[發(fā)明專(zhuān)利]具有附加微控制器的備用工作

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210333757.3
• 申請(qǐng)日: 2012-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103123579A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿克塞爾·弗雷瓦爾德;貝喬伊·馬休斯;愛(ài)德華·維雷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/22
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/22
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及具有附加微控制器的備用工作。

背景技術(shù)

控制系統(tǒng)中使用的集成芯片的備用電力消耗對(duì)于低電力備用模式下工作的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的考量。但是，隨著用于集成芯片的晶體管的大小不斷地縮小，泄露電流增加并拉高了備用電力消耗。在設(shè)計(jì)于90nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)中的最新的高性能微控制器中，晶體管器件的備用電力消耗由泄露電流決定，特別是在更高的溫度下。

泄露電流是當(dāng)晶體管的柵極被關(guān)斷時(shí)在源極和漏極之間流動(dòng)的電流。典型地，當(dāng)晶體管的柵極被關(guān)斷，微量的泄露電流在源極端和漏極端之間流動(dòng)。但是，在現(xiàn)有集成芯片技術(shù)中，最小的可允許柵長(zhǎng)以及基于此的源極和漏極之間的物理距離縮小到如此小的地步以致即使當(dāng)晶體管被關(guān)斷時(shí)漏極電流使微控制器仍耗費(fèi)大量的電力。

為應(yīng)對(duì)泄露電流問(wèn)題而實(shí)施的電路系統(tǒng)和技術(shù)逐漸復(fù)雜化。例如，一種先前技術(shù)通過(guò)利用周期性切斷并喚醒微控制器的周期性休眠-喚醒機(jī)制來(lái)關(guān)斷至微控制器的電力以消除備用工作期間的泄露電流。這種微控制器的平均能源/電流消耗基于休眠喚醒邏輯的電力消耗、開(kāi)/關(guān)微控制器消耗的電力以及工作期間的電力消耗被計(jì)算。盡管做出了這樣的努力，平均能耗仍無(wú)法滿足低電力微控制器的嚴(yán)苛的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)提供了一種微控制器單元，被配置為在常規(guī)工作模式和備用工作模式下工作，包括：主微控制器，被配置為在所述常規(guī)工作模式期間處理數(shù)據(jù)；備用微控制器，被配置為在檢測(cè)到預(yù)定事件時(shí)輸出喚醒信號(hào)；以及，電源，通過(guò)分開(kāi)的供電路徑耦接至所述主微控制器和所述備用微控制器，并被配置為基于所述喚醒信號(hào)選擇性地向所述主微控制器供電。其中，在所述備用工作模式期間，所述主微控制器以具有降低的運(yùn)算能力的減少泄露狀態(tài)進(jìn)行工作，并且電力被提供給所述備用微控制器，從而在保持所述備用微控制器的運(yùn)算能力的同時(shí)，減少與所述主微控制器中的晶體管相關(guān)的泄露電流。

附圖說(shuō)明

圖1示出微控制器單元的第一實(shí)施方式的框圖。

圖2示出微控制器單元更詳細(xì)的實(shí)施方式的框圖。

圖3a至圖3b是示出供給本文提出的微控制器單元中主微控制器和備用微控制器的電力信號(hào)的曲線圖。

圖4示出包括微控制器單元的嵌入式系統(tǒng)的框圖。

圖5示出包括在微控制器單元內(nèi)的備用微控制器的更詳細(xì)的實(shí)施方式，特別是示出主微控制器和備用微控制器之間通信的框圖。

圖6示出本文提出的微控制器單元的框圖。

圖7示出運(yùn)行微控制器的方法的流程圖。

圖8示出微控制器單元的工作期間微控制器之間通信方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將參照附圖描述本發(fā)明，附圖中從頭至尾相同的參考標(biāo)號(hào)被用于表示相同的元件，且附圖中所示的結(jié)構(gòu)和器件并不嚴(yán)格按尺寸畫(huà)出。

本公開(kāi)的一些方面提供了一種微控制器單元。該微控制器單元同時(shí)包括主微控制器和備用微控制器。電源通過(guò)允許主微控制器和備用微控制器彼此獨(dú)立地工作的分開(kāi)的供電路徑被耦接至主微控制器和備用微控制器。在低電力備用工作模式下，電源在減少泄露狀態(tài)（如關(guān)斷電力）下運(yùn)行主微控制器，同時(shí)電源在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)（如打開(kāi)電力）下運(yùn)行備用微控制器，從而在保持備用微控制器的運(yùn)算能力（即處理能力）的同時(shí)減少主微控制器中大量晶體管相關(guān)的泄露電流。電源進(jìn)一步被配置以基于由備用微控制器生成的喚醒命令恢復(fù)正常工作模式（如通過(guò)選擇性地向主微控制器供電）。

應(yīng)理解本文提出的，術(shù)語(yǔ)“減少泄露狀態(tài)（reduced?leakage?state）”表示一種微處理器工作狀態(tài)：減少主微控制器中的晶體管器件泄露電流同時(shí)消極地影響主微控制器的計(jì)算能力。例如，在一種實(shí)施方式中，“減少泄露狀態(tài)”可通過(guò)不向主微控制器提供電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。在可選實(shí)施方式中，“減少泄露狀態(tài)”可通過(guò)減少供給主微控制器的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在另一種實(shí)施方式中，主微控制器可通過(guò)使用井偏置技術(shù)減少泄露電流以工作在“減少泄露狀態(tài)”下。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，井偏置技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體器件中的井施加偏置電壓以減少半導(dǎo)體器件的泄露電流。當(dāng)井偏置被實(shí)施時(shí)，主微控制器無(wú)法為處理的目的進(jìn)行工作，但主微控制器中的易失性存儲(chǔ)器（如SRAM、寄存器）的內(nèi)容可以被保持。應(yīng)理解上面實(shí)施方式并非限制，并且本公開(kāi)方法和裝置可應(yīng)用任何減少微控制器的泄露電流的技術(shù)。

圖1示出微控制器單元100的第一實(shí)施方式的框圖。所公開(kāi)的微控制器單元100在減輕泄露電流的消極影響的同時(shí)兼顧高性能和低電力工作。