CN113075991B - 一种基于双处理器***中电源和开关机的控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于双处理器***中电源和开关机的控制电路及方法。其中控制电路包括低功耗MCU处理器、高速处理器、协调控制信号模块、电源和开关机控制模块，低功耗MCU处理器、高速处理器分别通过串口连接协调控制信号模块并完成通信信息的交互，电源和开关机控制模块分别连接低功耗MCU处理器、高速处理器并控制双处理器的供电和复位。本发明实现了独立的电源管理和开关机电路，有效的解决了低功耗MCU没有电源管理***的问题；双处理器相互监测功能，可以有效的保证***工作状态正常，即使在出异常情况下，也能及时自动恢复。

Description

一种基于双处理器***中电源和开关机的控制电路及方法

技术领域

本发明涉及双处理器控制领域，特别涉及一种基于双处理器***中电源和开关机的控制电路及方法。

背景技术

物联网设备尤其是穿戴设备中，对双处理器***的要求越来越多。通过什么方式有效的控制两个***的工作状态，是双处理器***亟待解决的问题。

对于双处理器***，一般来说大致由一个计算能力强大但是功耗也大的处理器和一个计算能力适中但是功耗低的处理器组成，功耗低的处理器通常是一个低功耗MCU。对于这样的双处理器***，简单的做法，就是让计算能力强大的处理器一直保持工作，然后利用此处理器所属的电源管理***来分配电源和控制另外一个处理器。这种做法的优点是电路简单，但是功耗非常大，导致用户体验变差。另外一种做法就是让处理能力低的MCU始终工作，处理能力高的处理器需要的时候才工作。这种做法的好处是功耗低，用户体验好，但是因为目前的MCU都没有电源管理***，需要自己搭建完善和高效的电源管理电路。

发明内容

本发明提供一种基于双处理器***中电源和开关机的控制电路及方法，旨在解决穿戴设备里的双处理器***中，在低功耗MCU不带电源管理***有需要常开的情况下，电源管理和开关机管理的工作。

本发明提供一种基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，双处理器包括低功耗MCU处理器、高速处理器，该控制电路还包括协调控制信号模块、电源和开关机控制模块，所述低功耗MCU处理器、高速处理器分别通过串口连接协调控制信号模块并完成通信信息的交互，所述电源和开关机控制模块分别连接低功耗MCU处理器、高速处理器并控制双处理器的供电和复位。

作为本发明的进一步改进，所述协调控制信号模块包括通信电路，所述通信电路包括电阻R604、电阻R605、电阻R606、电阻R607，所述低功耗MCU处理器的UARTO_TX_MCU接脚通过电阻R604连接高速处理器的GPIO35_UART3_RXD_HSPEED_CPU接脚，所述低功耗MCU处理器的UARTO_RX_MCU接脚通过电阻R605连接高速处理器的GPIO36_UART3_TXD_HSPEED_CPU接脚，所述低功耗MCU处理器的GPIO32_WAKED_BY_MCU通过电阻R606连接高速处理器的WAKE_HSPEED_CPU接脚，所述低功耗MCU处理器的GPIO31_WAKED_MCU通过电阻R607连接高速处理器的WAKE_BY_HSPEED_CPU接脚。

作为本发明的进一步改进，所述电源和开关机控制模块包括电源控制开关，所述电源控制开关包括低功耗MCU电源控制开关，所述低功耗MCU电源控制开关包括供电开关U604、电阻R615、电容C619，所述供电开关U604的A1脚连接VBAT端，所述供电开关U604的A2脚连接VBAT_MCU端，供电开关U604的B1脚连接POWER_ON接脚，供电开关U604的B2脚接地，供电开关U604的A1脚分别连接电阻R615、电容C619，所述电阻R615的另一端连接USB_VBUS端，所述电容C619另一端接地，供电开关U604的C2脚连接FPIO19_POWER_DOWN接脚。

作为本发明的进一步改进，所述电源和开关机控制模块包括电源控制开关，所述电源控制开关包括高速处理器电源控制开关，所述高速处理器电源控制开关包括供电开关U601、电阻R616、电容C620、二极管D601，所述供电开关U601的A1、B1脚并联后连接VBAT端，所述供电开关U601的A2脚连接V_BATT端，所述供电开关U601的B2脚接地，所述供电开关U601的C1脚分别连接电阻R616、电容C620、二极管D601的负极，所述电阻R616的另一端连接USB_VBUS端，所述电容C620的另一端接地，所述二极管D601的正极连接POWER_ON_ASR接脚，所述供电开关U601的C2脚连接GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚。

