一种集成电路MCU设计中的复位滤波电路设计实现方法与流程

一种集成电路mcu设计中的复位滤波电路设计实现方法
技术领域
1.本发明属于嵌入式微控制器领域，提出了一种集成电路mcu设计中的复位滤波电路设计实现方法。


背景技术：

2.随着集成电路领域的发展，在工业控制、汽车电子等领域对高性能嵌入式微控制器的应用越来越广泛，对其处理能力的要求也越来越高。同时，嵌入式微控制器的应用领域多为便携设备，消费电子和现场控制设备，对其时序的要求又十分严格，对外部输入信号的采集必须准确和稳定，具有很强的容错能力。因此，为了满足嵌入式微控制器应用需求，在mcu设计过程中必须设法提高微控制器对外部输入信号的容错能力，尽量避免失效情况发生。


技术实现要素：

3.本发明目的是设计一种集成电路mcu设计中的复位滤波电路，以改善外部输入关键信号—复位信号的稳定性。利用mcu设计中的复位滤波电路设计实现方法，对外部输入的复位信号进行滤波处理，实现外部复位输入信号的平滑释放和去抖动，最大程度的规避由于复位信号抖动而产生的毛刺，满足在集成电路mcu设计中的电路对复位信号稳定性的要求，避免复位信号抖动或复位时间不够而产生复位异常的情况。
4.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种集成电路mcu设计中的复位滤波电路，包括：顺次连接的第一级滤波电路、第二级滤波电路、复位信号去抖动电路、复位输出电路；
5.所述第一级滤波电路，用于实现外部复位输入信号的低到高的检测，以保证外部输入的复位低电平的长度至少保持4个时钟周期以上；
6.所述第二级滤波电路，用于实现对第一级滤波电路的输出信号低到高的检测，以保证第一级滤波电路的输出信号低电平的长度再持续4个时钟周期之后变为高电平；
7.所述复位信号去抖动电路，用于根据第二级滤波电路的输出信号的宽度进行计数，达到指定宽度视为有效复位信号；
8.所述复位输出电路，用于根据复位信号去抖动电路的输出信号，输出复位信号控制mcu复位。
9.所述第一级滤波电路包括第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器和一个或门；
10.第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器依次连接；
11.第一寄存器的输入端用于接入外部输入的复位信号rst_n；
12.第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器的输入端分别与或门的四个输入端连接，第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器的时钟输入端均用于接入时钟信号clk，第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器的复位端均用于接入外部复
位信号rst_n；
13.第四寄存器的输出端与或门的第五个输入端连接；
14.所述或门的输出端作为第一级滤波电路的输出端。
15.所述第二级滤波电路包括第五寄存器、第六寄存器、第七寄存器、第八寄存器和一个与门；
16.第五寄存器、第六寄存器、第七寄存器、第八寄存器依次连接，第五寄存器的输入端与第一级滤波电路的输出端连接；
17.第六寄存器、第七寄存器、第八寄存器的输入端分别与与门的三个输入端连接，第五寄存器、第六寄存器、第七寄存器、第八寄存器的时钟输入端均用于接入时钟信号clk，第五寄存器、第六寄存器、第七寄存器、第八寄存器的复位端均用于接入外部复位信号rst_n；
18.第八寄存器的输出端与与门的第四个输入端连接；
19.所述与门的输出端作为第二级滤波电路的输出端。
20.所述复位信号去抖动电路包括一个计数器；
21.所述计数器复位端与第二级滤波电路的输出端连接，计数器的时钟输入端用于接入时钟信号clk，计数器的输出端与复位输出电路连接。
22.所述复位输出电路包括第九寄存器；
23.所述第九寄存器的输入端与计数器的输出端连接，所述第九寄存器的时钟输入端用于接入时钟信号clk，输出端用于控制对mcu系统进行复位。
24.一种集成电路mcu设计中的复位滤波电路设计实现方法，包括以下步骤：
25.第一级滤波电路进行外部复位输入信号的低到高的检测，以保证外部输入的复位低电平的长度至少保持4个时钟周期以上；
26.第二级滤波电路对第一级滤波电路的输出信号低到高的检测，以保证第一级滤波电路的输出信号低电平的长度再持续4个时钟周期之后变为高电平；
27.所述复位信号去抖动电路根据第二级滤波电路的输出信号的宽度进行计数，达到指定宽度视为有效复位信号；
28.所述复位输出电路，用于根据复位信号去抖动电路的输出信号，输出复位信号控制mcu复位。
29.所述第一级滤波电路进行外部复位输入信号的低到高的检测，以保证外部输入的复位低电平的长度至少保持4个时钟周期以上，包括以下步骤：
30.第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器通过上电复位端获得复位值0，第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器的时钟输入端接入时钟信号clk，第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器逐级寄存，检测外部复位信号rst_n的变化情况；
