專利名稱：一種閃存微控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于半導(dǎo)體集成電路設(shè)計領(lǐng)域，涉及一種閃存微控制器芯片。
背景技術(shù)：
隨著深亞孩t米CMOS (互補型金屬氧化物半導(dǎo)體，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor)集成電路生產(chǎn)工藝的不斷進步，目 前可以把復(fù)雜的微控制器(MCU)內(nèi)核集成在一塊芯片上，同時留有足夠的 硅片面積用于實現(xiàn)復(fù)雜的存儲器和外設(shè)邏輯。過去用于高端32位和64位 CPU的設(shè)計方法和構(gòu)架現(xiàn)在已經(jīng)能夠有效的用于低價8位微控制器系統(tǒng)。 利用這些功能強大而且便宜的微控制器使得系統(tǒng)的集成度不斷提高，同時也 大大增強了微處理器數(shù)據(jù)處理及流程控制的能力。微處理器的諸多優(yōu)點使得 越來越多的微控制器運用到社會生活的各個領(lǐng)域，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起到了 必不可少的促進作用。而對微控制器的可靠性、抗干擾性、靈活性、兼容性 也有著越來越高的要求。
目前對于市場上8位的閃存(FLASH)微控制器存在著以下不足(1 ) 其電源系統(tǒng)容易受各種因素的影響如，電子產(chǎn)品的開關(guān)會給電源系統(tǒng)帶來 噪聲；各種輻射、無線電波也會給電源系統(tǒng)帶來噪聲，電源過栽會造成電壓 下降。電源電壓波動較大時，電子產(chǎn)品就會不穩(wěn)定.，有時甚至無法正常運行; 電源電壓過低，電子產(chǎn)品也無法正常運行。所以，在設(shè)計閃存微控制器時，必須采用保護措施，防止電源電壓波動造成死機；(2)另外，現(xiàn)有的閃存微 控制器缺乏完備的外設(shè)，從而限制了芯片與外部的聯(lián)系，為后續(xù)設(shè)計帶來不 便；(3)現(xiàn)有的閃存微控制器中儲存器的容量較大，--般為數(shù)十千bit,甚 至上兆，成本很高；(4)同時，現(xiàn)有的閃存微控制器的可靠性及靈活性有待 進一步提高。發(fā)明內(nèi)容本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中外界因素給閃存微控制器帶來的影響，提 供一種可以克服復(fù)雜環(huán)境給電源系統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定因素、穩(wěn)定電源系統(tǒng)、保護負載的閃存微控制器。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種閃存微控制器，包括內(nèi)核單元、外設(shè)單元，內(nèi)核單元、外設(shè)單元 通過總線相互通訊；所述內(nèi)核單元包括CPU (中央處理器)、時鐘發(fā)生器、 復(fù)位邏輯、存儲器，所述外設(shè)單元包括輸入輸出端口、定時器、才莫數(shù)轉(zhuǎn)換器； 該閃存微控制器還包括功能部件單元，該功能部件單元至少包括低壓檢測及 復(fù)位模塊，該低壓檢測及復(fù)位模塊通過總線與內(nèi)核單元、外設(shè)單元通訊。在上述閃存微控制器中，所述低壓檢測及復(fù)位模塊包括控制寄存器、電 源電壓檢測電路、濾波器和邏輯控制電路；所述控制寄存器通過控制線分別 與電源電壓檢測電路、濾波器和邏輯控制電路相連，所述電源電壓檢測電路、 濾波器和邏輯控制電路通過控制線串接，所述的邏輯控制電路有兩個信號輸 出端。在上述閃存微控制器中，所述電源電壓檢測電路包括分壓電路、穩(wěn)壓器
及比較器；電源電壓接入分壓電路和穩(wěn)壓器，控制寄存器通過控制線連接分
