CN1208479A - 用于减少微控制器电流消耗的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种具有减少的从电源汲取静态电流的***。该***包括一个具有状态的装置,此外,该***包括一个微控制器,具有有源和休眠操作方式,用于在有源方式转换所述装置的状态,响应在有源方式状态的变化起动一个功能;在休眠方式用于保存从电源汲取的静态电流。根据本发明,该微控制器在有源方式产生第一电压值的输出信号,在休眠方式产生第二电压值的输出信号。此外,该微控制器包括一检测器,用于将微控制器从休眠方式转换到有源方式。同时,该***包括一存储装置,在有源方式充电到第一电压值,在休眠方式放电到第三电压值,以便触发所述检测器,从休眠方式转换到有源方式。

Description

用于减少微控制器电流消耗的***和方法
一般地说，本发明涉及汽车电子电路，更具体地说，涉及用于减少微控制器中静态电流的***和方法。
一般，在电池供电的电子电路中功率的消耗是一个重要的问题。在汽车制造业中，重点一直放在延长电池的寿命，当将这一问题与现今汽车中电和电子内容及复杂性一起考虑时，出现一个特殊的难题。
在汽车制造业中不断获得增加认可的用于简化这种电和电子内容的管理的方案一直是复用，复用建议通过与微控制器的奇异环路(singular loop)接口对每一电和电子装置进行电连接。
不断地管理每一电子装置是浪费和低效的。于是，人们企图平衡功率节省对复用的好处，已提出的一个方案是当不要求微控制器处理能力时，让微处理器一直处于休眠方式。
参看图1，表示的复用控制***10具有减少的功能消耗。***10包括微控制器20，通过第一和第二控制开关12和14分别控制第一和第二电子装置24和28。控制开关12和14互相连接，并通过一奇异(singular)环路与微控制器20相连。
为了有效地实现复用结构，还将第一和第二装置24和28相互连接，并通过一单线与微控制器20及地相连。通过这种结构，经复用输入环供给装置控制信号。微控制器20产生每个开关状态上的有效变化。
***10还包括对于每一开关的一个二极管。第一和第二二极管D1和D2提供一装置，用于检测每个控制开关12和14的状态的变化。二极管D1和D2每个与微控制器20的中断检测器相连。通过这种结构，当要求它的处理能力时，当不需要全供电的有源方式时，每一二极管独立地起动微控制器20，以便将其中低功率休眠方式叫醒。
图1的***10造成一个实际的缺点。在具有大量供电装置的汽车中，每个装置需要一个二极管，以起动微控制器从休眠方式转换为有源方式。而且，在大量的***的制造中，这可能是相当昂贵的。
因此，存在一个对于具有节省功耗的复用***的需求，它的成本显著的低于已知的现有技术。
本发明的主要优点是克服现有技术的局限。
本发明的另一优点是提供一种减少从电源中汲取静态电流的***。
本发明的再一优点是提供一种显著降低制造成本的减少汲取静态电流的***。
为了取得本发明的这些优点，公开了一种具有从电源汲取减少的静态电流的***。该***包括一个具有状态的装置。而且，该***包括一个微控制器，具有有源和休眠工作方式。在有源方式中用于转换装置的状态，响应该状态的变化起动功能，而在休眠方式中用于储存从电源汲取的静态电流。根据本发明，在有源方式中微控制器以第一电压值产生输出信号，而在休眠方式中以第二电压值产生输出信号。此外，该微控制器包括一检测器，用于将该微控制器从休眠方式转换为有源方式。同时，该***包括一存储装置，在有源方式中充电到第一电压值，而在休眠方式中放电到第三电压值，以便触发所述检测器，从休眠方式转换到有源方式。
从下面结合权利要求书和附图的详细描述本领域的技术人员将会更清楚了解本发明的这些和其它优点及目的。
通过下面参考附图，对非限制性实施例的描述，将会更好了解本发明。其中：
图1表示按照现有技术的电路实现；
图2(a)和2(b)分别表示，根据本发明最佳实施例的电路实现和电流汲取的图形；
图3表示根据本发明采用的步骤的流程图。
应该强调，本公开的附图不是限制而只是简略的表示，其意图不是描述本发明的具体参数或结构细节，本领域的技术人员通过查阅在这里的信息可以确定这些。
参看图2(a)，表示具有减少的从电源汲取静态电流的复用控制***30。***30包括一微控制器32，通过第一和第二控制开关34和36分别控制第一和第二装置38和40。在本发明的最佳实施例中，在汽车中采用复用控制***30，第一和第二装置是汽车的附件和/或部件，比如前灯或喇叭。
