[发明专利]具有附加微控制器的备用工作

说明书

技术领域

本公开涉及具有附加微控制器的备用工作。

背景技术

控制系统中使用的集成芯片的备用电力消耗对于低电力备用模式下工作的系统来说是一个重要的考量。但是，随着用于集成芯片的晶体管的大小不断地缩小，泄露电流增加并拉高了备用电力消耗。在设计于90nm以下技术节点中的最新的高性能微控制器中，晶体管器件的备用电力消耗由泄露电流决定，特别是在更高的温度下。

泄露电流是当晶体管的栅极被关断时在源极和漏极之间流动的电流。典型地，当晶体管的栅极被关断，微量的泄露电流在源极端和漏极端之间流动。但是，在现有集成芯片技术中，最小的可允许栅长以及基于此的源极和漏极之间的物理距离缩小到如此小的地步以致即使当晶体管被关断时漏极电流使微控制器仍耗费大量的电力。

为应对泄露电流问题而实施的电路系统和技术逐渐复杂化。例如，一种先前技术通过利用周期性切断并唤醒微控制器的周期性休眠-唤醒机制来关断至微控制器的电力以消除备用工作期间的泄露电流。这种微控制器的平均能源/电流消耗基于休眠唤醒逻辑的电力消耗、开/关微控制器消耗的电力以及工作期间的电力消耗被计算。尽管做出了这样的努力，平均能耗仍无法满足低电力微控制器的严苛的要求。

发明内容

本公开提供了一种微控制器单元，被配置为在常规工作模式和备用工作模式下工作，包括：主微控制器，被配置为在所述常规工作模式期间处理数据；备用微控制器，被配置为在检测到预定事件时输出唤醒信号；以及，电源，通过分开的供电路径耦接至所述主微控制器和所述备用微控制器，并被配置为基于所述唤醒信号选择性地向所述主微控制器供电。其中，在所述备用工作模式期间，所述主微控制器以具有降低的运算能力的减少泄露状态进行工作，并且电力被提供给所述备用微控制器，从而在保持所述备用微控制器的运算能力的同时，减少与所述主微控制器中的晶体管相关的泄露电流。

附图说明

图1示出微控制器单元的第一实施方式的框图。

图2示出微控制器单元更详细的实施方式的框图。

图3a至图3b是示出供给本文提出的微控制器单元中主微控制器和备用微控制器的电力信号的曲线图。

图4示出包括微控制器单元的嵌入式系统的框图。

图5示出包括在微控制器单元内的备用微控制器的更详细的实施方式，特别是示出主微控制器和备用微控制器之间通信的框图。

图6示出本文提出的微控制器单元的框图。

图7示出运行微控制器的方法的流程图。

图8示出微控制器单元的工作期间微控制器之间通信方法的流程图。

具体实施方式

现将参照附图描述本发明，附图中从头至尾相同的参考标号被用于表示相同的元件，且附图中所示的结构和器件并不严格按尺寸画出。

本公开的一些方面提供了一种微控制器单元。该微控制器单元同时包括主微控制器和备用微控制器。电源通过允许主微控制器和备用微控制器彼此独立地工作的分开的供电路径被耦接至主微控制器和备用微控制器。在低电力备用工作模式下，电源在减少泄露状态（如关断电力）下运行主微控制器，同时电源在标准工作状态（如打开电力）下运行备用微控制器，从而在保持备用微控制器的运算能力（即处理能力）的同时减少主微控制器中大量晶体管相关的泄露电流。电源进一步被配置以基于由备用微控制器生成的唤醒命令恢复正常工作模式（如通过选择性地向主微控制器供电）。

应理解本文提出的，术语“减少泄露状态（reduced leakage state）”表示一种微处理器工作状态：减少主微控制器中的晶体管器件泄露电流同时消极地影响主微控制器的计算能力。例如，在一种实施方式中，“减少泄露状态”可通过不向主微控制器提供电压来实现。在可选实施方式中，“减少泄露状态”可通过减少供给主微控制器的电压来实现。

在另一种实施方式中，主微控制器可通过使用井偏置技术减少泄露电流以工作在“减少泄露状态”下。作为本领域技术人员应理解，井偏置技术对半导体器件中的井施加偏置电压以减少半导体器件的泄露电流。当井偏置被实施时，主微控制器无法为处理的目的进行工作，但主微控制器中的易失性存储器（如SRAM、寄存器）的内容可以被保持。应理解上面实施方式并非限制，并且本公开方法和装置可应用任何减少微控制器的泄露电流的技术。

图1示出微控制器单元100的第一实施方式的框图。所公开的微控制器单元100在减轻泄露电流的消极影响的同时兼顾高性能和低电力工作。