CN104597790B - 一种串口控制器及基于其的微控制器***的唤醒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串口控制器及基于其的微控制器***的唤醒方法，该唤醒方法包括：在低功耗模式下，判断是否检测到帧开始标记，如果检测到所述帧开始标记，则打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟；接收当前数据帧；判断所述当前数据帧与唤醒帧是否匹配，如果所述当前数据帧与所述唤醒帧匹配，则产生唤醒中断，唤醒微控制器***。本发明所述的一种串口控制器及基于其的微控制器***的唤醒方法只有在检测到帧开始标记时才打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟，降低了低功耗模式下的***功耗。

Description

一种串口控制器及基于其的微控制器***的唤醒方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种串口控制器及基于其的微控制器***的唤醒方法。

背景技术

在微控制器(MCU，Micro Control Unit)芯片***中，为了降低待机功耗，芯片通常都具备一种或多种低功耗模式。芯片在进入低功耗模式后，芯片内部的绝大部分时钟都会被关闭，中央处理器(CPU，Central Processing Unit)无法继续执行软件指令，需要在合适的时机唤醒芯片，使芯片回到正常的工作状态。

现有的唤醒技术主要有CPU中断唤醒和外设唤醒。

CPU中断唤醒主要是使用CPU模块中集成的唤醒功能。在低功耗模式下，当CPU的用于唤醒的管脚上收到一个脉冲或者高电平时，CPU就会开始执行唤醒程序，将***唤醒。CPU中断唤醒的缺点是唤醒方式比较单一。

外设唤醒主要是使用***中集成的外设模块进行唤醒。现有的外设唤醒方式基本上都需要在低功耗模式下保持外设时钟打开，导致低功耗模式下的***功耗较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种串口控制器及基于其的微控制器***的唤醒方法，该唤醒方法能够解决现有唤醒技术中***功耗较大的问题。

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串口控制器的微控制器***的唤醒方法，包括：

在低功耗模式下，判断是否检测到帧开始标记，如果检测到所述帧开始标记，则打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟；

接收当前数据帧；

判断所述当前数据帧与唤醒帧是否匹配，如果所述当前数据帧与所述唤醒帧匹配，则产生唤醒中断，唤醒微控制器***。

进一步地，还包括：

如果所述当前数据帧与所述唤醒帧不匹配，则关闭时钟开关电路。

进一步地，所述在低功耗模式下，判断是否检测到帧开始标记之前，所述方法还包括：

在***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，则关闭时钟产生电路，若否，则继续***运行模式。

进一步地，所述在***运行模式下，判断是否接收到进入所述低功耗模式的指令之前，所述方法还包括：

在***运行模式下，通过***总线配置所述唤醒帧的内容。

第二方面，本发明公开了一种串口控制器，所述串口控制器能够实现上述任一所述的唤醒方法，包括：

配置寄存器、帧开始检测电路、数据帧接收电路、接收帧内容分析电路和时钟开关电路，

所述帧开始检测电路与所述时钟开关电路连接，所述接收帧内容分析电路分别与所述配置寄存器和所述数据帧接收电路连接；

所述配置寄存器用于存储唤醒帧；

所述帧开始检测电路用于在低功耗模式下，判断是否检测到帧开始标记，如果检测到所述帧开始标记，则打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟；

所述数据帧接收电路用于接受当前数据帧；

所述接收帧内容分析电路用于判断所述当前数据帧与所述唤醒帧是否匹配，如果所述当前数据帧与所述唤醒帧匹配，则产生唤醒中断，唤醒微控制器***。

进一步地，所述接收帧内容分析电路与所述时钟开关电路连接；

所述接收帧内容分析电路还用于如果所述当前数据帧与所述唤醒帧不匹配，则关闭所述时钟开关电路。

进一步地，所述配置寄存器还与微控制器***中的***总线连接，在***运行模式下，通过所述***总线对所述唤醒帧进行配置。

进一步地，所述帧开始检测电路为CK型沿检测电路。

进一步地，所述时钟开关电路包括第一触发器、第二触发器、反相器和与门，所述第一触发器用于将所述帧开始检测电路产生的脉冲信号进行展宽和同步，所述第二触发器用于产生控制所述时钟产生电路打开或关闭的时钟开关，其中，所述第一触发器包括第一置位端、第一时钟端、第一触发端和第一输出端，所述第二触发器包括第二置位端、第二时钟端、第二触发端和第二输出端，

