下步骤：

步骤105、判断当前信号是否符合唤醒条件。如果当前信号符合唤醒条件，则执行步骤106、产生唤醒中断，唤醒微控制器系统。

优选地，还包括以下步骤：

如果检测到当前信号为无效的串扰信号或并非发送给该外设模块的有效信号，则执行步骤115、关闭门控时钟电路。

本步骤中，关闭门控时钟电路，从而使得低频时钟信号关闭。此使得在实现了唤醒功能的同时，尽可能地降低了微控制器系统的待机功耗。

优选地，还包括以下步骤：

如果外设总线传输的信号不是有效信号，则执行步骤141、系统运行低功耗模式。

本步骤中，在低功耗模式下，如果外设总线传输的信号不是有效信号，则系统继续运行低功耗模式。

优选地，步骤141、系统运行低功耗模式之前还包括以下步骤：

步骤111、在系统运行模式下，判断是否接收到进入低功耗模式的指令。如果是，则执行步骤121、关闭低频时钟信号；如果否，则执行步骤131、继续系统运行模式。

本步骤中，由于进入低功耗模式后，判断外设总线传输的信号是否是有效信号过程不需要使用低频时钟信号。所以在系统进入低功耗模式前的一瞬间关闭低频时钟信号，尽可能地降低了系统功耗。

优选地，步骤121中除了关闭低频时钟信号之外，还会关闭高频时钟信号。

本发明实施例一提供的基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法只有在外设总线传输的信号是有效信号时，才会打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号，使得系统达到更低的功耗。

实施例二：

图2是本发明实施例二提供的外设模块的结构图。本发明实施例二提供的外设模块能够实现本发明实施例一所述的唤醒方法。如图2所示，该外设模块包括：有效电平侦测电路201、门控时钟电路202、信号检测电路203和唤醒判断电路204，有效电平侦测电路201与门控时钟电路202连接，信号检测电路203与唤醒判断电路204连接。

有效电平侦测电路201用于在低功耗模式下，判断外设总线205传输的信号是否是有效信号，如果外设总线传输的信号是有效信号，则打开门控时钟电路202，以产生低频时钟信号。

本实施例中，当系统进入低功耗模式后，有效电平侦测电路201开始工作，当外设总线205传输的信号是有效信号时，有效电平侦测电路201将低功耗模式时钟使能信号异步置1，并传送给门控时钟电路202，门控时钟电路202此时会控制系统中的低功耗电路206，将低频时钟信号使能，通过时钟信号使得信号检测电路203进入运行状态。由于此时打开的是低频时钟信号，相应地产生低频时钟信号的低功耗电路206的功耗较低，故，本实施例二提供的外设模块在唤醒系统的过程中的功耗较低。当外设总线205传输的信号不是有效信号时，低频时钟信号仍处于关闭状态。有效电平侦测电路201在判断外设总线205传输的信号是否是有效信号的过程中，不需要低频时钟电路。

本实施例中，在系统的正常工作模式，即系统运行模式下，系统中的低功耗电路206和高功耗电路207均正常工作，相应地，低频时钟信号和高频时钟信号均处于打开的状态，此时有效电平侦测电路201仅受系统中的低功耗模式电路208控制，此时不工作，低功耗模式时钟使能信号无效。门控时钟电路202仅受到系统中的时钟使能控制电路209产生的时钟使能控制信号控制。系统进入低功耗模式之前的一瞬间将低频时钟信号和高频时钟信号关闭。

信号检测电路203用于接收当前信号，并对当前信号进行检测，如果检测到当前信号为发送给该外设模块的有效信号，则将当前信号输入到唤醒判断电路204中。

唤醒判断电路204用于判断当前信号是否符合唤醒条件，如果当前信号符合唤醒条件，则产生唤醒中断，唤醒微控制器系统。

本实施例中，如果当前信号符合唤醒条件，那么唤醒判断电路204会将唤醒低功耗模式信号置1，并传送给系统中的系统唤醒电路210，使系统退出低功耗模式回到正常工作模式，即系统运行模式。

