微控制器中的功率降低制造技术

本发明专利技术涉及微控制器中的功率降低。所揭示的实施方案通过响应于内部或外部触发事件而针对一个或一个以上外围设备模块重新启动微控制器中的时钟来实现所述微控制器中的功率降低，因此允许所述一个或一个以上外围设备模块对事件做出响应同时以低功率睡眠模式操作。在一些实施方案中，微控制器中的一个或一个以上外围设备模块将时钟请求信号提供到所述微控制器中的时钟产生器。响应于所述时钟请求信号，所述时钟产生器重新启动一个或一个以上振荡器源。所述时钟产生器仅针对所述一个或一个以上请求外围设备模块恢复时钟产生，从而使所述微控制器中的功率消耗保持为最小值且不干扰所述微控制器中的其它模块。

【技术实现步骤摘要】

此标的物一般来说涉及微控制器中的功率消耗，且更特定来说涉及用于以低功率 操作模式实施时钟控制的构件及方法。
技术介绍
低功率消耗对微控制器系统来说是越来越重要的参数。微控制器系统中的有效功 率消耗通常由电路中的切换活动来支配且与施加到数字逻辑的时钟频率成正比。模拟模块 还贡献大致固定的电流消耗，此可在低频率下或在低功率模式中占支配地位。微控制器系 统中的经时钟计时的外围设备模块通常在超低功率、未经时钟计时的睡眠模式中不可用， 从而迫使应用依赖于较高功率经时钟计时的模式。用于在微控制器中节省功率的常规功率降低解决方案需要通常通过在所述微控 制器中实施一种或一种以上睡眠模式来关断去往中央处理单元(CPU)或外围设备模块的 时钟。可扩展此解决方案直去往已关断所有时钟及模拟模块，且仅保持泄漏电流，泄漏电流 通常比有效电流小几个数量级。此常规方法的缺点是降低了装置的功能性，因为最外围设 备经设计以在时钟运行的情况下操作。
技术实现思路
所揭示的实施方案通过响应于内部或外部触发事件而针对一个或一个以上外围 设备模块重新启动微控制器中的时钟来实现所述微控制器中的功率降低，因此允许所述一 个或一个以上外围设备模块对事件做出响应同时以低功率睡眠模式操作。在一些实施方案 中，微控制器中的一个或一个以上外围设备模块将时钟请求信号提供到所述微控制器中的 时钟产生器。响应于所述时钟请求信号，所述时钟产生器重新启动一个或一个以上振荡器 源。所述时钟产生器仅针对所述一个或一个以上请求外围设备模块恢复时钟产生，从而使 所述微控制器中的功率消耗保持为最小值且不干扰所述微控制器中的其它模块。所揭示的功率降低方案提供胜于常规功率降低技术的几个优点。所揭示的功率降 低方案允许微控制器系统中的外围设备模块保持对超低功率睡眠模式做出响应，从而导致 使用较小功率的应用。所揭示的功率降低方案可与大多数现有外围设备模块一起使用。所 揭示的功率降低方案具有低实施方案成本及复杂性。附图说明图1是以低功率操作模式实施时钟控制的实例性微控制器系统的框图。图2是图解说明图1的微控制器系统中的异步逻辑的使用的概念性框图。图3是针对低功率模数转换器(ADC)操作实施时钟控制的实例性微控制器系统的 框图。图4是针对低功率I2C地址匹配检测实施时钟控制的实例性微控制器系统的框 图。图5是用于功率降低的实例性时钟控制过程的流程图。具体实施例方式系统概观图1是以低功率操作模式实施时钟控制的实例性微控制器系统100的框图。在一 些实施方案中，系统100可包含振荡器源102、时钟产生器104、一个或一个以上外围设备模 块106 (仅显示一个外围设备模块)、事件处置器108、CPU 110、一个或一个以上超低功率模 块112、实时计数器(RTC) 114及一个或一个以上外部中断116。时钟产生器104控制(例如，启用)振荡器源102，所述振荡器源产生用于CPU110 的源时钟(例如，CLK_CPU)及用于一个或一个以上外围设备模块106 (此后也称为“外围设 备”)的源时钟(例如，CLK0)。振荡器源102可以是任何类型的振荡器源，包含(但不限 于)高速晶体振荡器、内部阻一容式(RC)振荡器及锁相回路(PLL)。用于CPU 110的源时钟及用于外围设备模块106的源时钟可以低功率睡眠模式停 止，从而允许微控制器系统100的极低功率消耗。虽然以低功率睡眠模式操作，但事件处置 器108仍允许经时钟计时的外围设备106在外围设备时钟停止时对内部及/或外部事件做 出响应。在一些实施方案中，事件处置器108包含可添加到每一外围设备模块106且添加 到时钟产生器104以促进触发事件及时钟请求的产生、发送及接收的电路。