一種基于微控制器的過溫預(yù)警和過溫保護(hù)方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域，具體地說涉及可靠性設(shè)計(jì)中過溫檢測(cè)保護(hù)電路設(shè) 計(jì)方法與硬件實(shí)現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，汽車上使用的電子產(chǎn)品正逐漸的增多，汽車電子芯片經(jīng)常工作于高溫、低 溫、灰塵、油污、震動(dòng)和各類電磁干擾的工作環(huán)境中，且其性能直接關(guān)系到車輛性能和人 身安全問題，這對(duì)汽車電子芯片的可靠性提出了嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)。汽車電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q-100等級(jí)1要求溫度范圍為-40-125°C，這不但要求有特定的工藝設(shè)計(jì)庫(kù)文件作為基 礎(chǔ)，而且要在系統(tǒng)和電路的設(shè)計(jì)上采用一些適應(yīng)于極限溫度的設(shè)計(jì)措施以及對(duì)過溫保護(hù)的 技術(shù)手段。高可靠性是汽車半導(dǎo)體芯片區(qū)別于消費(fèi)類芯片的顯著特征。過溫保護(hù)是提高汽 車電子可靠性的重要措施。
[0003] 汽車電子協(xié)會(huì)（AE0 1994年制定"基于失效機(jī)制的集成電路應(yīng)力測(cè)試認(rèn) 證"包含12類測(cè)試組，分別針對(duì)ESD、10、封裝、存儲(chǔ)器等各部分的失效檢測(cè)。經(jīng)過 10多年的發(fā)展，AEC-Q-100已經(jīng)成為汽車電子系統(tǒng)的通用標(biāo)準(zhǔn)。AEC-Q100規(guī)定了芯 片應(yīng)力測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)，汽車級(jí)芯片的溫度需滿足以下規(guī)范：GradeO :-40-150°C -Power Train ;Gradel :-40-125 V -Power Train Chassis ;Grade2 :-40-105 V -Body Control ； Grade3 :-40-85°C -Body Infotainment ;Grade4 :-40-70°C。如何有效的實(shí)現(xiàn)過溫預(yù)警，避 免芯片在長(zhǎng)時(shí)間工作或在高溫環(huán)境下由于散熱不良導(dǎo)致局部過熱而造成系統(tǒng)失效，是目前 亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要目的在于提供一種滿足汽車電子可靠性需求的過溫保護(hù)裝置和方法。 解決芯片在長(zhǎng)時(shí)間工作或在高溫環(huán)境下由于散熱不良導(dǎo)致局部過熱會(huì)造成系統(tǒng)失效，強(qiáng)迫 系統(tǒng)進(jìn)行中斷處理，配置系統(tǒng)工作模式，避免對(duì)安全造成影響影響。具體的，該裝置包括：
[0005] 微控制器內(nèi)核；
[0006] 過溫檢測(cè)系統(tǒng)，包括過溫預(yù)警模塊和過溫保護(hù)模塊，用于檢測(cè)微控制器內(nèi)核的溫 度，并判斷該溫度是否達(dá)到過溫預(yù)警閾值或過溫保護(hù)閾值，從而相應(yīng)地發(fā)出過溫保護(hù)標(biāo)志 和/或過溫預(yù)警標(biāo)志；
[0007] 外部中斷系統(tǒng)，用于響應(yīng)過溫保護(hù)標(biāo)志和/或過溫預(yù)警標(biāo)志而在系統(tǒng)產(chǎn)生中斷入 口，可通過中斷入口關(guān)閉外設(shè)。
[0008] 其中，所述過溫檢測(cè)系統(tǒng)通過溫敏電阻將溫度值轉(zhuǎn)化為溫度的電壓當(dāng)量，輸出數(shù) 據(jù)輸出大于過溫預(yù)警閾值數(shù)據(jù)而且小于過溫保護(hù)閾值數(shù)據(jù)時(shí)，輸出過溫預(yù)警標(biāo)志；當(dāng)輸出 數(shù)據(jù)輸出大于過溫保護(hù)閾值數(shù)據(jù)時(shí)，輸出過溫保護(hù)標(biāo)志。
[0009] 相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種基于微控制器的過溫預(yù)警和過溫保護(hù)方法，其中包 括如下步驟：
[0010] 檢測(cè)微控制器內(nèi)核的溫度，并判斷該溫度是否達(dá)到過溫預(yù)警閾值或過溫保護(hù)閾 值；
[0011] 根據(jù)判斷相應(yīng)地發(fā)出過溫保護(hù)標(biāo)志和/或過溫預(yù)警標(biāo)志；
[0012] 響應(yīng)過溫保護(hù)標(biāo)志和/或過溫預(yù)警標(biāo)志而在系統(tǒng)產(chǎn)生中斷入口；
[0013] 通過中斷入口關(guān)閉外設(shè)。
[0014] 所述微控制器處于以下三種狀態(tài)之一，包括：