优选地，信号检测电路203与有效电平侦测电路201连接。

信号检测电路203还用于如果检测到当前信号为无效的串扰信号或并非发送给该外设模块的有效信号，通知有效电平侦测电路201，关闭门控时钟电路202。

本实施例中，如果当前是一个无效的串扰信号或者为并非发送给该外设模块的有效信号，信号检测电路203在低频时钟信号的驱动下会将低功耗模式时钟清除使能信号置1，电平侦测电路201接收到此低功耗模式时钟清除使能信号后，就会将低功耗模式时钟使能信号同步清0，最后使得门控时钟电路关闭，进而控制低功耗电路206关闭低频时钟信号，使得系统回到低功耗模式，此使得系统的功耗降到最低；如果当前信号是发送给该外设模块的有效信号，经过上述流程后信号检测电路203则会将低功耗模式时钟清除使能信号置0，这样低频时钟信号就不会被关闭并且外设总线206上发送给该外设模块的信号就会被正常接收，此保证了信号的接收，不会致使数据丢失。

图3是本发明实施例二提供的外设模块的有效电平侦测电路的结构图。优选地，如图3所示，有效电平侦测电路201包括第一触发器211、三输入与门221、第一反相器231和第二反相器241，所述第一触发器211包括第一置位端Set1、第一时钟端Clk1、第一触发端D1、第一复位端Reset1和第一输出端Q1。

第一置位端Set1与三输入与门221的输出端连接，三输入与门221的三个输入端分别连接系统中的外设模块使能电路301、系统中的低功耗模式电路208和第一反相器231的输出端，第一反相器231的输入端连接外设总线205。

第一时钟端Clk1与系统中产生低频时钟信号的低功耗电路206连接。

第一触发端D1与第二反相器241的输出端连接，第二反相器241的输入端连接信号检测电路203。

第一复位端Reset1与外设模块使能电路301连接。

第一输出端Q1与门控时钟电路202连接。

本实施例中，当外设模块使能并进入低功耗模式后，低频时钟信号关闭。当外设总线205传输的信号为低电平信号后，第一触发器211的第一输出端Q1异步置1，并使得门控时钟电路202使能低频时钟信号，第一触发器211进入同步驱动状态。低功耗模式时钟清除使能信号的系统复位默认值为0，因此第一触发器的同步置位第一触发端D1端和异步置位第一置位端Set1端均为1，不会形成竞争。

图4是本发明实施例二提供的外设模块的门控时钟电路的结构图。如图4所示，门控时钟电路202包括第二触发器212、第一或门222和第一与门232，所述第二触发器212包括第二时钟端Clk2、第二触发端D2和第二输出端Q2，

第二时钟端Clk2与系统中用于产生低频时钟信号的低功耗电路206连接。

第二触发端D2与第一或门222的输出端连接，第一或门222的第一输入端与有效电平侦测电路201连接，第一或门222的第二输入端与系统中的时钟使能控制电路209连接。

第二输出端Q2与第一与门232的第一输入端连接，第一与门232的第二输入端与低功耗电路206连接；第一与门232的输出端与低功耗电路206连接。

本实施例中，系统在正常工作模式，即系统运行模式下，外设模块的时钟使能控制信号有效，门控时钟电路202会输出低频时钟来驱动系统中的低功耗电路206。当系统和外设模块进入低功耗模式以后，时钟使能控制信号无效，此时门控时钟电路202的输出低频时钟与否仅取决于低功耗模式时钟使能信号。

本发明实施例二提供的外设模块只有在外设总线传输的信号是有效信号时，才会打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号，使得系统达到更低的功耗。当总线型的设备网络中由多台外设模块组成时，外设总线传输的信号访问的外设模块就有更大的概率不是访问该外设模块，对于该外设模块来说外设总线上就是无效信号，本发明实施例二提供的外设模块在这样的环境中唤醒微控制器系统时功耗会更低。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由权利要求的范围决定。