第一控制开关34通过微控制器32起动和截止第一装置38。同样，通过微控制器32，第二控制开关36起动和截止第二装置40。将控制开关36和34相互连接，并通过一奇异环路与微控制器32相连。为了有效地实现复用结构，将第一和第二装置38和40互相连接，并通过一单线与微控制器32及地相连。通过这种结构，通过经复用输入环路馈送装置控制信号，微控制器32产生每一开关的状态上的有效变化。
***30通过使用电路45以降低成本的方式减少从电源(未示出)汲取静态电流。微控制器32包括：有源操作方式，执行包括通过装置控制信号开始改变装置38和40的***功能；和休眠操作方式，减少汲取的静态电流。在有源方式，微控制器32在初始时间转换控制开关34和36每个的状态以确定是否起动和/或截止装置38和40。为了确保这个转换步骤的准确性，在有效地起动和/或截止装置38和40之前微控制器32再将开关34和36转换至少一次。因为每一开关包括一个反跳时间，微控制器32在第二时间执行开关34和36的这种转换。这个第二时间与两个反跳时间的较长一个的通过相对应，以保证阻止误触发或截止装置38和40。
为了有效地储存静态电流，***30通过电路45起动一机构，以便将微控制器32的操作从休眠方式有效地变化到有源方式。电路45包括在微控制器32的电压输出v0与中断输入I之间的环路。该环路包括与第二电阻R2串联的的输入电阻R1。在第一和第二节点与第二电阻R2并联的是一个二极管D3。另外，在连接二极管D3和电阻R2的第二节点上附加有电容C1通到地。通过再将第二节点连接到中断输入来完成该环路。
电路45的部件使电容C1快速充电并缓慢放电，以便有效地降低汲取的静态电流，并减少中断检测器的误触发量。通过选择电阻R2的值，使其显著大于电阻R2可实现这些目的。在一个实施例中，电阻R2是10000Ω。而电阻R1是100Ω。另外，二极管D3的功能是缩短电容C1的充电时间。当电容C1充电到输出电压v0的第一电压值时，充电时间常数τc是电容C1的值与电阻R1的值之积的倒数。通过当电容C1充电时流过该环路的电流穿过二极管D3而不通过电阻R2的事实，可以理解这一点。相反，当该电容器从输出电压v0的第一电压值放电时，二极管D3截止，流过该环路的电流通过电阻R2而不通过二极管D3。通过这个装置，其放电时间常数τc是电容C1值与电阻R1、R2之和值之积的倒数。
参看图2(b)，表示***30汲取的电流的图示。如图所示，在有源方式，微控制器汲取第一电流值，以便进行功能操作。然而，一旦微控制器32转换到休眠方式，该汲取电流就降到时间为τd的静态值。随着时间τd的通过，当微控制器32转换到有源方式并转换控制开关34和36的状态的转换时间τp，该汲取电流又上升。转换时间τp依赖于所用开关的数目和微控制器32转换每一开关所用的时间。为了有效地减少静态电流的使用，即必须小于τd，通过这样做，使微控制器主要工作在休眠方式以减少汲取的有源方式电流。因此，τd小于或等于最短反跳时间的两倍，同时大于或等于转换时间τp。
参看图3，表示一流程图，一般地说描述***30所用的操作步骤，具体地说是微控制器32使用的操作步骤。在操作中，微控制器32处在有源方式，将电压输出v0起初置于逻辑高电位或“1”，起动电容C1充电到逻辑电压高电平。在第一个转换之后，微控制器32降低电压输出v0到逻辑低电位或“0”，并固有地进入休眠方式。结果，电容C1两端的电压开始放电，其放电速率等于电容C1值与电阻R1,R2的和值之积的倒数。最后，随着电容C1的放电，C1两端的电压值降到逻辑高电位与逻辑低电位之间的一中间电平，于是通过中断输入I触发微控制器32内的中断检测器。该中断检测器一旦被触发，就将微控制器32从操作的休眠方式转换到有源方式，并开始执行嵌入的中断程序。
当进入中断程序时，电压输出v0上升到逻辑高电位或“1”，电容C1开始充电达到逻辑电压高电平，微控制器32转换开关34和36的状态，并将这些结果存储在存储器中。接着，微控制器32确定是否通过了开关34和36的两个反跳时间的较长的一个。如果未通过该反跳时间，微控制器降低电压输出v0到逻辑低电位或“0”，并转换到休眠方式。然而，如果通过了该反跳时间，微控制器32通过执行主程序执行在存储器中存储的开关34和36的任何状态变化。
尽管参照表示的实施例描述了具体的发明，但这个描述并不构成限制的含意。应该知道，虽然以最佳实施例描述了本发明，对于本领域的技术人员参照这个描述会清楚，本发明的所示实施例的各种修改以及另外的实施例都不会离开如权利要求中所述的本发明的精神实质。因此，尽管在上文中详细地描述了电容器，用于充放电，本领域的一个普通技术人员可用等同的元件，比如电感器来替代电容器，取得相同或类似的功能目的。因此，权利要求书将覆盖在本发明的真正范围内的任何修改或实施例。

Claims (19)

1．一种控制***，具有减少的从电源汲取的静态电流，所述的***包括：
