本發(fā)明涉及MCU領(lǐng)域，特別是涉及一種降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

能源是當(dāng)今社會關(guān)注的一個(gè)重要話題，因此，如何高效利用能源決定了人類社會的未來。MCU(微控制器)芯片作為最廣泛被使用的通用器件，其消耗的電力能源不容小覷。尤其是在智能城市、智能家居及智能穿戴市場蓬勃發(fā)展的機(jī)遇下，MCU芯片必定會進(jìn)入到所有的智能設(shè)備中。

在應(yīng)用場景里，MCU芯片的待機(jī)時(shí)間通常遠(yuǎn)超過其工作時(shí)間，因此如何將MCU芯片的待機(jī)功耗降低成為重中之重。

目前主流的降低MCU芯片待機(jī)功耗的實(shí)現(xiàn)方法是通過片上電源域開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，從而將MCU芯片的待機(jī)功耗降到1uA級別。但是，隨著設(shè)備系統(tǒng)的復(fù)雜化、元器件數(shù)量的增加以及系統(tǒng)功耗預(yù)算的縮減，1uA級別的芯片待機(jī)功耗逐漸不能滿足系統(tǒng)的需求，因此需要提供一種新的方法來進(jìn)一步降低MCU芯片的待機(jī)功耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單且能進(jìn)一步降低MCU芯片的待機(jī)功耗的降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)，包括MCU芯片，所述MCU芯片包括用于待機(jī)時(shí)工作的超小規(guī)模異步電路、與所述超小規(guī)模異步電路相連的LDO穩(wěn)壓器、與所述LDO穩(wěn)壓器及所述超小規(guī)模異步電路相連的CPU、與所述LDO穩(wěn)壓器相連的存儲器、與所述LDO穩(wěn)壓器相連的數(shù)字功能模塊及與超小規(guī)模異步電路相連的模擬電路模塊，所述超小規(guī)模異步電路在所述MCU芯片進(jìn)入待機(jī)時(shí)，完成所述MCU芯片所有功能引腳狀態(tài)的鎖存控制，關(guān)閉所述模擬電路模塊以及所述LDO穩(wěn)壓器，并在外部喚醒事件產(chǎn)生時(shí)異步地響應(yīng)并開啟所述LDO穩(wěn)壓器及所述模擬電路模塊，同時(shí)釋放所有功能引腳的鎖存狀態(tài)。

所述降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)還包括與所述MCU芯片相連的VCC電源引腳、待機(jī)喚醒功能引腳及其余功能引腳。

所述超小規(guī)模異步電路、所述LDO穩(wěn)壓器及所述模擬電路模塊分別與所述VCC電源引腳相連，由寬范圍IO電源電壓供電，所述CPU、所述存儲器及所述數(shù)字功能模塊由特定工藝需要的芯片內(nèi)核電路電源供電。

所述超小規(guī)模異步電路使用高壓器件和異步電路來實(shí)現(xiàn)，所述超小規(guī)模異步電路還與所述待機(jī)喚醒功能引腳及所述其余功能引腳相連。

所述模擬電路模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)了電源開關(guān)，當(dāng)所述MCU芯片進(jìn)入待機(jī)時(shí)，所述模擬電路模塊內(nèi)部的電源開關(guān)都被關(guān)閉。

一種降低MCU芯片待機(jī)功耗的方法，包括以下步驟：

通過CPU執(zhí)行進(jìn)入超低待機(jī)功耗模式的指令；

通過MCU芯片進(jìn)入待機(jī)工作模式；

通過超小規(guī)模異步電路鎖存所有功能引腳的當(dāng)前狀態(tài)；

通過所述超小規(guī)模異步電路關(guān)閉所述MCU芯片上的模擬電路模塊；

通過所述超小規(guī)模異步電路關(guān)閉所述MCU芯片上的LDO穩(wěn)壓器；以及

所述MCU芯片進(jìn)入超低待機(jī)功耗模式。

所述降低MCU芯片待機(jī)功耗的方法還包括以下步驟：

待機(jī)喚醒功能引腳接收喚醒事件信號，所述MCU芯片片外喚醒事件發(fā)生；

所述超小規(guī)模異步電路開啟所述MCU芯片上的所述LDO穩(wěn)壓器；

所述超小規(guī)模異步電路開啟所述MCU芯片上的所述模擬電路模塊；

所述超小規(guī)模異步電路釋放所有功能引腳的鎖存狀態(tài)；以及

所述MCU芯片退出所述超低待機(jī)功耗模式。

所述LDO穩(wěn)壓器與所述超小規(guī)模異步電路相連，所述CPU與所述LDO穩(wěn)壓器及所述超小規(guī)模異步電路相連，所述LDO穩(wěn)壓器還與存儲器及數(shù)字功能模塊相連，所述模擬電路模塊與所述超小規(guī)模異步電路相連。