作为本发明的进一步改进，所述电源和开关机控制模块包括开关机电路，所述开关机电路包括电阻R613、电阻R614、二极管D603、ESD二极管E205、端点TP602，所述二极管D603的正极连接GPIO37_KEY接脚，所述二极管D603的负极分别连接电阻R613、电阻R614、POWER_KEY网络，所述电阻R613的另一端连接POWER_ON网络，所述电阻R614连接VBAT端，所述ESD二极管E205的一端分别连接二极管D603的负极、端点TP602，所述ESD二极管E205的另一端接地。

作为本发明的进一步改进，所述电源和开关机控制模块包括低功耗MCU复位电路，所述低功耗MCU复位电路包括三极管Q601，所述三极管Q601的集电极、基极分别连接低功耗MCU处理器的RST_MCU接脚、RST_MCU1接脚，所述三极管Q601的发射极接地。

作为本发明的进一步改进，所述电源和开关机控制模块包括高速处理器复位电路，所述高速处理器复位电路包括三极管Q602，所述三极管Q602的集电极、基极分别连接高速处理器的ONKEYN_OF_HSPEED_CPU接脚、POWER_ON_HSPEED_CPU接脚，所述三极管Q602的发射极接地。

本发明还提供一种基于双处理器***中电源和开关机的控制方法，包括双处理器***开机方法，具体包括以下步骤：

a1.POWER_KEY网络接地电位拉低，带动POWER_ON网络电位拉低，供电开关U604的B1脚电位被拉低，供电开关U604里的电源开关闭合，VBAT_MCU上电，整个低功耗MCU处理器上电并复位，走开机流程，完成低功耗MCU处理器的开机；

a2.低功耗MCU处理器的开机后，当需要开启高速处理器时，低功耗MCU处理器拉高POWER_ON_ASR接脚电位，闭合高速处理器的供电开关U601，通过V_BATT给高速处理器供电，同时拉高POWER_ON_HSPEED_CPU接脚电位，通过三极管Q602反向后拉低ONKEYN_OF_HSPEED_CPU接脚电位，完成高速处理器的开机；

a3.高速处理器开启后，主动通过协调控制信号模块的串口发信息给低功耗MCU处理器，执行握手流程，完成双处理器的开机。

作为本发明的进一步改进，该控制方法包括双处理器***关机方法，具体包括以下步骤：

b1.通过人机交互界面选择关机后，如果高速处理器处于开机状态，常开的低功耗MCU处理器通过串口通知高速处理器执行关机流程，在高速处理器关机流程完成后，低功耗MCU处理器拉高GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚电位，关闭供电开关U601里的电源开关，切断高速处理器的供电，然后低功耗MCU处理器执行的关机流程，在关闭所有应用后，拉高GPIO19_POWER_DOWN接脚电位，关闭低功耗MCU处理器供电的开关，整个***彻底掉电；

b2.通过人机交互界面选择关机后，如果高速处理器处于关机状态，则直接执行低功耗MCU处理器的关机流程。

作为本发明的进一步改进，该控制方法包括双处理的相互检测方法，具体包括以下步骤：

c1.如果高速处理器检测到低功耗MCU处理器出现异常，则拉低RST_MCU接脚电位，复位重启低功耗MCU处理器；

c2.如果低功耗MCU处理器监测到高速处理器工作异常，则拉低GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚电位，关闭高速处理器的供电开关，使高速处理器掉电，在高速处理器完全掉电后，执行高速处理器的开机流程，重启高速处理器。

本发明专利适用于双处理器的穿戴产品中低功耗MCU常开的架构，相比其他双处理器架构，具有以下优点和有益效果：

1、本发明实现了独立的电源管理和开关机电路，有效的解决了低功耗MCU没有电源管理***的问题；

2、相比其他双处理器架构，本发明能让***功耗做到最低，大大提高了续航时间，从而提高用户体验；

3、本发明中双处理器相互监测功能，可以有效的保证***工作状态正常，即使在出异常情况下，也能及时自动恢复；

4、本发明跟其他通用的电源管理芯片相比，有非常明显成本优势。

附图说明

图1是本发明一种基于双处理器***中电源和开关机的控制电路的***框图；

图2是本发明中通信电路的电路图；

图3是本发明中高速处理器电源控制开关的电路图；

图4是本发明中低功耗MCU电源控制开关的电路图；

图5是本发明中开关机电路的电路图；

图6是本发明中低功耗MCU复位电路的电路图；

图7是本发明中高速处理器复位电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明涉及一种用于双处理器***里，两个处理器之间电源和开关机控制的电路。