壓電路，分壓電路電壓輸出端連接到比較器反相輸入端，穩(wěn)壓器電壓輸出端 連接到比較器同相輸入端。
與外部聯(lián)系的缺陷，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)在上述閃存微控制器中，所述 外設(shè)單元還包括兩路捕捉/比較/脈寬調(diào)制模塊、高速串行外圍接口、高速芯 片間總線方式模塊、高速同步異步接收發(fā)送器模塊中的任意一個或多個，上 述各模塊分別接入總線與內(nèi)核單元、功能部件單元、及其他外設(shè)單元通訊。
在上述閃存4鼓控制器中，所述功能部件單元還包括器件配置位、片內(nèi)上 電延時復(fù)位模塊、看門狗定時器、休眠模式控制模塊中的任意一個或多個， 上述各模塊接入總線與內(nèi)核單元、外設(shè)單元、及其他功能部件單元通訊。
同時，本實用新型還克服了現(xiàn)有技術(shù)中儲存器容量大、成本高的不足， 通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)在上述閃存微控制器中，所述存儲器包括程序存儲 器及數(shù)據(jù)隨機存儲器，該數(shù)據(jù)隨機存儲器包括特殊寄存器及通用寄存器。
在上述閃存微控制器中，所述程序存儲器是容量為4Kx16 bit的FLASH 程序存儲器，特殊寄存器的容量為64x8bit,通用寄存器的容量為192x8bit。
在上述閃存微控制器中，所述時鐘發(fā)生器為系統(tǒng)時鐘振蕩器；所述定時 器為三路定時器。
在上述閃存微控制器中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為8位5通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型揭示的閃存微控制器有以下優(yōu)點 1、提供一種新型的8位閃存微控制器，通過設(shè)置低壓檢測及復(fù)位模塊、 克服了復(fù)雜環(huán)境給電源系統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定因素，能夠穩(wěn)定電源系統(tǒng)、保護負
載，從而可以提高整個結(jié)構(gòu)的抗干擾能力。2、 本實用新型還針對一些小型電器，采用了小容量儲存器，大大降低 了成本。3、 提供較完備的外設(shè)，以使得單片機能夠更方便的與外部進行聯(lián)系， 同時便捷的執(zhí)行內(nèi)部任務(wù)。4、 提供大量特殊功能部件，提高了系統(tǒng)的可靠性，增加了設(shè)計的靈活性。附困說明

圖1是本實用新型閃存後L控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型中內(nèi)核單元與外設(shè)單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本實用新型中低壓檢測及復(fù)位模塊的電路連接示意圖；圖4是低壓檢測及復(fù)位模塊中電源電壓檢測電路示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明。請參閱圖1,圖中揭示了一種閃存纟敖控制器，包括內(nèi)核單元1、外設(shè)單 元2及功能部件單元3;內(nèi)核單元包括CPU11、時鐘發(fā)生器12、復(fù)位邏輯 13、存儲器14;外設(shè)單元2包括輸入輸出端口 21,三路定時器22，模數(shù)轉(zhuǎn) 換器23,兩路捕捉/比較/脈寬調(diào)制模塊24,高速串行外圍接口 25,高速芯 片間總線方式模塊26,高速同步異步接收發(fā)送器模塊27;功能部件單元3 包括低壓檢測及復(fù)位模塊31 、器件配置位32、片內(nèi)上電延時復(fù)位模塊33、