所述第一置位端与所述帧开始检测电路连接，所述第一时钟端与所述时钟产生电路的输出端相连，所述第一触发端用于接收一低电位，所述第一输出端与所述第二置位端相连；

所述第二时钟端与所述时钟产生电路的输出端相连，所述第二触发端与所述与门的输出端相连，所述第二输出端与所述时钟产生电路的输入端相连；

所述反相器的输入端与所述接收帧内容分析电路的输出端相连，所述反相器的输出端与所述与门的第一输入端相连，所述与门的第二输入端与所述第二输出端相连。

进一步地，当所述时钟产生电路控制所述串口工作时钟关闭时，且当所述帧开始检测电路检测到帧开始标记时，控制所述第一触发器和所述第二触发器置位，所述第二输出端输出的时钟开关打开，从而控制所述时钟产生电路产生串口工作时钟；当所述时钟产生电路产生串口工作时钟时，如果所述接收帧内容分析电路判断所述当前数据帧与所述唤醒帧不匹配，则所述接收帧内容分析电路输出高电位，使得所述第二触发器输出的时钟开关关闭，从而控制所述时钟产生电路关闭所述串口工作时钟。

进一步地，还包括：

数据帧发送电路，所述数据帧发送电路与所述配置寄存器连接，用于发送配置寄存器中存储的数据帧；

所述数据帧接收电路与所述配置寄存器连接，用于将接收到的数据帧传送到所述配置寄存器中。

本发明所述的串口控制器及基于其的微控制器***的唤醒方法只有在检测到帧开始标记时才打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟，降低了低功耗模式下的***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串口控制器的微控制器***的唤醒方法的流程图。

图2是本发明实施例二提供的串口控制器的结构图。

图3是本发明实施例二提供的串口控制器的时钟开关电路的结构图。

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串口控制器的微控制器***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，判断是否检测到帧开始标记。如果监测到帧开始标记，则执行以下步骤：

本步骤中，实时地对帧开始标记进行检测，帧开始标记可以是下降沿信号。在对帧开始标记检测的过程中，不需要使用串口工作时钟。

步骤102、打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟。

本步骤中，产生串口工作时钟，以能够接收当前数据帧。

步骤103、接收当前数据帧。

本步骤中，接收检测到的帧开始标记对应的当前数据帧。

步骤104、判断当前数据帧与唤醒帧是否匹配。如果当前数据帧与唤醒帧匹配，则执行步骤105、产生唤醒中断，唤醒微控制器***。

优选地，还包括以下步骤：

如果当前数据帧与唤醒帧不匹配，则执行步骤106、关闭时钟开关电路。

本步骤中，关闭时钟开关电路，进而使得串口工作时钟关闭。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***的待机功耗。

优选地，还包括以下步骤：

如果没有检测到帧开始标记，则执行步骤151、***运行低功耗模式。

本步骤中，在低功耗模式下，如果没有检测到帧开始标记，则***继续运行低功耗模式。

优选地，在步骤151、***运行低功耗模式之前还包括以下步骤：

步骤121、在***运行模式下，判断是否接收到进入低功耗模式的指令。若是，则执行步骤131、关闭时钟产生电路。若否，则执行步骤141、继续***运行模式。

本步骤中，由于进入低功耗模式后，对帧开始标记的检测过程不需要使用串口工作时钟。所以在***进入低功耗模式前关闭时钟产生电路，进而关闭串口工作时钟，尽可能地降低了***功耗。

优选地，在步骤121、在***运行模式下，判断是否接收到进入低功耗模式的指令之前还包括以下步骤：

步骤111、在***运行模式下，通过***总线配置所述唤醒帧的内容。

本步骤中，用户可以通过***总线对唤醒帧进行配置，可以选择某几个比特为特定的值的接收帧当做匹配帧，或者把任意的接收帧都当做匹配帧，甚至可以选择把帧开始标志当成是匹配帧。通过对唤醒帧的配置，增加了唤醒功能的灵活性，允许用户自由定制唤醒的内容，进而有选择地唤醒微控制器***。

本发明实施例一提供的基于串口控制器的微控制器***的唤醒方法只有在检测到帧开始标记时才打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟，降低了低功耗模数下的***功耗。

实施例二：

图2是本发明实施例二提供的串口控制器的结构图。本发明实施例二提供的串口控制器能够实现本发明实施例一所述的唤醒方法。如图2所示，该串口控制器包括：配置寄存器201、帧开始检测电路202、数据帧接收电路203、接收帧内容分析电路204和时钟开关电路205，帧开始检测电路202与时钟开关电路205连接，接收帧内容分析电路204分别与配置寄存器201和数据帧接收电路203连接。

配置寄存器201用于存储唤醒帧。

优选地，配置寄存器201还可以通过总线接口与微控制器***中的***总线206连接，在***运行模式下，通过***总线206对唤醒帧进行配置。

本实施例中，用户可以通过***总线206对唤醒帧进行配置，可以选择某几个比特为特定的值的接收帧当做匹配帧，或者把任意的接收帧都当做匹配帧，甚至可以选择把帧开始标志当成是匹配帧。通过对唤醒帧的配置，增加了唤醒功能的灵活性，允许用户自由定制唤醒的内容，进而有选择地唤醒微控制器***。

