具有軟復位停用的外圍特殊功能寄存器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微控制器，其具有多個外圍裝置及至少一個控制位，其中所述控制位控制至少一個外圍裝置的復位以使得在第一模式中任何類型的復位將所述多個外圍裝置中的所述至少一個外圍裝置復位且在第二模式中僅電力供應器復位將所述至少一個外圍裝置復位。
【專利說明】具有軟復位停用的外圍特殊功能寄存器
[0001] 相關申請案的奪叉參考
[0002] 本申請案主張于2012年2月1日提出申請的第61/593,496號美國臨時申請案的 權益，所述臨時申請案以全文引用的方式并入本文中。

【技術領域】
[0003] 本發(fā)明涉及一種外圍單元，特定來說涉及一種具軟復位停用功能的外圍功能寄存 器。

【背景技術】
[0004] 微控制器為此項技術中眾所周知的且包括微處理器及相關聯(lián)控制邏輯、存儲器以 及單個芯片內(nèi)的多個外圍裝置。對于微控制器應用，通常期望使裝置中的控制裝置的各個 部分的所有寄存器在任何種類的復位時復位到已知狀態(tài)。這將裝置置于已知起動狀態(tài)中。 微控制器區(qū)分不同類型的復位事件，例如電力接通復位（P0R)、低壓復位（B0R)、存儲器清 除復位（MCLR)、軟件復位、監(jiān)視計時器復位（WDT)等。
[0005] 不同類型的復位大體歸屬于兩個類別，硬復位及軟復位。在硬復位期間將需要外 圍裝置停止操作，而在軟復位期間其可繼續(xù)操作。硬復位事件的實例包含其中外圍裝置將 不可能繼續(xù)操作的P0R或B0R事件（電壓失效）。在軟復位事件期間，（舉例來說）在電力 供應器完全發(fā)揮作用且在參數(shù)內(nèi)、時鐘正進行操作等時，存在可允許外圍裝置保持操作的 條件。
[0006] 如上文所述，微控制器可包括單個芯片內(nèi)的多個不同外圍裝置。這些裝置也將在 上文所提及的硬復位事件或軟復位事件中的任一者的發(fā)生后即刻復位到已知狀態(tài)中。舉 例來說，外圍裝置可為可用以將電壓參考供應到在微控制器外部的電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 (DAC)外圍裝置。如果發(fā)生軟復位，那么此外圍裝置也將被復位且因此將停用在微控制器外 部的電路的功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，需要一種微控制器中的經(jīng)改進外圍裝置配置。特定來說，需要一種將允許外 圍裝置（舉例來說，數(shù)/?？刂破鳎―AC))在MCU的復位期間維持其輸出電壓，從而允許由 DAC控制的外部電路保持發(fā)揮作用的方法及裝置。根據(jù)各種實施例，此DAC可（舉例來說） 用作用于電力供應器的參考電壓。在常規(guī)系統(tǒng)中，在此應用中，如果復位MCU軟件，那么外 部電力供應器的輸出將中斷。因此，常規(guī)系統(tǒng)需要與微控制器分離的額外電路來維持或產(chǎn) 生相應輸出信號。
[0008] 總的來說，一種微控制器可包括多個外圍裝置，其中至少一個外圍裝置包括至少 一個控制位，其中所述控制位控制所述外圍裝置的復位以使得在第一模式中任何類型的復 位將所述外圍裝置復位且在第二模式中僅VDD復位將所述外圍裝置復位。
[0009] 根據(jù)另一實施例，所述至少一個外圍裝置可為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。根據(jù)另一實施例，所 述至少一個外圍裝置可為參考電壓模塊。根據(jù)另一實施例，所述控制位可為控制所述至少 一個外圍裝置的特殊功能寄存器中的位。根據(jù)另一實施例，VDD復位可囊括斷電復位及低 壓復位。根據(jù)另一實施例，可僅通過VDD復位將所述至少一個位復位。
[0010] 根據(jù)示范性實施例，一種微控制器包括多個外圍裝置及（舉例來說）與外圍裝置 相關聯(lián)的特殊功能寄存器中的至少一個控制位，其中所述控制位控制至少一個外圍裝置的 操作模式以使得在第一操作模式中任何類型的復位將所述多個外圍裝置中的所述至少一 個外圍裝置復位且在第二操作模式中僅電力供應器復位將所述至少一個外圍裝置復位。根 據(jù)另一實施例，所述至少一個外圍裝置可為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、參考電壓模塊、計時器或模/數(shù) 轉(zhuǎn)換器。根據(jù)另一實施例，所述控制位可為特殊功能寄存器中的位。根據(jù)另一實施例，所述 特殊功能寄存器中的所述至少一個控制位可僅控制所述至少一個外圍裝置的復位功能。根 據(jù)另一實施例，所述電力供應器復位可囊括斷電復位及低壓復位。根據(jù)另一實施例，可僅通 過電力供應器復位來復位所述至少一個位。根據(jù)另一實施例，在所述第二模式中，軟復位不 將所述至少一個外圍裝置復位。根據(jù)另一實施例，所述微控制器可進一步具有由所述至少 一個位控制的觸發(fā)器，其中所述觸發(fā)器控制選擇第一類型的復位信號或第二類型的復位信 號的多路復用器，其中所述第二類型的復位信號不包含軟復位。
