[发明专利]用于集成电路内微控制器的弱上拉禁止方法及其机构

说明书

本申请与申请号为US 07/917,497、07/917,489、07/918,624、07/917,503、07/918,627、07/918,626、07/918,625、07/918,631、07/918,632、07/918,622和07/918,621的美国专利申请有关。

这些相关的申请与本申请同一日期提交并转让给本发明的受让人。

本发明涉及一种弱上拉禁止(WPUD)方法和机构及其对集成电路(IC)内的微控制器的应用；尤其涉及一种与包含语音、控制通道，或者调制解调器的微控制器部份，或者无绳电话机的人机接口功能的IC内的微控制器连用的弱上拉禁止方法和机构。

微控制器被广泛地用于各种数字电子设备中。通常，微控制器被合并入IC内，实现控制特定的流过IC电路的电流的功能。改变IC的电路以实现所希望的功能。

在IC中，其内的微控制器经微控制器的输入/输出(I/O)端口与IC的电路进行电通信，来控制电流流过IC的电路。I/O端口与设备都是电连接的或是合并入IC内，不然就是在外部与微控制器连接，以进行这种通信。一般电连接是通过总线，一组平行导线把微控制器端口与IC电路和其它设备相连。

电流由微控制器控制流到微控制器的特定端口或者从微控制器的特定端口接收电流，并且因此传到特定的总线和IC内外的特定的设备或者从特定的总线和IC内外的特定的设备接收电流。电流通过IC和离散单元内的微控制器电路或者在电路任一点上的可以为高电压或低电压(分别表示为逻辑1或逻辑0)的位。由微控制器管理离散单元的特定通路和选择高或低电压信号以在IC内实现所希望的功能。

为了使微控制器能把电信号传送到集成电路和微控制器外的其它设备和从集成电路和微控制器外的其它设备接收电信号，微控制器必须具有与IC和其它设备相兼容的电压电平和电流驱动。大多数IC设备采用与逻辑1和逻辑0相应的标准电压范围。如此后所描述的，通常，定义有两组电压范围，一组用于输入，另一组用于输出。除了特定的电压外，传送和接收电信号要求输入和输出电流必须一致。

微控制器常包含与I/O端口并联的缓冲器。微控制器内的输入缓冲器缓冲IC和其它设备的输入电压，并把输入电压转换成微控制器要求的内部电压电平。输出缓冲器把微控制器的内部电压电平转换成与IC和其它外部设备要求的输出逻辑电平一致的电压电平。

微控制器的端口可以是双向的，它们即可以用于输入，也可以用于输出。如前面简单的描述；微控制器的电压和电流驱动两者必须与用于输入和输出的其它设备以及与I/O端口关联的，常用于把电压和电流驱动转换成适当电平的缓冲器相兼容。为使端口即能用于输入又能用于输出(即如前所说的“双向端口”)，微控制器必须能区分输入和输出。在微控制器中进行该区分的一种方法是定义两组不同的电压范围，一组用于输入，另一组用于输出。在这两组电压范围的每组中，电压从高到低变化，分别表示逻辑1和逻辑0。可以用多个不同的、与端口的电结构和微控制器的特点有关的方法来定义这两组不同的电压范围。

某些型号的微控制器(例如先进显微设备公司生产的8位80C51系列)包括与微控制器I/O端口关联的上拉和驱动器。“上拉”或者也称之为上拉电阻是一个确保相反开路的电路保持在一指定的与源电压相对应的所希望的电压电平上。驱动器是一能产生或提供在逻辑1电平时输入驱动所需要的电流的设备，而其输出电压不上升到指定的相应电压电平之上。在逻辑0情况时，驱动器必须能吸收或接收被驱动的设备的输入电流而其输出电压不上升到指定的相应电压电平之上。上拉(电阻)常被用于使缓冲器把输入或输出信号的电压电平调节到合适的电平。一般为独立的驱动器的输入驱动器和输出驱动器通常被用于维持适当电平的电流驱动。

微控制器的这种上拉/外部驱动器装置的一个问题是在驱动器吸收被驱动的设备的输入电流而同时上拉电阻把引脚上拉到高电压时它可能引起不必要的电源损耗。为了在输入模式期间限制这种不必要的电能消耗，本发明提供一种弱上拉禁止方法和机构。该机构在输入模式期间禁止微控制器弱上拉。通过禁止弱上拉，可以降低输入模式期间外部设备的电能消耗。如已所述的，本发明的这种弱上拉禁止提供了一种改进的能降低电能消耗的方法。