看門狗定時器34、休眠模式控制模塊35;上述各模塊接入總線4、與其他模塊通訊。(一) 內(nèi)核單元本實用新型針對內(nèi)核單元的改進主要在于其存儲器14。所述存儲器14 包括程序存儲器及數(shù)據(jù)隨機存儲器，所述數(shù)據(jù)隨機存儲器包括特殊寄存器及 通用寄存器。所述程序存儲器是容量為4Kx16bit的FLASH程序存儲器， 特殊寄存器的容量為64x8bit,通用寄存器的容量為192x8bit。由于本實用 新型采用了小容量的儲存器，在完成所要求的任務(wù)的同時，大大降低了成本。(二) 外設(shè)單元如圖2，輸入輸出端口包括端口 A(PA)、端口 B(PB)、端口 C(PC)。 端口A為6位鎖存器，所有端口 A的端口均有TTLSMT輸入驅(qū)動器，其 中端口 PA4有CMOS輸出驅(qū)動器，其它端口有TTL輸出驅(qū)動器；端口 B 是一個八位雙向端口 ，所有端口 B的端口有TTL SMT輸入和全TTL輸出 驅(qū)動器，并且它們都有內(nèi)部弱上拉，端口 B中的端口 PBO可作為可選擇 中斷邊沿的外部中斷口，而端口 B高六位可作為變化中斷口，對外部電壓 變化^i出中斷響應(yīng)；端口 C是一個8位的雙向端口，所有端口 C的端口均 有TTL SMT輸入驅(qū)動器和CMOS輸出驅(qū)動器。三路定時器22包括定時器221、定時器222、定時器223。其中(1) 定時器221為8位定時/計數(shù)器，CPU可對其進行讀寫操作，可選用內(nèi)部 時鐘及外部時鐘源，選擇外部時鐘時，可編程進行時鐘邊沿選擇，溢出會產(chǎn)生溢出中斷，睡B民才莫式下定時器221停止計數(shù)。(2)定時器222為16位
定時/計數(shù)器，CPU可對其進行讀寫梯:作，3位可編程預(yù)分頻器，可選用內(nèi) 部時鐘及外部時鐘源；選擇外部時鐘時，外部時鐘下降沿計數(shù)，且可設(shè)為同 步模式計數(shù)模式或異步模式，可做捕捉、比較模塊的時基，計數(shù)溢出會產(chǎn)生 溢出中斷，如果設(shè)置為外部異步計數(shù)模式，睡眠模式下繼續(xù)計數(shù)，溢出中斷可喚醒CPU。 (3)定時器223為8位定時器，CPU可對其進行讀寫操作， 4位可編程預(yù)分頻器、4位可編程后分頻器，只有內(nèi)部時鐘源，時鐘源頻率 Fosc/4, 可做脈寬調(diào)制模塊的時基計數(shù)器，計數(shù)溢出會產(chǎn)生溢出中斷。模數(shù)轉(zhuǎn)換器23為8位5通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其時鐘可有如下選擇Frc、 Fosc/2、 Fosc/8、 Fosc/32，其中，F(xiàn)osc即是CPU的工作時鐘，F(xiàn)rc是所述 模數(shù)轉(zhuǎn)換器專用阻容振蕩器所產(chǎn)生的時鐘，模數(shù)轉(zhuǎn)換器23可將一個模擬信 號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的8位數(shù)字信號，本實用新型共有6路模擬輸入端。捕捉/比較/脈寬調(diào)制模塊24共同復(fù)用引腳，可通過設(shè)定相關(guān)寄存器選擇 不同模式，捕捉功能可以在引腳上捕捉以下四種狀況信號中每個下降沿發(fā) 生時、信號中每個上升沿發(fā)生時、信號中每4個上升沿發(fā)生時、信號中每 16個上升沿發(fā)生時；比較功能在比較吻合事件發(fā)生時可觸發(fā)以下事件輸 出該引腳狀態(tài)為高電平、輸出該引腳狀態(tài)為低電平、輸出該引腳狀態(tài)保持不 變、特殊事件觸發(fā)；脈寬調(diào)制功能可在引腳上產(chǎn)生一個周期可調(diào)、占空比可 調(diào)的10位分辨率的脈寬調(diào)制輸出。