[0015] 正常工作狀態(tài)；
[0016] 過溫預(yù)警狀態(tài)，即電路在微處理器溫度達(dá)到過溫預(yù)警閾值后，發(fā)出中斷，系統(tǒng)響應(yīng) 中斷，可通過中斷入口進(jìn)入外部中斷系統(tǒng)；
[0017] 過溫保護(hù)狀態(tài)，即電路在微處理器溫度達(dá)到過溫保護(hù)閾值后，發(fā)出中斷，將系統(tǒng)置 于停止工作模式。
[0018] 其中，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入過溫預(yù)警狀態(tài)后，過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)記錄此時(shí)溫度狀態(tài)為過溫 預(yù)警狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)處于過溫預(yù)警狀態(tài)時(shí)，過溫預(yù)警機(jī)制功能解除，此時(shí)即使溫度高于預(yù) 警閾值，也不會(huì)產(chǎn)生中斷。
[0019] 其中，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入過溫保護(hù)態(tài)后，過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)記錄此時(shí)溫度狀態(tài)為過溫保 護(hù)狀態(tài)；當(dāng)過系統(tǒng)處于過溫保護(hù)狀態(tài)時(shí)，芯片為停止模式；當(dāng)芯片溫度下降至過溫預(yù)警閾 值以下后，過溫保護(hù)電路發(fā)出常溫信號(hào)，芯片恢復(fù)正常工作模式。
[0020] 其中，所述過溫檢測(cè)電路中的過溫預(yù)警中斷和過溫保護(hù)中斷均可以使能或禁止； 溫度由過溫恢復(fù)到正常發(fā)出的常溫信號(hào)產(chǎn)生的中斷是不能禁止的。
[0021] 本發(fā)明提供的用于過溫保護(hù)的設(shè)計(jì)方法，擁有過溫預(yù)警和過溫保護(hù)兩級(jí)預(yù)警機(jī) 制，對(duì)面向車身控制8位MCU進(jìn)行復(fù)位保護(hù)，滿足汽車電子對(duì)高可靠性的要求。其中，過溫 預(yù)警機(jī)制提供中斷入口，用戶可通過響應(yīng)中斷程序，靈活配置系統(tǒng)工作狀態(tài)；過溫預(yù)警中斷 可以使能或禁止，可根據(jù)系統(tǒng)具體需求進(jìn)行靈活設(shè)置。過溫保護(hù)機(jī)制提供中斷入口，系統(tǒng)自 動(dòng)進(jìn)入停止模式，最大程度的減小功耗；而且過溫保護(hù)中斷可以使能或禁止，可根據(jù)系統(tǒng)具 體需求進(jìn)行靈活設(shè)置。本發(fā)明通過常溫信號(hào)產(chǎn)生中斷，簡(jiǎn)單、有效地喚醒機(jī)制，同時(shí)確保溫 度在正常范圍，才能將系統(tǒng)從停止模式中喚醒。本發(fā)明提供的過溫保護(hù)設(shè)計(jì)方案和硬件實(shí) 現(xiàn)可廣泛地應(yīng)用于微控制器，尤其是對(duì)可靠性要求高的應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)位保護(hù)。
【附圖說明】
[0022] 通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它 特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0023] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)裝置；
[0024] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)硬件平臺(tái)；
[0025] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施 例作詳細(xì)描述。
[0027] 本發(fā)明提供了一種滿足汽車電子可靠性需求的過溫保護(hù)裝置和方法。具體的，如 圖1所示，該裝置包括：
[0028] 微控制器內(nèi)核；過溫檢測(cè)系統(tǒng)，包括過溫預(yù)警模塊和過溫保護(hù)模塊，用于檢測(cè)微控 制器內(nèi)核的溫度，并判斷是否發(fā)出過溫保護(hù)標(biāo)志和/或過溫預(yù)警標(biāo)志；外部中斷系統(tǒng)，用于 在系統(tǒng)產(chǎn)生中斷入口后，使用戶通過中斷入口關(guān)閉外設(shè)；欠壓檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)系統(tǒng)電 壓；復(fù)位系統(tǒng)，用于系統(tǒng)復(fù)位。
[0029] 相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種基于微控制器的過溫預(yù)警和過溫保護(hù)方法，其中包 括如下步驟：