该电路适用于所有由双处理器组成的***，通过该电路，可以很容易的控制***中两个处理器的开关状态，达到双处理器的工作状态根据需求灵活配置的目的，对应用的处理、功耗的控制方面提供的灵活的手段。

实施例一：

如图1所示，本发明基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，双处理器包括低功耗MCU处理器1、高速处理器2，该控制电路还包括协调控制信号模块3、电源和开关机控制模块4，低功耗MCU处理器1、高速处理器2分别通过串口连接协调控制信号模块3并完成通信信息的交互，电源和开关机控制模块4分别连接低功耗MCU处理器1、高速处理器2并控制双处理器的供电和复位。

其中如图2所示，***两个处理器通过串口完成各种通信信息的交互，包括监测信息和开关机控制信息。具体的，协调控制信号模块3包括通信电路，通信电路包括电阻R604、电阻R605、电阻R606、电阻R607，低功耗MCU处理器的UARTO_TX_MCU接脚通过电阻R604连接高速处理器的GPIO35_UART3_RXD_HSPEED_CPU接脚，低功耗MCU处理器的UARTO_RX_MCU接脚通过电阻R605连接高速处理器的GPIO36_UART3_TXD_HSPEED_CPU接脚，低功耗MCU处理器的GPIO32_WAKED_BY_MCU通过电阻R606连接高速处理器的WAKE_HSPEED_CPU接脚，低功耗MCU处理器的GPIO31_WAKED_MCU通过电阻R607连接高速处理器的WAKE_BY_HSPEED_CPU接脚。

如图4所示，两个处理器的电源控制开关，通过按键和GPIO口控制两个处理器的供电。具体的，电源和开关机控制模块4包括电源控制开关，电源控制开关包括低功耗MCU电源控制开关，低功耗MCU电源控制开关包括供电开关U604、电阻R615、电容C619，供电开关U604的A1脚连接VBAT端，供电开关U604的A2脚连接VBAT_MCU端，供电开关U604的B1脚连接POWER_ON接脚，供电开关U604的B2脚接地，供电开关U604的A1脚分别连接电阻R615、电容C619，电阻R615的另一端连接USB_VBUS端，电容C619另一端接地，供电开关U604的C2脚连接FPIO19_POWER_DOWN接脚。

如图3所示，电源控制开关还包括高速处理器电源控制开关，高速处理器电源控制开关包括供电开关U601、电阻R616、电容C620、二极管D601，供电开关U601的A1、B1脚并联后连接VBAT端，供电开关U601的A2脚连接V_BATT端，供电开关U601的B2脚接地，供电开关U601的C1脚分别连接电阻R616、电容C620、二极管D601的负极，电阻R616的另一端连接USB_VBUS端，电容C620的另一端接地，二极管D601的正极连接POWER_ON_ASR接脚，供电开关U601的C2脚连接GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚。

如图5所示，电源和开关机控制模块4包括开关机电路，开关机电路包括电阻R613、电阻R614、二极管D603、ESD二极管E205、端点TP602，二极管D603的正极连接GPIO37_KEY接脚，二极管D603的负极分别连接电阻R613、电阻R614、POWER_KEY网络，电阻R613的另一端连接POWER_ON网络，电阻R614连接VBAT端，ESD二极管E205的一端分别连接二极管D603的负极、端点TP602，ESD二极管E205的另一端接地。

如图6所示，电源和开关机控制模块4包括低功耗MCU复位电路，低功耗MCU复位电路包括三极管Q601，三极管Q601的集电极、基极分别连接低功耗MCU处理器的RST_MCU接脚、RST_MCU1接脚，三极管Q601的发射极接地。

如图7所示，电源和开关机控制模块4包括高速处理器复位电路，高速处理器复位电路包括三极管Q602，所述三极管Q602的集电极、基极分别连接高速处理器的ONKEYN_OF_HSPEED_CPU接脚、POWER_ON_HSPEED_CPU接脚，三极管Q602的发射极接地。