所述超小規(guī)模異步電路、所述LDO穩(wěn)壓器及所述模擬電路模塊分別與VCC電源引腳相連，由寬范圍IO電源電壓供電，所述CPU、所述存儲器及所述數(shù)字功能模塊由特定工藝需要的芯片內(nèi)核電路電源供電。

所述超小規(guī)模異步電路使用高壓器件和異步電路來實(shí)現(xiàn)，所述超小規(guī)模異步電路還與待機(jī)喚醒功能引腳及其余功能引腳相連。

本發(fā)明的有益效果是：電路結(jié)構(gòu)簡單、電路規(guī)模較小且能將MCU芯片的待機(jī)功耗降低至約30nA的降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)及方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明降低MCU芯片待機(jī)功耗的方法的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖，本發(fā)明降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)包括MCU芯片、與MCU芯片相連的VCC電源引腳、待機(jī)喚醒功能引腳及其余功能引腳，MCU芯片包括用于待機(jī)時(shí)工作的超小規(guī)模異步電路、與超小規(guī)模異步電路相連的LDO穩(wěn)壓器、與LDO穩(wěn)壓器及超小規(guī)模異步電路相連的CPU、與LDO穩(wěn)壓器相連的存儲器、與LDO穩(wěn)壓器相連的數(shù)字功能模塊及與超小規(guī)模異步電路相連的模擬電路模塊。

其中，超小規(guī)模異步電路、LDO穩(wěn)壓器及模擬電路模塊分別與VCC電源引腳相連，由寬范圍IO電源電壓供電，CPU、存儲器及數(shù)字功能模塊由特定工藝需要的芯片內(nèi)核電路電源供電；超小規(guī)模異步電路還與待機(jī)喚醒功能引腳及其余功能引腳相連。超小規(guī)模異步電路無需時(shí)鐘信號，模擬電路模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、傳感器等電路子模塊。

超小規(guī)模異步電路在MCU芯片進(jìn)入待機(jī)時(shí)，完成MCU芯片所有功能引腳狀態(tài)的鎖存控制，模擬電路模塊的關(guān)閉以及LDO穩(wěn)壓器的關(guān)閉；并在外部喚醒事件產(chǎn)生時(shí)異步地響應(yīng)并開啟LDO穩(wěn)壓器，開啟模擬電路模塊以及釋放功能引腳的鎖存狀態(tài)，超小規(guī)模異步電路使用高壓器件和異步電路來實(shí)現(xiàn)以降低其漏電電流。

LDO穩(wěn)壓器在MCU芯片待機(jī)時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使得所有工作在芯片內(nèi)核電路電源下的電路(CPU、存儲器、數(shù)字功能模塊)幾乎無電流消耗。

模擬電路模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)了電源開關(guān)，當(dāng)MCU芯片進(jìn)入待機(jī)時(shí)，所有模擬電路模塊內(nèi)部的電源開關(guān)都將關(guān)閉以實(shí)現(xiàn)極低的模擬電路漏電。

如圖2所示，圖2為本發(fā)明降低MCU芯片待機(jī)功耗的方法的方法流程圖，本發(fā)明降低MCU芯片待機(jī)功耗的方法包括以下步驟：

步驟一，CPU執(zhí)行進(jìn)入超低待機(jī)功耗模式的指令。

步驟二，MCU芯片進(jìn)入待機(jī)工作模式。

步驟三，超小規(guī)模異步電路鎖存所有功能引腳的當(dāng)前狀態(tài)。

步驟四，超小規(guī)模異步電路關(guān)閉MCU芯片上的模擬電路模塊。

步驟五，超小規(guī)模異步電路關(guān)閉MCU芯片上的LDO穩(wěn)壓器。

步驟六，MCU芯片進(jìn)入超低待機(jī)功耗模式。

步驟七，待機(jī)喚醒功能引腳接收喚醒事件信號，MCU芯片片外喚醒事件發(fā)生。

步驟八，超小規(guī)模異步電路開啟MCU芯片上的LDO穩(wěn)壓器。

步驟九，超小規(guī)模異步電路開啟MCU芯片上的模擬電路模塊。

步驟十，超小規(guī)模異步電路釋放所有功能引腳的鎖存狀態(tài)。

步驟十一，MCU芯片退出超低待機(jī)功耗模式。

其中，步驟一至步驟六為MCU芯片進(jìn)入超低待機(jī)功耗模式的流程，步驟七至步驟十一為MCU芯片退出超低待機(jī)功耗模式的流程。

本發(fā)明降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)及方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過進(jìn)一步縮小MCU芯片待機(jī)時(shí)工作的電路規(guī)模，使用高壓器件與異步電路來設(shè)計(jì)待機(jī)時(shí)工作的電路，定制化片上模擬電路并采用超低漏電的工藝器件將MCU芯片的待機(jī)功耗降低至約30nA。

綜上所述，本發(fā)明降低MCU芯片待機(jī)功耗的系統(tǒng)及方法，電路結(jié)構(gòu)簡單且能進(jìn)一步降低MCU芯片的待機(jī)功耗。