具有状态的装置；
微控制器，具有有源和休眠操作方式，用于在所述有源方式中转换所述装置的所述状态，响应在所述有源方式所述状态的变化开始一种功能，并用于在所述休眠方式中储存从电源汲取的静态电流，所述微控制器在所述有源方式产生第一电压值的输出信号，在所述休眠方式产生第二电压值的所述输出信号，所述的微控制器包括一检测器，用于将所述微控制器从所述休眠方式转换成所述有源方式；
存储装置，在所述有源方式充电到第一电压值，在所述休眠方式放电到第三电压值，以触发所述检测器，从所述休眠方式转换到所述有源方式。
2．根据权利要求1的发明，其中所述的存储装置包括一个电阻和一个电容。
3．根据权利要求2的发明，其中所述的存储装置还包括一个与所述电阻并联的二极管。
4．根据权利要求2的发明，其中所述存储装置充电快于所述存储装置放电。
5．根据权利要求4的发明，其中在转换时间执行所述转换，所述存储装置的放电时间长于所述转换时间。
6．根据权利要求2的发明，其中所述装置包括一反跳时间，在所述反跳时间的开始，所述装置的所述状态的转换之后，所述微控制器转换到所述休眠方式。
7．根据权利要求2的发明，其中所述的装置包括一反跳时间，在所述反跳时间的末尾，所述微控制器再转换所述装置的所述状态。
8．根据权利要求7的发明，其中在所述反跳时间的末尾，所述装置的所述状态转换之后，所述微控制器转换到所述休眠方式。
9．根据权利要求2的发明，其中所述的装置包括一反跳时间。它等于或大于所述电容和所述电阻之积的倒数的一半。
10．一种复用控制电路，用于控制第一和第二装置，具有从电源汲取的减少静态电流，通过第一和第二控制开关分别地起动和截止所述第一和第二装置，每个所述开关具有状态和反跳时间，所述的电路包括：
微控制器，具有有源和休眠操作方式，用于在所述有源方式所述第一开关的反跳时间的起始，转换第一控制开关的状态，响应在所述有源方式第一控制开关的状态变化起动第一装置；用于在所述有源方式在第二开关的反跳时间的起始，转换第二控制开关的状态，响应在所述有源方式第二开关的状态的变化起动第二装置；用于在所述休眠方式储存从电源汲取的静态电流，在所述有源方式所述微控制器产生第一电压值的输出信号，在所述休眠方式产生第二电压值的输出信号。所述微控制器包括一个中断检测器，用于将所述微控制器从所述休眠方式转换为所述有源方式；
一个阻抗，在所述有源方式充电到所述第一电压值，在所述休眠方式放电到第三电压值，以便触发所述中断检测器，从所述休眠方式转换到所述有源方式。
11．根据权利要求10的发明，其中所述的阻抗包括一电阻和一电容。
12．根据权利要求11的发明，其中所述的存储装置还包括一个与所述电阻并联的二极管。
13．根据权利要求10的发明，其中所述阻抗充电快于所述阻抗放电。
14．根据权利要求13的发明，其中在转换时间执行第一和第二装置的所述转换，并且所述阻抗的放电时间长于所述的转换时间。
15．根据权利要求10的发明，在第一控制开关的反跳时间的起始，第一控制开关的所述状态的转换之后，和在第二控制开关的反跳时间的起始第二控制开关的所述状态转换之后，所述微控制器转换到所述休眠方式。
16．根据权利要求10的发明，其中所述的微控制器，在第一控制开关的反跳时间的末尾再转换第一控制开关的状态，在第二控制开关的反跳时间的末尾再转换第二控制开关的状态。
17．根据权利要求16的发明，在第一控制开关的反跳时间的末尾第一控制开关的状态转换之后，和第二控制开关的反跳时间的末尾第二控制开关的状态转换之后，所述微控制器转换到休眠方式。
18．根据权利要求11的发明，其中第一和第二反跳时间的较短者等于或大于所述电容与所述电阻之积的倒数的一半。
19．在用于控制第一和第二装置的复用控制电路中，一种用于减少从电源汲取静态电流的方法，第一和第二装置的每个具有与分别被第一和第二控制开关起动和截止对应的状态，所述的方法包括步骤：
对该控制电路执行主程序，在确定该控制电路处于休眠操作方式之前让阻抗充电到该控制电路的输出的第一电压值；
在所述休眠方式保存从电源汲取的静态电流；
将工作在所述休眠方式的控制电路的所述输出的所述第一电压值改变到第二电压值；
让所述阻抗放电到第二电压值，触发在控制电路上的中断检测器，并将该控制电路转换到唤醒操作方式；
将工作在所述唤醒方式的控制电路的所述输出的所述第二电压值改变到所述第一电压值；
在转换时间转换每一开关的状态，并在所述转换时间通过之后让该控制电路返回到所述休眠方式；
响应第一个两次转换开关的状态变化起动第一装置，响应第二个两次转换开关的状态变化起动第二装置。
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