一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器技术方案

本发明专利技术公开了一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，是对多模式时钟产生模块和IO端口模块进行改进，将时钟门控的方法应用于多模式时钟产生模块，采用翻转速率和驱动强度控制的方法对IO端口模块进行电磁兼容特性的加固，有效改善了汽车电子控制系统电磁兼容特性。本发明专利技术提供的用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，具有结构简单、适用性强的特点，应用于汽车电子MCU的时钟以及端口部分的配置功能丰富，根据系统需要配置成不同工作模式和使用特性，可以对每个单独外设时钟进行门控设置，在端口上集成了开漏设置、上拉下拉、数字/模拟功能复用、中断复用以及EMC特性控制等功能，具有较高的灵活性和可配置性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，是对多模式时钟产生模块和IO端口模块进行改进，将时钟门控的方法应用于多模式时钟产生模块，采用翻转速率和驱动强度控制的方法对IO端口模块进行电磁兼容特性的加固，有效改善了汽车电子控制系统电磁兼容特性。本专利技术提供的用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，具有结构简单、适用性强的特点，应用于汽车电子MCU的时钟以及端口部分的配置功能丰富，根据系统需要配置成不同工作模式和使用特性，可以对每个单独外设时钟进行门控设置，在端口上集成了开漏设置、上拉下拉、数字/模拟功能复用、中断复用以及EMC特性控制等功能，具有较高的灵活性和可配置性。【专利说明】-种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器
本专利技术涉及集成电路（Integrated Circuit，1C)数字前端设计
，尤 其是一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，通过对汽车电子控制 系统的微控制器中时钟产生模块及输入输出端口进行电磁兼容（Electro Magnetic Compatibility,EMC)特性的加固设计，可以较好地解决芯片内部产生以及外部f禹合的电磁 兼容问题，从而改善芯片的电磁兼容特性。
技术介绍
汽车电子控制系统的电磁兼容特性对汽车整车的稳定性及可靠性都显得尤为重 要，作为电子控制系统中最为关键的单元-微控制器（Micro Control Unit，Μ⑶)，其电 磁兼容性能的优劣直接影响汽车各个模块与系统的控制功能。 常规的电磁兼容保护措施主要通过在硬件电路原理图、印制电路板设计以及外围 屏蔽等方式去改进系统的电磁兼容特性，如图1所示，图1是目前常用的汽车电子控制系统 的微控制器的结构示意图。该微控制器采用的芯片是8位汽车电子MCU，型号为Α8128,是 在芯片Α832的基础上增添了一些更加安全和实用的功能，尤其是在抗电磁干扰（Electro Interference，EMI)方面，对时钟和端口模块进行了设计和改进。 在图1中，微控制器集成了数据采集多通道模拟数字转换器（Analog to Digital Converter，ADC)、丰富的串行数据接口（Serial Peripheral Interface，SPI/ Inter-integrated circuit, I2C/Univarsal Asynchronous Receiber and Transmitter, UART)、汽车级标准的CAN、LIN接口模块以及电机控制PWM、增强型Timer等功能模块和电源 管理模块等，采用单芯片解决方案。所有的外围设备（SPI、I2C、UART、GPI0、CAN、LIN、PWM 等）都通过特殊功能寄存器总线互连，使用还未定义的特殊功能寄存器地址对各个外设模 块进行寻址。另外在实用性和安全性上，A8128增加了失效保护模块、实时时钟（RTC)以及 JTAG模块等，提高了芯片的可靠性。但是，图1中所示的芯片A8128并没有进行抗电磁干 扰（EMI)设计，为了改善其电磁兼容性能，需要对其不断的修改调试及增加外周电路，在此 过程中浪费了大量的人力和财力。 