[0011] 根據(jù)另一實施例，一種用于復位包括多個外圍裝置的微控制器的方法可包括設定 或清除控制位以選擇第一或第二復位模式，其中在所述第一復位模式中任何類型的復位信 號將所述多個外圍裝置中的至少一者復位且在第二復位模式中僅電力供應器復位將所述 多個外圍裝置中的所述至少一者復位。
[0012] 根據(jù)另一實施例，所述至少一個外圍裝置可為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器或參考電壓模塊。根 據(jù)另一實施例，所述至少一個外圍裝置可為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、計時器或通信外圍裝置。根據(jù)另 一實施例，所述控制位可為特殊功能寄存器中的位。根據(jù)另一實施例，所述特殊功能寄存器 中的所述控制位可僅控制所述至少一個外圍裝置的復位功能。根據(jù)另一實施例，所述電力 供應器復位可囊括斷電復位及低壓復位。根據(jù)另一實施例，可僅通過電力供應器復位來復 位所述至少一個位。根據(jù)另一實施例，在所述第二模式中，軟復位不將所述至少一個外圍裝 置復位。根據(jù)另一實施例，所述方法可進一步包括借助于多路復用器從第一類型的復位信 號及第二類型的復位信號選擇復位信號，其中所述第二類型的復位信號不包含軟復位。
[0013] 根據(jù)又一實施例，一種外圍裝置具有復位功能，所述外圍裝置包括具有至少一個 控制位的可編程控制寄存器，其中所述控制位控制所述外圍裝置的操作模式以使得在第一 操作模式中任何類型的復位將所述外圍裝置復位且在第二操作模式中僅電力供應器復位 將所述至少一個外圍裝置復位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1展示根據(jù)一實施例控制電力供應器的微控制器的應用。
[0015] 圖2展示控制寄存器的實施例。
[0016] 圖3展示根據(jù)各種實施例的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊的框圖。

【具體實施方式】
[0017] 所揭示的各種實施例允許用戶消除在微控制器外部的額外模擬電路，例如電壓參 考或者模擬或數(shù)字緩沖電路。使用由各種實施例提供的特征，舉例來說，DAC可針對所有類 型的復位事件（不包含POR或BOR復位）維持其輸出電壓設定。此特征允許外部電路維持 功能性而無論微控制器復位狀態(tài)如何。因此，各種實施例允許外圍裝置任選地貫穿非電力 復位事件而保持其配置設定。根據(jù)一實施例，可使用寄存器中的控制位來選擇選項。所述 外圍裝置可為任何類型的外圍裝置且不限于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。舉例來說，所述外圍裝置也可 為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、計時器、通信外圍裝置、可編程參考電壓單元等。一個以上外圍裝置可經(jīng) 設計以使用上文所提及的功能性。
[0018] 根據(jù)一實施例，可在外圍裝置的主要控制寄存器中提供稱作（舉例來說） SRDIS(軟復位停用）的位。當SRDIS = 0時，模塊控制寄存器在所有類型的裝置復位時復 位。這將致使模塊針對所有復位類型中止操作。SRDIS位自身僅在電力復位事件時復位。 舉例來說，當用于MCU的供應電壓下降到最小操作電平以下時發(fā)生電力復位。因此，SRDIS 控制位將保持其狀態(tài)直到失去電力。根據(jù)一實施例，如果SRDIS = 1，那么模塊控制寄存器 僅在電力復位時復位。如果發(fā)生軟復位，那么模塊控制寄存器將保持其值。因此，外圍裝置 可保持其配置且不受軟復位影響。軟復位可為（舉例來說）MCLR引腳復位、軟件RESET指 令或監(jiān)視計時器復位。可存在其它軟復位。
[0019] 根據(jù)一實施例，也可借助非易失性存儲器熔絲實施如此的特征。此特征使外圍功 能成為獨立外圍裝置。如果已初始化外圍裝置且保持電力，那么其將維持功能性而無論MCU 發(fā)生何種情況。