高速同步異步收發(fā)器27有以下幾種工作模式全雙工異步模式、半雙 工同步主控模式、半雙工同步從動模式。本實用新型通過提供以上較完備的外設(shè)，使得單片機能夠更方便的與外 部進行聯(lián)系，并快捷的執(zhí)行內(nèi)部任務(wù)。(三)功能部件單元由圖1可知，本實施例中閃存微控制器的功能部件單元包括5個部分， 分別為低壓檢測及復(fù)位模塊31、器件配置位32、片內(nèi)上電延時復(fù)位模塊 33、看門狗定時器34、休眠模式控制模塊35。現(xiàn)詳述如下如圖3,低壓檢測及復(fù)位模塊31包括控制寄存器311、電源電壓檢測 電路312、濾波器313和邏輯控制電路314;所述控制寄存器311通過控制 線分別與電源電壓檢測電路312、濾波器313、邏輯控制電路314相連，所 述電源電壓檢測電路312、濾波器313、邏輯控制電路314通過控制線串接， 所述的邏輯控制電路有兩個信號輸出端。微處理器的控制寄存器311通過控制線設(shè)置電源電壓檢測電路312的 檢測電壓值，通過控制線設(shè)置濾波器313濾波周期值，通過控制線設(shè)置邏輯 控制電路314產(chǎn)生復(fù)位信號還是復(fù)位中斷。在電源電壓下降到設(shè)定值后，電 源電壓檢測電路312通過控制線將電壓下降信號傳遞給濾波器313進行濾 波處理。如果電源電壓波動時間小于濾波時間，則濾波器313不傳遞信號； 否則，濾波器通過控制線將電壓下降信號傳遞給邏輯控制電路314,邏輯控 制電路314產(chǎn)生復(fù)位中斷信號315(BORIF)或復(fù)位信號316(BOR)。如圖4所示，電源電壓VDD通過控制線進入分壓電路3121和穩(wěn)壓器 3122,控制寄存器311通過控制線控制分壓電路3121。分壓電路3121輸 出電壓到比較器3123反相輸入端，穩(wěn)壓器3122輸出電壓到比較器3123同 相輸入端。分壓電路3121的輸出電壓隨電源電壓的變化而變化。本實用新型由于增加了低壓檢測及復(fù)位模塊，克服了復(fù)雜環(huán)境給電源系 統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定因素，能夠穩(wěn)定電源系統(tǒng)、保護負載，從而可以提高整個結(jié) 構(gòu)的抗干擾能力。
器件配置位32決定器件的工作模式及部分功能的運用與否，如上電延 時、欠壓復(fù)位、看門狗定時器。片內(nèi)上電延時復(fù)位模塊33:芯片上電時會產(chǎn)生一個復(fù)位信號，如果上 電延時使能，則開始上電延時、并在延時結(jié)束后，由片內(nèi)上電延時復(fù)位模塊 33激活起振定時器芯片開始工作?？撮T狗定時器34帶有8位預(yù)分頻器，采用32KRC振蕩器作為計數(shù)時 鐘，可產(chǎn)生溢出復(fù)位，在休眠模式下可喚醒CPU。休B民模式控制模塊35:進入休眠模式器件的振蕩器停振，輸入輸出端 口保持原有電平，休眠模式控制模塊35通過以下事件喚醒CPU:器件復(fù)位； 看門狗定時器喚醒(如果看門狗定時器被使能)；外部中斷。本實用新型通過提供上述特殊功能部件模塊，使系統(tǒng)可靠性及設(shè)計靈活 性得以提高。以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術(shù)方案。如，本實用新 型增加的外設(shè)單元及功能部件單元可以是增加模塊中的任意一個或多個。不 脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1、一種閃存微控制器，包括內(nèi)核單元、外設(shè)單元，內(nèi)核單元、外設(shè)單元通過總線相互通訊；所述內(nèi)核單元包括CPU、時鐘發(fā)生器、復(fù)位邏輯、存儲器，所述外設(shè)單元包括輸入輸出端口、定時器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器；其特征在于該閃存微控制器還包括功能部件單元，該功能部件單元至少包括低壓檢測及復(fù)位模塊，該低壓檢測及復(fù)位模塊通過總線與內(nèi)核單元、外設(shè)單元通訊。