其中，配置寄存器包括多个寄存器，由***总线206进行读写，控制串口控制器的运行模式。***可以通过配置寄存器201将发送数据传给串口控制器，并读取串口控制器接收到的数据。

帧开始检测电路202用于在低功耗模式下，判断是否检测到帧开始标记，如果检测到所述帧开始标记，则打开时钟开关电路205，以产生串口工作时钟。

本实施例中，帧开始检测电路202用于实时地检测串口接口207上的下降沿信号，作为帧开始标记。在检测下降沿信号的过程中，帧开始检测电路202不需要使用串口工作时钟。***进入低功耗模式前，为了降低***功耗，可以先将串口工作时钟关闭。在低功耗模式下，如果帧开始检测电路202检测到了帧开始标志，就会打开时钟开关电路205，进而控制微控制器***中的时钟产生电路208产生串口工作时钟，使数据帧接收电路203可以正常的接收当前数据帧的内容。

优选地，帧开始检测电路202为CK型沿检测电路。

帧开始检测电路调202用CK型沿检测电路，能够保证串口工作时钟关闭的情况下，帧开始检测电路202也可以正常的检测帧开始标记。CK型沿检测电路在检测到帧开始标志后，会产生一个与串口工作时钟互为异步关系的脉冲信号。

数据帧接收电路203用于接收当前数据帧。

本实施例中，数据帧接收电路203能够接收串口接口207传来的数据帧。

接收帧内容分析电路204用于判断当前数据帧与唤醒帧是否匹配，如果当前数据帧与唤醒帧匹配，则产生唤醒中断，唤醒微控制器***。

本实施例中，接收帧内容分析电路204用于对接收到的当前数据帧进行分析，判断其与唤醒帧是否匹配，如果匹配，则产生唤醒中断，输入微控制器***中的中断响应209，进而唤醒微控制器***。

优选地，接收帧内容分析电路204与时钟开关电路205连接。

帧内容分析电路204与时钟开关电路205连接使得接收帧内容分析电路204还用于当前数据帧与唤醒帧不匹配时，关闭时钟开关电路205。

本实施例中，关闭时钟开关电路205，进而控制时钟产生电路208关闭串口工作时钟，使得在实现了唤醒功能的同时，尽可能地降低了微控制器***的待机功耗。

图3是本发明实施例二提供的串口控制器的时钟开关电路的结构图。优选地，如图3所示，时钟开关电路205包括：第一触发器215、第二触发器225、反相器235和与门245，第一触发器215包括第一置位端SET1、第一时钟端CK1、第一触发端D1和第一输出端Q1，第二触发器225包括第二置位端SET2、第二时钟端CK2、第二触发端D2和第二输出端Q2。

第一置位端SET1与帧开始检测电路202连接，第一时钟端CK1与时钟产生电路208的输出端相连，第一触发端D1用于接收一低电位，第一输出端Q1与第二置位端SET2相连；第二时钟端CK2与时钟产生电路208的输出端相连，第二触发端D2和与门245的输出端相连，第二输出端Q2与时钟产生电路208的输入端相连；反相器235的输入端与接收帧内容分析电路204的输出端相连，反相器235的输出端和与门245的第一输入端相连，与门245的第二输入端与第二输出端Q2相连。

第一触发器215用于将帧开始检测电路202产生的脉冲信号进行展宽和同步，第二触发器225用于产生控制时钟产生电路208打开或关闭的时钟开关。

当时钟产生电路208控制串口工作时钟关闭时，且当帧开始检测电路202检测到帧开始标记时，控制第一触发器215和第二触发器225置位，第二输出端Q2输出的时钟开关打开，从而控制时钟产生电路208产生串口工作时钟；当时钟产生电路208产生串口工作时钟时，如果接收帧内容分析电路204判断当前数据帧与唤醒帧不匹配，则接收帧内容分析电路204输出高电位，使得第二触发器225输出的时钟开关关闭，从而控制时钟产生电路208关闭串口工作时钟。

优选地，还包括：

数据帧发送电路210，数据帧发送电路210与配置寄存器201连接，用于发送配置寄存器中存储的数据帧。

本实施例中，数据帧发送电路210可以将***总线206传送来的发送数据发送到串口接口207。

数据帧接收电路203与配置寄存器201连接，用于将从串口接口207接收到的数据帧传送到配置寄存器201中。

本实施例中，数据帧接收电路203可以将接收到的数据帧返回至配置寄存器201。

本发明实施例二提供的串口控制器只有在检测到帧开始标记时才打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟，降低了低功耗模式下微控制器***的功耗，并且通过将现有的串口控制器增加帧开始检测电路、时钟开关电路和接收帧内容分析电路，实现了唤醒功能，用于微控制器***的唤醒，减少了实现唤醒功能所消耗的芯片面积，进而减少了成本。