31.通过或门将外部输入的复位信号rst_n与四级寄存输出信号进行或处理，实现对外部复位信号rst_n的低到高的检测，以保证外部输入的复位低电平的长度至少保持4个时钟周期以上。
32.所述第二级滤波电路对第一级滤波电路的输出信号低到高的检测，以保证第一级滤波电路的输出信号低电平的长度再持续4个时钟周期之后变为高电平，包括以下步骤：
33.第五寄存器、第六寄存器、第七寄存器、第八寄存器通过上电复位获得复位值0，第
五寄存器、第六寄存器、第七寄存器、第八寄存器的时钟输入端接入时钟信号，第五寄存器、第六寄存器、第七寄存器、第八寄存器逐级寄存，检测第一级滤波电路的输出变化情况；
34.通过与门将第二级滤波电路的输出信号的四级寄存信号进行与逻辑处理，实现对第一级滤波电路的输出信号低到高的检测，以保证第一级滤波电路的输出信号低电平的长度再持续4个时钟周期之后变为高电平。
35.所述复位信号去抖动电路根据复位信号去抖动电路的输出信号的宽度进行计数，达到指定宽度视为有效复位信号，包括以下步骤：
36.所述复位信号去抖动电路的复位端接入第二级滤波电路的输出，第二级电路的输出为高时，复位信号去抖动电路保持0不变；、
37.第二级滤波电路的输出为低时，复位信号去抖动电路开始根据时钟信号进行计数，计数到上限后停止计数，并将计数满信号输出给复位输出电路；若计数不满，第二级滤波电路的输出由低变高，代表复位保持时间比较短，忽略此次复位信号，mcu系统不会进行复位。
38.所述复位输出电路根据复位信号去抖动电路的输出信号，输出复位信号控制mcu复位，包括以下步骤：
39.第二级电路的输出为高时，复位输出电路保持0不变；
40.第二级滤波电路的输出为低时，复位输出电路的输出端为复位信号去抖动电路的输出。
41.本发明具有以下有益效果及优点：
42.1.本发明采用时序逻辑电路，设计异步复位信号的采样及去抖动处理，通过反向逻辑采样及计数处理取代通常的同相位复位信号采样电路，对复位信号实现的容错设计，避免由于复位抖动对mcu系统的干扰，实现更高的稳定性。
43.2.本发明采用两次四级寄存逻辑，实现对外部输入的复位信号的采样，并保证持续时间，更好的控制了去抖动电路的工作稳定性。
44.3.本发明采用将异步复位信号转换为同步复位信号进行释放，避免了时钟出发电路在时钟触发下对信号进行采样的短期内再次对电路进行触发而引起的电路逻辑混乱，进一步增强了mcu系统的稳定性。
附图说明
45.图1本发明的一种mcu设计中的复位滤波电路图。
46.图2本发明应用在嵌入式微控制器系统中的应用实例示意图。
具体实施方式
47.下面根据附图对本发明进行详细说明。
48.本发明涉及一种集成电路mcu(微控制器)设计中的复位滤波电路设计实现方法，通过复位滤波电路，对外部输入的复位信号进行滤波处理，实现外部复位输入信号的平滑释放和去抖动，最大程度的规避由于复位信号抖动而产生的毛刺，满足在集成电路mcu设计中的电路对复位信号稳定性的要求，避免复位信号抖动或复位时间不够而产生复位异常的情况。
49.如图1所示，一种集成电路mcu设计中的复位滤波电路包括：第一级滤波电路、第二级滤波电路、复位信号去抖动电路、复位输出电路；
50.第一级滤波电路包括四个寄存器和一个五输入或门逻辑。四个寄存器通过上电复位(por_n)获得复位值0，寄存器的时钟输入端用于接入时钟信号(clk)，四个寄存器的逐级寄存，检测外部复位输入(rst_n)的变化情况；
51.通过五输入或门将外部输入的复位信号与四级寄存信号进行或处理，实现对外部复位输入信号的低到高的检测，并保证外部输入的复位低电平的长度至少保持4个时钟周期以上。
52.第二级滤波电路包括四个寄存器和一个四输入与门逻辑。四个寄存器通过上电复位获得复位值0，寄存器的时钟输入端用于接入时钟信号，四个寄存器的逐级寄存，检测第一级滤波电路的输出变化情况；
53.通过四输入与门将第一级滤波电路的输出信号的四级寄存信号进行与逻辑处理，实现对第一级滤波电路的输出信号低到高的检测，并保证第一级滤波电路的输出信号低电平的长度再持续4个时钟周期之后变为高电平。
54.复位信号去抖动电路包括一个计数器；计数器宽度依据设计需要确定，计数器的复位端接第二级滤波电路的输出，第二级电路的输出为高时(不在复位状态下)计数器保持0不变，第二级电路的输出为低时(外部复位信号有效)，计数器开始根据时钟信号进行计数，计数到上限后停止计数，并将计数满信号输出给下一级电路，若计数不满第二级滤波电路的输出由低变高，代表复位保持时间比较短，忽略此次复位信号，mcu系统不会进行复位。
55.复位输出电路包括一个寄存器；寄存器复位端接第二级滤波电路的输出，第二级电路的输出为高时(不在复位状态下)复位输出寄存器保持0不变，第二级电路的输出为低时(外部复位信号有效)，复位输出电路的输出端为复位信号去抖动电路的输出(计数满标志)。
56.到此，一种集成电路mcu设计中的复位滤波电路工作完成，对外部输入的复位信号进行采样和去抖动后，输出处理后的复位信号(filter_reset_n
57.)，高电平有效。
58.如图2所示，通过本发明采样和处理后的外部复位信号连接到mcu的复位控制逻辑中，由mcu复位控制逻辑对多种复位源信号进行采样后，若有复位源产生，mcu复位逻辑输出mcu系统复位，用于复位整个mcu系统回到初始状态。