2、 如權(quán)利要求1所述的閃存微控制器，其特征在于，所述低壓檢測及復(fù) 位模塊包括控制寄存器、電源電壓檢測電路、濾波器和邏輯控制電路； 所述控制寄存器通過控制線分別與電源電壓檢測電路、濾波器、邏輯 控制電路相連，所述電源電壓檢測電路、濾波器、邏輯控制電路通過 控制線串接，所述的邏輯控制電路有兩個信號輸出端。
3、 如權(quán)利要求2所述的閃存微控制器，其特征在于，所述電源電壓檢測 電路包括分壓電路、穩(wěn)壓器及比較器；電源電壓接入分壓電路和穩(wěn)壓 器，控制寄存器通過控制線連接分壓電路，分壓電路電壓輸出端連接 到比較器反相輸入端，穩(wěn)壓器電壓輸出端連接到比較器同相輸入端。
4、 如權(quán)利要求1或2或3所述的閃存微控制器，其特征在于，所述外設(shè) 單元還包括兩路捕捉/比較/脈寬調(diào)制模塊，高速串行外圍接口，高速芯 片間總線方式模塊，高速同步異步接收發(fā)送器模塊中的任意一個或多 個；上述各模塊分別接入總線與內(nèi)核單元、功能部件單元、及其他外 設(shè)單元通訊。
5、 如權(quán)利要求1或2或3所述的閃存微控制器，其特征在于，所述功能部件單元還包括器件配置位、片內(nèi)上電延時復(fù)位模塊、看門狗定時器、 休眠模式控制模塊中的任意一個或多個，上述各模塊接入總線與內(nèi)核單元、外設(shè)單元、及其他功能部件單元通訊。
6、 如權(quán)利要求1或2或3所述的閃存微控制器，其特征在于，所述存儲 器包括程序存儲器及數(shù)據(jù)隨機存儲器，該數(shù)據(jù)隨機存儲器包括特殊寄 存器及通用寄存器。
7、 如權(quán)利要求6所述的閃存微控制器，其特征在于，所述程序存儲器是 容量為4Kx16 bit的FLASH程序存儲器，特殊寄存器的容量為 64x8bit，通用寄存器的容量為192x8bit。
8、 如權(quán)利要求1或2或3所述的閃存微控制器，其特征在于，所述時鐘 發(fā)生器為芯片系統(tǒng)時鐘振蕩器；所述定時器為三路定時器。
9、 如權(quán)利要求1或2或3所述的閃存微控制器，其特征在于，所述模數(shù) 轉(zhuǎn)換器為8位5通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實用新型提供一種閃存微控制器，包括內(nèi)核單元、外設(shè)單元，內(nèi)核單元、外設(shè)單元通過總線相互通訊；所述內(nèi)核單元包括CPU、時鐘發(fā)生器、復(fù)位邏輯、存儲器，所述外設(shè)單元包括輸入輸出端口、定時器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器；該閃存微控制器還包括功能部件單元，該功能部件單元至少包括低壓檢測及復(fù)位模塊，該低壓檢測及復(fù)位模塊通過總線與內(nèi)核單元、外設(shè)單元通訊。本實用新型通過設(shè)置低壓檢測及復(fù)位模塊、克服了復(fù)雜環(huán)境給電源系統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定因素，能夠穩(wěn)定電源系統(tǒng)、保護負載，從而可以提高整個結(jié)構(gòu)的抗干擾能力。
文檔編號G06F15/76GK201035573SQ20072006738
公開日2008年3月12日 申請日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者岳衛(wèi)杰, 霄 李, 松 潘, 俊 袁, 展 鄒 申請人:上海海爾集成電路有限公司