[0020] 圖1展示具有包括多個外圍裝置的微控制器單元（MCU) 110的系統(tǒng)，其中作為實例 而展示一個外圍裝置（數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC) 120)。因此，在此應用中，微控制器110內(nèi)的一 個外圍裝置（舉例來說，此DAC120)用以控制（舉例來說）印刷電路板（PCB)上的外部模 擬或數(shù)字電路130、140,特定來說，（例如）展示為電力供應器單元130的電力供應器單元 (PSU)及相關聯(lián)負載140。為此目的，微控制器110包括模擬電壓信號150可通過其饋送到 電力供應器130的外部引腳。用戶可希望即使發(fā)生MCU復位也維持此外部電路130、140的 連續(xù)操作。如圖1中所展示，MCU110借助（舉例來說）參考電壓150控制電力供應器130。 如果出于任何原因而復位MCU110,那么在常規(guī)系統(tǒng)中PSU操作將中斷。根據(jù)各種實施例，夕卜 圍裝置可任選地貫穿非V dd復位事件而維持配置。為此目的，如圖2中所展示，可將（舉例 來說）可稱作"SRDIS"的控制位或旗標250添加到外圍特殊功能寄存器（SFR) 220。如果 SRDIS = 0,那么外圍寄存器在所有類型的系統(tǒng)復位時復位。如果SRDIS = 1，那么外圍寄存 器僅在Vdd復位（POR、B0R等）時復位。SRDIS位250自身經(jīng)配置以僅在Vdd復位事件時 復位?？赏ㄟ^如圖2中所展示的相應相關聯(lián)信號線sib_rst_reset及sibr_rst_reset_vdd 而發(fā)信號通知不同類型的復位。可使用其它復位信號線。舉例來說，可提供單個復位線且 一或多個額外控制線可指示發(fā)生的復位的類型。
[0021] 根據(jù)各種實施例的ADC提供與寫入到如圖2及3中所展示的DACxDAT寄存器230 中的二進制數(shù)據(jù)成比例的模擬輸出電壓。如圖3中所展示的模塊300可經(jīng)設計以控制可通 過使用DACxCON寄存器220中的REFSEL[1:0]位選擇的高達四個高側電壓參考源。然而， 未展示電壓參考自身，其可包含外部電壓、常規(guī)電力供應器及芯片上電壓參考。
[0022] DACxCON寄存器220控制模塊啟用及停用、輸出啟用及高電壓參考選擇。DACxCON 寄存器220中的REFSEL[1:0]位選擇四個可能電壓參考源中的一者用于DAC的操作。當 DACEN = 0時，所有dac_ref_sel [3:0]輸出將為"0"，從而致使DAC的輸出等于其低側參考， 所述低側參考通常為dac_vss。
[0023] DACEN位啟用模塊操作。當停用時，模塊將消耗最小電力。DAC0E位啟用/停用 DAC的到I/O端口 380中的DAC0裝置引腳的輸出。
[0024] 數(shù)據(jù)輸入寄存器（DACxDAT)230規(guī)定DAC輸出值。電壓輸出將如下：
[0025] VDAC = dac_vss+ ((DACxDAT/log2 (DAC_DLEN)) * (DACHREF))
[0026] 其中DACHREF為由REFSEL[1:0]位選擇的高參考。
[0027] DACxCON寄存器220中的DAC0E位在被設定時通過啟用I/O墊380中的開關而啟 用放大器370以驅(qū)動引腳功能。當DAC0E = 0時，放大器370仍將發(fā)揮作用且可由內(nèi)部模 塊使用。如果未針對I/O墊380啟用其它輸出功能，那么其將浮動。
[0028] 可以兩種方式中的一者來更新DAC數(shù)據(jù)輸出。當TRIGEN = 0時，DACxDAT230 的值輸出到DAC的模擬部分。到CPU核心的中斷（dac_interrupt_8bit_out及dac_ interrupt_16bit_out)將始終為 "0"。當 TRIGEN = 1 時，DACxDAT230 的值僅在 DAC 的模 擬部分見證由控制多路復用器330的DACTSEL[4:0]位選擇的觸發(fā)輸入上的正邊緣時輸出 到DAC的模擬部分。選定觸發(fā)被同步化且用以經(jīng)由中斷輸出（dac_interrupt_8bit_out及 dac_interrupt_16bit_out)產(chǎn)生到 8/16 位核心的中斷。
[0029] 當觸發(fā)被啟用但實際上無觸發(fā)發(fā)生時，DAC將輸出保持寄存器中的最后可用值。
[0030] 根據(jù)如上文所闡釋的各種實施例，DAC控制器提供貫穿例如WDT復位或MCLR復位 的軟復位而保持其配置的選項。這允許DAC經(jīng)由端口 380將其輸出電壓作為參考供應到外 部電路，而無論CPU條件如何。
[0031] 通過將DACxCON寄存器220中的SRDIS位250設定為"1"而選擇軟復位停用選 項，如圖2中所展示。當SRDIS = 1時，多路復用器210經(jīng)控制以經(jīng)由觸發(fā)器240選擇兩個 復位信號中的一者。因此，兩個不同復位信號可經(jīng)引導以復位寄存器220及230。因此，當 SRDIS = 1時，DACxC0N220及DACxDAT寄存器230中的所有其它位將僅在VDD復位（sibr_ rst_reset_vdd = 1)時復位。當 SRDIS = 0 時，DACxCON 寄存器 220 及 DACxDAT 寄存器 230 的內(nèi)容將在任何類型的裝置復位（正常操作）時復位。
[0032] SRDIS位可僅影響DACxCON寄存器220及DACxDAT寄存器230的復位條件。根據(jù) 此實施例，用戶可需要確保例如經(jīng)編程DAC參考電壓電平的其它DAC設定不因復位而改變。 然而，確保輸出值在軟復位期間保持經(jīng)啟用的其它實施方案是可能的。