实施例二：

根据双处理器***中电源和开关机的控制电路，该控制电路对应双处理器***的控制方法包括以下三个流程。

双处理器***开机方法，具体包括以下步骤：

a1.POWER_KEY网络接地电位拉低，带动POWER_ON网络电位拉低，供电开关U604的B1脚电位被拉低，供电开关U604里的电源开关闭合，VBAT_MCU上电，整个低功耗MCU处理器1上电并复位，走开机流程，完成低功耗MCU处理器1的开机；

a2.低功耗MCU处理器1的开机后，当需要开启高速处理器2时，低功耗MCU处理器1拉高POWER_ON_ASR接脚电位，闭合高速处理器2的供电开关U601，通过V_BATT给高速处理器供电，同时拉高POWER_ON_HSPEED_CPU接脚电位，通过三极管Q602反向后拉低ONKEYN_OF_HSPEED_CPU接脚电位，完成高速处理器2的开机；

a3.高速处理器2开启后，主动通过协调控制信号模块3的串口发信息给低功耗MCU处理器1，执行握手流程，完成双处理器的开机。

双处理器***关机方法，具体包括以下步骤：

b1.通过人机交互界面选择关机后，如果高速处理器2处于开机状态，常开的低功耗MCU处理器1通过串口通知高速处理器2执行关机流程，在高速处理器2关机流程完成后，低功耗MCU处理器1拉高GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚电位，关闭供电开关U601里的电源开关，切断高速处理器2的供电，然后低功耗MCU处理器1执行的关机流程，在关闭所有应用后，拉高GPIO19_POWER_DOWN接脚电位，关闭低功耗MCU处理器1供电的开关，整个***彻底掉电；

b2.通过人机交互界面选择关机后，如果高速处理器2处于关机状态，则直接执行低功耗MCU处理器1的关机流程。

双处理的相互检测方法，具体包括以下步骤：

c1.如果高速处理器检测到低功耗MCU处理器1出现异常，则拉低RST_MCU接脚电位，复位重启低功耗MCU处理器1；

c2.如果低功耗MCU处理器1监测到高速处理器2工作异常，则拉低GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚电位，关闭高速处理器2的供电开关，使高速处理器2掉电，在高速处理器2完全掉电后，执行高速处理器2的开机流程，重启高速处理器2。

本发明涉及的电路，适用于低功耗MCU处理器1常开、高速处理器2需要的时候才开的***。控制电路包括开关机电路和电源分发电路。开机电路受开机按键控制，在关机的时候，长按开机键，可以开启低功耗MCU处理器1。

在需要的时候，低功耗MCU处理器1的软件通过GPIO口控制高速处理器2的开机键和电源开关，开启高速处理器2，不需要的时候，通过通信接口通知高速处理器2自己关机，并通过GPIO口关闭高速处理器2的供电电源。

两个处理器在同时工作的时候，其中任何一个监测到另一个出现工作异常，都可以通过GPIO口控制相关的电路，来复位工作异常的处理器。

在用户选择关机的时候，低功耗MCU处理器1先通知高速处理器2关机，高速处理器2安全关机后，切断高速处理器2的供电，然后停止自己的所有应用，在通过GPIO口切断自己的供电电源。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，双处理器包括低功耗MCU处理器、高速处理器，其特征在于，包括协调控制信号模块、电源和开关机控制模块，所述低功耗MCU处理器、高速处理器分别通过串口连接协调控制信号模块并完成通信信息的交互，所述电源和开关机控制模块分别连接低功耗MCU处理器、高速处理器并控制双处理器的供电和复位，

所述双处理器的开机方法包括以下步骤：

a1.POWER_KEY网络接地电位拉低，带动POWER_ON网络电位拉低，所述电源和开关机控制模块的供电开关U604的B1脚电位被拉低，供电开关U604里的电源开关闭合，VBAT_MCU上电，整个低功耗MCU处理器上电并复位，走开机流程，完成低功耗MCU处理器的开机；

a2.低功耗MCU处理器的开机后，当需要开启高速处理器时，低功耗MCU处理器拉高POWER_ON_ASR接脚电位，闭合高速处理器的供电开关U601，通过V_BATT给高速处理器供电，同时拉高高速处理器的POWER_ON_HSPEED_CPU接脚电位，通过三极管Q602反向后拉低高速处理器的ONKEYN_OF_HSPEED_CPU接脚电位，完成高速处理器的开机；

a3.高速处理器开启后，主动通过协调控制信号模块的串口发信息给低功耗MCU处理器，执行握手流程，完成双处理器的开机。

2.根据权利要求1所述基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，其特征在于，所述协调控制信号模块包括通信电路，所述通信电路包括电阻R604、电阻R605、电阻R606、电阻R607，所述低功耗MCU处理器的UARTO_TX_MCU接脚通过电阻R604连接高速处理器的GPIO35_UART3_RXD_HSPEED_CPU接脚，所述低功耗MCU处理器的UARTO_RX_MCU接脚通过电阻R605连接高速处理器的GPIO36_UART3_TXD_HSPEED_CPU接脚，所述低功耗MCU处理器的GPIO32_WAKED_BY_MCU通过电阻R606连接高速处理器的WAKE_HSPEED_CPU接脚，所述低功耗MCU处理器的GPIO31_WAKED_MCU通过电阻R607连接高速处理器的WAKE_BY_HSPEED_CPU接脚。