在超低功率模式中，给定外围设备模块106 (例如，外围设备模块0)可将WAKE信 号发送到事件处置器108以指示外围设备模块106请求时钟来运行应用及/或执行操作。 响应于所述WAKE信号，事件处置器108将时钟请求信号(例如，CLK_REQ0)发送到时钟产 生器104。响应于所述时钟请求信号，时钟产生器104控制或启用振荡器源102以将源时 钟提供到时钟产生器104。所述源时钟由时钟产生器104用于产生用于请求外围设备模块 106(例如，外围设备模块0)的具有想要频率的时钟。在一些实施方案中，所述时钟产生器 包含用于处理由振荡器源102提供的源时钟的电路(例如，放大器、时钟划分电路)以为所 述请求外围设备模块提供具有想要特性(例如，想要频率)时钟。外围设备模块106可使用所述时钟来执行操作。在所述操作完成时，外围设备模 块106可使用中断信号(IRQ0)唤醒CPU 110。由于振荡器源102已经正在运行，因此可迅 速地启动微控制器系统100中的所有时钟。图2是图解说明图1的微控制器系统100中的异步逻辑的使用的概念性框图。图 2图解说明由系统100用于降低功率消耗的时钟控制功能。所述时钟控制功能可使用多种 配置及电路装置实施。在一些实施方案中，可借助振荡器源102、时钟产生器104、外围设备 模块106及事件处置器108来在概念上描述与功率降低相关的微控制器系统100功能。可 借助触发器118 (例如，SR触发器)及OR门120来在概念上描述事件处置器108功能。可 借助门122及门124来在概念上描述时钟产生器104功能。在超低睡眠模式中，可由外围设备106及事件处置器108接收内部或外部触发事 件。所述触发事件需要外围设备106执行操作。由于外围设备106为经时钟计时的外围设 备，且微控制器系统100处于睡眠模式中，因此重新启动振荡器源102及时钟产生器以产生 用于外围设备106的时钟。在常规系统中，重新启动用于所有外围设备模块及CPU的所有 源时钟，即使仅单个外围设备模块正请求时钟。此导致不必要的功率消耗。然而，对于系统100来说，仅请求外围设备106将接收时钟，从而导致降低的功率消耗。在一些实施方案中，事件处置器108为异步逻辑块，所述异步逻辑块可连同用于 外围设备模块106的电路一起用硬件描述语言(例如，寄存器传送语言(RTL))来描述。事 件处置器108记录事件何时发生。所述记录触发去往时钟产生器104的时钟请求信号(CLK_ REQ)，所述时钟请求信号指示外围设备106(外围设备0)需要其时钟正被操作。在所示实 例性配置中，事件信号连同由外围设备106产生的0PERATI0N_STARTED信号一起被输入到 OR门120中以指示外围设备106正使用其时钟。因此，外围设备106的触发事件或操作设 定触发器118。触发器118的输出为用于外围设备模块106的CLK_REQ0。CLK_REQ0连同来 自振荡器源102的CLK 一起被输入到AND门124中。在两个信号均被断言为高(例如，逻 辑‘1’)时，将CLK0提供到外围设备106。注意，图2中所示的异步逻辑块可扩展为任何数 目个经时钟计时的外围设备模块。时钟产生器104经扩展而具有类似于事件处置器108的异步逻辑块，所述异步逻 辑块确保重新启动当前所选的振荡器源102。时钟产生器104恢复时钟产生，但仅针对请 求外围设备106，从而使功率消耗操持为最小值，且不干扰系统100中的其它模块。在所示 实例性配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由具有能够进行低功率操作的数个外围设备模块的微控制器执行的方法，所述方法包括：记录与外围设备模块相关联的触发事件；响应于所述触发事件，产生与所述外围设备模块相关联的时钟请求信号；响应于所述时钟请求信号，重新启动振荡器源；及使用所述经重新启动的振荡器源产生用于所述外围设备模块的时钟。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗罗德米尔希彼得森，弗雷德里克拉森，厄于温斯库特拉伯奇，
申请(专利权)人：爱特梅尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]