[0033] 如果清除m〇dule_en輸入，那么模塊300將被停用而無論任何SFR設定如何，且所 有SFR被停用且無法存取。如果DAC模塊300被停用（DACEN = 0)而無論DAC0E位的狀 態(tài)如何，那么所有模擬電路斷電（但SFR可存?。．斂臻e模式輸入變高時，模塊可取決于 PSIDL位的狀態(tài)而在兩種模式中的一者中操作。當PSIDL = 0時，模塊300在無任何改變的 情況下操作。如果PSIDL=1，那么模塊300在空閑變高時關閉。這意味著由REFSEL[1:0] 位啟用的所有開關為斷開的。dac_i 〇_〇Ut_en變?yōu)?0"且DAC 1/0開關將斷開，從而三態(tài)化 1/0墊380中的DAC0輸出。
[0034] 睡眠模式并不影響DAC300的操作。DAC300繼續(xù)正常操作。當sle印_mode輸入為 高時，對DAC的所有寄存器更新將終止，因為q_clks將已停止。然而，當PSLPEN = 1時，計 時到DAC影子寄存器335中的最后值將繼續(xù)驅(qū)動DAC0引腳380。另一方面，如果PSLPEN = 0,那么dac_io_out_en變?yōu)?0"且I/O墊380中的DAC I/O開關將斷開，從而三態(tài)化DACO 輸出。根據(jù)一實施例，DAC的模擬放大器365在其被啟用時具有大的啟動時間。出于此原 因，只要DACEN位設定為高，dac_enable_out輸出便將保持為高而無論PSLPEN位的狀態(tài)如 何。這將使DAC的模擬放大器365保持啟用。當退出睡眠模式時，這對于DAC0輸出的迅速 出現(xiàn)是有用的。
[0035] 圖3展示示范性數(shù)字控制邏輯且包含實施（舉例來說）10位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器所需的 模擬模塊。圖3展示地址解碼器與控制單元305、可控制用于選擇各種參考電壓中的一者的 開關的與解碼器310耦合的DAC控制寄存器220。存儲于DAC數(shù)據(jù)寄存器230中的數(shù)據(jù)可 通過多路復用器320及340耦合。可提供影子寄存器335且將其耦合于多路復用器之間。 DAC自身可包括電阻器網(wǎng)絡350及包括運算放大器365的放大器370,如所指示。模擬區(qū)段 接收供應電壓V_KI^V ssaffiE。如果module_en = 0,那么到模塊的時鐘停止，且輸出保持于 良性狀態(tài)中。SFR寄存器應全部讀為0。
[0036] INT/SYNC塊325可實施于多路復用器330與DAC影子寄存器335之間以執(zhí)行兩個 功能：其可使到DAC的觸發(fā)輸入保持為無假信號的，因為觸發(fā)輸入直接連接到保持觸發(fā)器。 當選擇觸發(fā)時可注意頂部層級處。其也產(chǎn)生CPU中斷；選定觸發(fā)輸入經(jīng)非同步捕獲且用以 產(chǎn)生8位及16位核心兼容中斷，此取決于SYS_DATA_WIDTH參數(shù)。
[0037] 當TRIGEN= 1時，DAC影子寄存器335用以將DACxDAT重新計時。到此寄存 器335的時鐘輸入為觸發(fā)輸入中的一者（dac_trig_in[31:0])，所述觸發(fā)輸入中的一者由 DACTSEL[4:0]選擇。當 TRIGEN = 0 時，忽略 dac_trig_in[31:0]輸入。DACxDAT 寄存器直 接輸出到模擬宏。
[0038] 根據(jù)一實施例，DAC軟復位停用功能及DACxC0N[SRDIS]控制位250可由參數(shù) SOFT_RST_DIS_PRESENT啟用。根據(jù)一實施例，對于軟復位停用功能的適當操作，必須滿足 以下條件：可僅通過VDD復位（sibr_rst_reset_vdd = 1)來將SRDIS控制位（在可用時） 復位。當軟復位功能可用且SRDIS = 1時，DACxCON及DACxDAT寄存器值僅在VDD復位 (sibr_rst_reset_vdd = 1)時復位。當SRDIS = 0或軟復位停用功能不可用時，DACxCON 及DACxDAT寄存器220、230將在任何裝置復位（正常操作）時復位。
[0039] 盡管已結合數(shù)/模轉(zhuǎn)換器闡釋了與外圍裝置相關聯(lián)的可編程復位功能的功能性 (如上文所提及），但此功能性不限于此外圍裝置而是可與其輸出值（無論是數(shù)字還是模 擬）可在軟復位事件期間保持的所有類型的外圍裝置一起使用。關于例如模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的 輸入類型裝置，此裝置的操作在軟復位事件期間未被中斷。舉例來說，進行中的數(shù)字轉(zhuǎn)換將 不由軟復位中斷且控制裝置可在其已通過軟復位事件復位之后使用轉(zhuǎn)換的結果。
【權利要求】