Claims (7)

1.一种基于外设模块的微控制器系统的唤醒方法，其特征在于，包括：

在低功耗模式下，判断外设总线传输的信号是否是有效信号，不需要使用低频时钟信号，如果所述外设总线传输的信号是有效信号，则打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号；

接收外设总线传输的信号，并对所述外设总线传输的信号进行检测，如果检测到所述外设总线传输的信号为发送给该外设模块的有效信号，则执行下一步；

判断所述外设总线传输的信号是否符合唤醒条件，如果所述外设总线传输的信号符合所述唤醒条件，则产生唤醒中断，唤醒微控制器系统。

2.根据权利要求1所述的唤醒方法，其特征在于，还包括：

如果检测到所述外设总线传输的信号为无效的串扰信号或并非发送给该外设模块的有效信号，则关闭所述门控时钟电路。

3.根据权利要求1或2所述的唤醒方法，其特征在于，所述在低功耗模式下，判断外设总线传输的信号是否是有效信号之前，所述方法还包括：

在系统运行模式下，判断是否接收到进入所述低功耗模式的指令；若是，则关闭所述低频时钟信号，若否，则继续系统运行模式。

4.一种外设模块，所述外设模块能够实现权利要求1-3任一所述的唤醒方法，其特征在于，包括：

有效电平侦测电路、门控时钟电路、信号检测电路和唤醒判断电路，

所述有效电平侦测电路与所述门控时钟电路连接，所述信号检测电路与所述唤醒判断电路连接；

所述有效电平侦测电路用于在低功耗模式下，判断外设总线传输的信号是否是有效信号，如果所述外设总线传输的信号是有效信号，则打开门控时钟电路，以产生低频时钟信号；

所述信号检测电路用于接收外设总线传输的信号，并对所述外设总线传输的信号进行检测，如果检测到所述外设总线传输的信号为发送给该外设模块的有效信号，则将所述外设总线传输的信号输入到所述唤醒判断电路中；

所述唤醒判断电路用于判断所述外设总线传输的信号是否符合唤醒条件，如果所述外设总线传输的信号符合所述唤醒条件，则产生唤醒中断，唤醒微控制器系统。

5.根据权利要求4所述的外设模块，其特征在于，所述信号检测电路与所述有效电平侦测电路连接；

所述信号检测电路还用于如果检测到所述外设总线传输的信号为无效的串扰信号或并非发送给该外设模块的有效信号，通知所述有效电平侦测电路，关闭所述门控时钟电路。

6.根据权利要求5所述的外设模块，其特征在于，所述有效电平侦测电路包括第一触发器、三输入与门、第一反相器和第二反相器，所述第一触发器包括第一置位端、第一时钟端、第一触发端、第一复位端和第一输出端，

所述第一置位端与所述三输入与门的输出端连接，所述三输入与门的三个输入端分别连接系统中的外设模块使能电路、系统中的低功耗模式电路和所述第一反相器的输出端，所述第一反相器的输入端连接所述外设总线；

所述第一时钟端与系统中产生所述低频时钟信号的低功耗电路连接；

所述第一触发端与所述第二反相器的输出端连接，所述第二反相器的输入端连接所述信号检测电路；

所述第一复位端与所述外设模块使能电路连接；

所述第一输出端与所述门控时钟电路连接。

7.根据权利要求5所述的外设模块，其特征在于，所述门控时钟电路包括第二触发器、第一或门和第一与门，所述第二触发器包括第二时钟端、第二触发端和第二输出端，

所述第二时钟端与系统中用于产生所述低频时钟信号的低功耗电路连接；

所述第二触发端与所述第一或门的输出端连接，所述第一或门的第一输入端与所述有效电平侦测电路连接，所述第一或门的第二输入端与系统中的时钟使能控制电路连接；

所述第二输出端与所述第一与门的第一输入端连接，所述第一与门的第二输入端与所述低功耗电路连接；所述第一与门的输出端与所述低功耗电路连接。