3.根据权利要求1所述基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，其特征在于，所述电源和开关机控制模块包括电源控制开关，所述电源控制开关包括低功耗MCU电源控制开关，所述低功耗MCU电源控制开关包括供电开关U604、电阻R615、电容C619，所述供电开关U604的A1脚连接VBAT端，所述供电开关U604的A2脚连接VBAT_MCU端，供电开关U604的B1脚连接POWER_ON接脚，供电开关U604的B2脚接地，供电开关U604的A1脚分别连接电阻R615、电容C619，所述电阻R615的另一端连接USB_VBUS端，所述电容C619另一端接地，供电开关U604的C2脚连接FPIO19_POWER_DOWN接脚。

4.根据权利要求1所述基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，其特征在于，所述电源和开关机控制模块包括电源控制开关，所述电源控制开关包括高速处理器电源控制开关，所述高速处理器电源控制开关包括供电开关U601、电阻R616、电容C620、二极管D601，所述供电开关U601的A1、B1脚并联后连接VBAT端，所述供电开关U601的A2脚连接V_BATT端，所述供电开关U601的B2脚接地，所述供电开关U601的C1脚分别连接电阻R616、电容C620、二极管D601的负极，所述电阻R616的另一端连接USB_VBUS端，所述电容C620的另一端接地，所述二极管D601的正极连接POWER_ON_ASR接脚，所述供电开关U601的C2脚连接GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚。

5.根据权利要求1所述基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，其特征在于，所述电源和开关机控制模块包括开关机电路，所述开关机电路包括电阻R613、电阻R614、二极管D603、ESD二极管E205、端点TP602，所述二极管D603的正极连接GPIO37_KEY接脚，所述二极管D603的负极分别连接电阻R613、电阻R614、POWER_KEY网络，所述电阻R613的另一端连接POWER_ON网络，所述电阻R614连接VBAT端，所述ESD二极管E205的一端分别连接二极管D603的负极、端点TP602，所述ESD二极管E205的另一端接地。

6.根据权利要求1所述基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，其特征在于，所述电源和开关机控制模块包括低功耗MCU复位电路，所述低功耗MCU复位电路包括三极管Q601，所述三极管Q601的集电极、基极分别连接低功耗MCU处理器的RST_MCU接脚、RST_MCU1接脚，所述三极管Q601的发射极接地。

7.根据权利要求1所述基于双处理器***中电源和开关机的控制电路，其特征在于，所述电源和开关机控制模块包括高速处理器复位电路，所述高速处理器复位电路包括三极管Q602，所述三极管Q602的集电极、基极分别连接高速处理器的ONKEYN_OF_HSPEED_CPU接脚、POWER_ON_HSPEED_CPU接脚，所述三极管Q602的发射极接地。

8.一种采用权利要求1至7任一项所述的控制电路实现的基于双处理器***中电源和开关机的控制方法，其特征在于，所述基于双处理器***中电源和开关机的控制方法包括双处理器***关机方法，所述双处理器***关机方法具体包括以下步骤：

b1.通过人机交互界面选择关机后，如果高速处理器处于开机状态，常开的低功耗MCU处理器通过串口通知高速处理器执行关机流程，在高速处理器关机流程完成后，低功耗MCU处理器拉高GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚电位，关闭供电开关U601里的电源开关，切断高速处理器的供电，然后低功耗MCU处理器执行的关机流程，在关闭所有应用后，拉高GPIO19_POWER_DOWN接脚电位，关闭低功耗MCU处理器供电的开关，整个***彻底掉电；

b2.通过人机交互界面选择关机后，如果高速处理器处于关机状态，则直接执行低功耗MCU处理器的关机流程。

9.根据权利要求8所述基于双处理器***中电源和开关机的控制方法，其特征在于，包括双处理的相互检测方法，所述双处理的相互检测方法具体包括以下步骤：

c1.如果高速处理器检测到低功耗MCU处理器出现异常，则拉低RST_MCU接脚电位，复位重启低功耗MCU处理器；

c2.如果低功耗MCU处理器监测到高速处理器工作异常，则拉低GPIO23_POWER_DOWN_ASR接脚电位，关闭高速处理器的供电开关，使高速处理器掉电，在高速处理器完全掉电后，执行高速处理器的开机流程，重启高速处理器。