1. 一種微控制器，其包括多個外圍裝置及至少一個控制位，其中所述控制位控制至少 一個外圍裝置的操作模式以使得在第一操作模式中任何類型的復位將所述多個外圍裝置 中的所述至少一個外圍裝置復位且在第二操作模式中僅電力供應器復位將所述至少一個 外圍裝置復位。
2. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其中所述至少一個外圍裝置為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
3. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其中所述至少一個外圍裝置為參考電壓模塊。
4. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其中所述至少一個外圍裝置為計時器。
5. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其中所述至少一個外圍裝置為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
6. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其中所述控制位為特殊功能寄存器中的位。
7. 根據(jù)權利要求6所述的微控制器，其中所述特殊功能寄存器中的所述至少一個控制 位僅控制所述至少一個外圍裝置的復位功能。
8. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其中所述電力供應器復位囊括斷電復位及低壓復 位。
9. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其中僅通過電力供應器復位來復位所述至少一個 位。
10. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其中在所述第二模式中軟復位不將所述至少一 個外圍裝置復位。
11. 根據(jù)權利要求1所述的微控制器，其進一步包括由所述至少一個位控制的觸發(fā)器， 其中所述觸發(fā)器控制選擇第一類型的復位信號或第二類型的復位信號的多路復用器，其中 所述第二類型的復位信號不包含軟復位。
12. -種用于復位包括多個外圍裝置的微控制器的方法，所述方法包括： 設定或清除控制位以選擇第一或第二復位模式，其中在所述第一復位模式中任何類型 的復位信號將所述多個外圍裝置中的至少一者復位且在第二復位模式中僅電力供應器復 位將所述多個外圍裝置中的所述至少一者復位。
13. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述至少一個外圍裝置為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器或參考 電壓模塊。
14. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述至少一個外圍裝置為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、計時器 或通信外圍裝置。
15. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述控制位為特殊功能寄存器中的位。
16. 根據(jù)權利要求15所述的方法，其中所述特殊功能寄存器中的所述控制位僅控制所 述至少一個外圍裝置的復位功能。
17. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述電力供應器復位囊括斷電復位及低壓復 位。
18. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中僅通過電力供應器復位來復位所述至少一個 位。
19. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其中在所述第二模式中軟復位不將所述至少一個外 圍裝置復位。
20. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其進一步包括借助于多路復用器從第一類型的復位 信號及第二類型的復位信號選擇復位信號，其中所述第二類型的復位信號不包含軟復位。
21. -種具有復位功能的外圍裝置，其包括具有至少一個控制位的可編程控制寄存器， 其中所述控制位控制所述外圍裝置的操作模式以使得在第一操作模式中任何類型的復位 將所述外圍裝置復位且在第二操作模式中僅電力供應器復位將所述至少一個外圍裝置復 位。
【文檔編號】G06F1/32GK104160358SQ201380012717
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權日:2012年2月1日
【發(fā)明者】斯蒂芬·鮑林 申請人:密克羅奇普技術公司