追根溯源，电磁兼容问题产生的源头和最易受到影响的部分就是芯片本身，如果 从芯片设计之初就将电磁兼容的问题考虑进来，会对整个芯片以及电子控制系统本来的可 靠性有着很大提升。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容 特性的微控制器，以解决在微控制器的时钟设计部分无法对电磁干扰强度进行控制等弊 端，有效地改善汽车电子控制系统电磁兼容特性。 (二）技术方案 为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的 微控制器，该微控制器是对多模式时钟产生模块和10端口模块进行改进，将时钟门控的方 法应用于多模式时钟产生模块，采用翻转速率和驱动强度控制的方法对10端口模块进行 电磁兼容特性的加固。 上述方案中，所述多模式时钟产生模块用于管理片上时钟资源，对内核的时钟信 号进行独立控制或者通过SFR总线对各个外设功能进行单独门控。 上述方案中，所述多模式时钟产生模块支持多种模式的时钟选择，包括外部时钟 旁路PLL、外部时钟PLL倍频、内部振荡器旁路PLL、内部振荡器PLL倍频以及具有时钟失锁 检测特性。 上述方案中，所述多模式时钟产生模块包括时钟源选择子模块和时钟门控子模 块，时钟源选择子模块用于选择系统时钟信号，由外部振荡器或者PLL倍频作为输入；时钟 门控子模块根据系统工作模式的不同将内核和外设总开关的时钟使能信号enabl e_Clk_ core与enable_clk_peripheral进行第一级控制，外设中各个功能模块时钟使能信号进行 第二级控制，保证在每一种工作模式下系统即满足功能要求又能改善EMC特性。 上述方案中，所述时钟源选择子模块在系统上电复位后以外部振荡器时钟作为内 部时钟，经过程序配置PLL寄存器，当振荡器稳定后，将时钟切换为片内PLL时钟。所述片 内PLL时钟由片外高精度时钟振荡器输入时钟或由片内8MHz RC振荡器作为时钟输入源， 经过PLL倍频后产生用于芯片工作的时钟信号。 上述方案中，所述时钟源选择子模块被配置为以下四种工作模式：Run Mode模式： 各个模块的时钟门控根据需要设置CPCG1和CPCG2寄存器打开，对CAN、PWM、RTC等模块进 行单独门控；Idle Mode模式：系统停止内核时钟，并禁止WDT的时钟；Stop Mode模式：系 统停止内核时钟，禁止除RTC模块、低压检测模块、过温检测模块、P1外部中断模块以外所 有外设时钟；Debug Mode模式：系统处于调试模式，贝U禁止原来所有的时钟输出，原系统时 钟将被TCK所取代。 在Run Mode模式下，第一级时钟门控对象--微控制器MCU内核以及外设总开 关的相应时钟使能有效，此时第二级时钟门控对象--各外设模块的时钟使能根据系统需 求能够单独设置为打开或者关闭；在Idle Mode模式下，第一级时钟门控对象中内核的时 钟关闭，而外设总开关的时钟打开，此时各外设模块时钟使能能够进行单独设置；在Stop Mode模式下，微控制器MCU内核和外设总开关的时钟都关闭，此时第二级时钟门控对象中 除实时时钟模块RTC(Real Time Counter)、低压检测模块LVD(Low Voltage Detect)、过温 检测模块 OPT (Over Temperature Protection)、PI 外部中断模块 INT〇-7(InterruptO_7) 以外所有外设时钟都关闭；在Debug Mode模式下，禁止原来所有的时钟输出，原系统时钟 将被TCK所取代，外部资源通过JTAG(Joint Test Action Group)接口访问内部存储器以 及对 CPU(Central Processing Unit)内核进行调试。 上述方案中，所述10端口模块具有多个可配置的输入输出控制单元，包括Ρ〇，Ρ1， P2, P3四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改善汽车电子控制系统电磁兼容特性的微控制器，其特征在于，该微控制器是对多模式时钟产生模块和IO端口模块进行改进，将时钟门控的方法应用于多模式时钟产生模块，采用翻转速率和驱动强度控制的方法对IO端口模块进行电磁兼容特性的加固。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王海欣，于梦溪，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11