[0030] 檢測(cè)微控制器內(nèi)核的溫度，并判斷該溫度是否達(dá)到過溫預(yù)警閾值或過溫保護(hù)閾 值；
[0031] 根據(jù)判斷相應(yīng)地發(fā)出過溫保護(hù)標(biāo)志和/或過溫預(yù)警標(biāo)志；
[0032] 響應(yīng)過溫保護(hù)標(biāo)志和/或過溫預(yù)警標(biāo)志而在系統(tǒng)產(chǎn)生中斷入口；
[0033] 通過中斷入口關(guān)閉外設(shè)。
[0034] 所述微控制器處于以下三種狀態(tài)之一，包括：
[0035] 正常工作狀態(tài)；
[0036] 過溫預(yù)警狀態(tài)，即電路在微處理器溫度達(dá)到過溫預(yù)警閾值后，發(fā)出中斷，系統(tǒng)響應(yīng) 中斷，可通過中斷入口進(jìn)入外部中斷系統(tǒng)；
[0037] 過溫保護(hù)狀態(tài)，即電路在微處理器溫度達(dá)到過溫保護(hù)閾值后，發(fā)出中斷，將系統(tǒng)置 于停止工作模式。
[0038] 其中，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入過溫保護(hù)態(tài)后，過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)記錄此時(shí)溫度狀態(tài)為過溫保 護(hù)狀態(tài)；當(dāng)過系統(tǒng)處于過溫保護(hù)狀態(tài)時(shí)，芯片為停止模式；當(dāng)芯片溫度下降至過溫預(yù)警閾 值以下后，過溫保護(hù)電路發(fā)出常溫信號(hào)，芯片恢復(fù)正常工作模式。
[0039] 其中，所述過溫檢測(cè)電路中的過溫預(yù)警中斷和過溫保護(hù)中斷均可以使能或禁止； 溫度由過溫恢復(fù)到正常發(fā)出的常溫信號(hào)產(chǎn)生的中斷是不能禁止的。
[0040] 其中，溫度檢測(cè)系統(tǒng)通過溫敏電阻將溫度值轉(zhuǎn)化為溫度的電壓當(dāng)量，通過ADC采 樣輸出Sbit數(shù)據(jù)，當(dāng)這Sbit的數(shù)據(jù)輸出大于過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)過溫預(yù)警閾值寄存器中的 數(shù)據(jù)，而且小于過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)過溫保護(hù)閾值寄存器中的數(shù)據(jù)，輸出過溫預(yù)警標(biāo)志；當(dāng)這 Sbit的數(shù)據(jù)輸出大于過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)過溫保護(hù)閾值寄存器中的數(shù)據(jù)，輸出過溫保護(hù)標(biāo) 〇
[0041] 當(dāng)過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)采樣到過溫預(yù)警標(biāo)志，且當(dāng)前系統(tǒng)溫度狀態(tài)為正常狀態(tài)，系 統(tǒng)產(chǎn)生中斷，同時(shí)設(shè)置系統(tǒng)溫度狀態(tài)寄存器，記錄當(dāng)前溫度狀態(tài)為過溫預(yù)警狀態(tài)，系統(tǒng)響應(yīng) 中斷。此時(shí)用戶可通過中斷入口，選擇性的關(guān)閉一系列外設(shè)模塊，降低系統(tǒng)功耗。當(dāng)系統(tǒng)已 經(jīng)處于過溫預(yù)警狀態(tài)，過溫預(yù)警機(jī)制功能解除，這時(shí)即使溫度高于預(yù)警閾值，也不會(huì)產(chǎn)生中 斷。
[0042] 當(dāng)過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)采樣到過溫保護(hù)標(biāo)志，且當(dāng)前系統(tǒng)溫度狀態(tài)為正常狀態(tài)或過 溫預(yù)警狀態(tài)，系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，進(jìn)入停止工作模式，同時(shí)設(shè)置系統(tǒng)溫度狀態(tài)寄存器，記錄當(dāng)前 溫度狀態(tài)為過溫保護(hù)狀態(tài)。除了電壓、溫度保護(hù)、外部中斷等監(jiān)控模塊，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉其他 模塊。這時(shí)當(dāng)溫度下降至預(yù)警閾值以下，過溫保護(hù)電路發(fā)出常溫信號(hào)產(chǎn)生中斷，將系統(tǒng)從停 止模式中喚醒，過溫檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)記錄此時(shí)溫度狀態(tài)為正常狀態(tài)。
[0043] 過溫檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置由系統(tǒng)中HTDSC寄存器決定，該寄存器設(shè)