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 (11)

1.一种基于串口控制器的微控制器***的唤醒方法，其特征在于，包括：

在低功耗模式下，判断是否检测到帧开始标记，如果检测到所述帧开始标记，则打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟；

接收当前数据帧；

判断所述当前数据帧与唤醒帧是否匹配，如果所述当前数据帧与所述唤醒帧匹配，则产生唤醒中断，唤醒微控制器***。

2.根据权利要求1所述的唤醒方法，其特征在于，还包括：

如果所述当前数据帧与所述唤醒帧不匹配，则关闭时钟开关电路。

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，判断是否检测到帧开始标记之前，所述方法还包括：

在***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，则关闭时钟产生电路，若否，则继续***运行模式。

4.根据权利要求3所述的唤醒方法，其特征在于，所述在***运行模式下，判断是否接收到进入所述低功耗模式的指令之前，所述方法还包括：

在***运行模式下，通过***总线配置所述唤醒帧的内容。

5.一种串口控制器，所述串口控制器能够实现权利要求1-4任一所述的唤醒方法，其特征在于，包括：

配置寄存器、帧开始检测电路、数据帧接收电路、接收帧内容分析电路和时钟开关电路，

所述帧开始检测电路与所述时钟开关电路连接，所述接收帧内容分析电路分别与所述配置寄存器和所述数据帧接收电路连接；

所述配置寄存器用于存储唤醒帧；

所述帧开始检测电路用于在低功耗模式下，判断是否检测到帧开始标记，如果检测到所述帧开始标记，则打开时钟开关电路，以产生串口工作时钟；

所述数据帧接收电路用于接受当前数据帧；

所述接收帧内容分析电路用于判断所述当前数据帧与所述唤醒帧是否匹配，如果所述当前数据帧与所述唤醒帧匹配，则产生唤醒中断，唤醒微控制器***。

6.根据权利要求5所述的串口控制器，其特征在于，所述接收帧内容分析电路与所述时钟开关电路连接；

所述接收帧内容分析电路还用于如果所述当前数据帧与所述唤醒帧不匹配，则关闭所述时钟开关电路。

7.根据权利要求6所述的串口控制器，其特征在于，所述配置寄存器还与微控制器***中的***总线连接，在***运行模式下，通过所述***总线对所述唤醒帧进行配置。

8.根据权利要求7所述的串口控制器，其特征在于，所述帧开始检测电路为CK型沿检测电路。

9.根据权利要求7所述的串口控制器，其特征在于，所述时钟开关电路包括第一触发器、第二触发器、反相器和与门，所述第一触发器用于将所述帧开始检测电路产生的脉冲信号进行展宽和同步，所述第二触发器用于产生控制时钟产生电路打开或关闭的时钟开关，其中，所述第一触发器包括第一置位端、第一时钟端、第一触发端和第一输出端，所述第二触发器包括第二置位端、第二时钟端、第二触发端和第二输出端，

所述第一置位端与所述帧开始检测电路连接，所述第一时钟端与所述时钟产生电路的输出端相连，所述第一触发端用于接收一低电位，所述第一输出端与所述第二置位端相连；

所述第二时钟端与所述时钟产生电路的输出端相连，所述第二触发端与所述与门的输出端相连，所述第二输出端与所述时钟产生电路的输入端相连；

所述反相器的输入端与所述接收帧内容分析电路的输出端相连，所述反相器的输出端与所述与门的第一输入端相连，所述与门的第二输入端与所述第二输出端相连。

10.根据权利要求9所述的串口控制器，其特征在于，当所述时钟产生电路控制所述串口工作时钟关闭时，且当所述帧开始检测电路检测到帧开始标记时，控制所述第一触发器和所述第二触发器置位，所述第二输出端输出的时钟开关打开，从而控制所述时钟产生电路产生串口工作时钟；当所述时钟产生电路产生串口工作时钟时，如果所述接收帧内容分析电路判断所述当前数据帧与所述唤醒帧不匹配，则所述接收帧内容分析电路输出高电位，使得所述第二触发器输出的时钟开关关闭，从而控制所述时钟产生电路关闭所述串口工作时钟。

11.根据权利要求5-9任一所述的串口控制器，其特征在于，还包括：

数据帧发送电路，所述数据帧发送电路与所述配置寄存器连接，用于发送配置寄存器中存储的数据帧；

所述数据帧接收电路与所述配置寄存器连接，用于将接收到的数据帧传送到所述配置寄存器中。