一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字电路应用领域，具体地说涉及可靠性设计中过温检测保护电路设 计方法与硬件实现。
【背景技术】
[0002] 目前，汽车上使用的电子产品正逐渐的增多，汽车电子芯片经常工作于高温、低 温、灰尘、油污、震动和各类电磁干扰的工作环境中，且其性能直接关系到车辆性能和人 身安全问题，这对汽车电子芯片的可靠性提出了严格的要求和标准。汽车电子行业标准 AEC-Q-100等级1要求温度范围为-40-125°C，这不但要求有特定的工艺设计库文件作为基 础，而且要在系统和电路的设计上采用一些适应于极限温度的设计措施以及对过温保护的 技术手段。高可靠性是汽车半导体芯片区别于消费类芯片的显著特征。过温保护是提高汽 车电子可靠性的重要措施。
[0003] 汽车电子协会（AE0 1994年制定"基于失效机制的集成电路应力测试认 证"包含12类测试组，分别针对ESD、10、封装、存储器等各部分的失效检测。经过 10多年的发展，AEC-Q-100已经成为汽车电子系统的通用标准。AEC-Q100规定了芯 片应力测试的标准，汽车级芯片的温度需满足以下规范：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。如何有效的实现过温预警，避 免芯片在长时间工作或在高温环境下由于散热不良导致局部过热而造成系统失效，是目前 亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明主要目的在于提供一种满足汽车电子可靠性需求的过温保护装置和方法。 解决芯片在长时间工作或在高温环境下由于散热不良导致局部过热会造成系统失效，强迫 系统进行中断处理，配置系统工作模式，避免对安全造成影响影响。具体的，该装置包括：
[0005] 微控制器内核；
[0006] 过温检测系统，包括过温预警模块和过温保护模块，用于检测微控制器内核的温 度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈值，从而相应地发出过温保护标志 和/或过温预警标志；
[0007] 外部中断系统，用于响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入 口，可通过中断入口关闭外设。
[0008] 其中，所述过温检测系统通过温敏电阻将温度值转化为温度的电压当量，输出数 据输出大于过温预警阈值数据而且小于过温保护阈值数据时，输出过温预警标志；当输出 数据输出大于过温保护阈值数据时，输出过温保护标志。
[0009] 相应的，本发明还提供了一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法，其中包 括如下步骤：
[0010] 检测微控制器内核的温度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈 值；
[0011] 根据判断相应地发出过温保护标志和/或过温预警标志；
[0012] 响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入口；
[0013] 通过中断入口关闭外设。
[0014] 所述微控制器处于以下三种状态之一，包括：
[0015] 正常工作状态；
[0016] 过温预警状态，即电路在微处理器温度达到过温预警阈值后，发出中断，系统响应 中断，可通过中断入口进入外部中断系统；
[0017] 过温保护状态，即电路在微处理器温度达到过温保护阈值后，发出中断，将系统置 于停止工作模式。
[0018] 其中，当系统进入过温预警状态后，过温检测保护系统记录此时温度状态为过温 预警状态；当系统已经处于过温预警状态时，过温预警机制功能解除，此时即使温度高于预 警阈值，也不会产生中断。
[0019] 其中，当系统进入过温保护态后，过温检测保护系统记录此时温度状态为过温保 护状态；当过系统处于过温保护状态时，芯片为停止模式；当芯片温度下降至过温预警阈 值以下后，过温保护电路发出常温信号，芯片恢复正常工作模式。
[0020] 其中，所述过温检测电路中的过温预警中断和过温保护中断均可以使能或禁止； 温度由过温恢复到正常发出的常温信号产生的中断是不能禁止的。
[0021] 本发明提供的用于过温保护的设计方法，拥有过温预警和过温保护两级预警机 制，对面向车身控制8位MCU进行复位保护，满足汽车电子对高可靠性的要求。其中，过温 预警机制提供中断入口，用户可通过响应中断程序，灵活配置系统工作状态；过温预警中断 可以使能或禁止，可根据系统具体需求进行灵活设置。过温保护机制提供中断入口，系统自 动进入停止模式，最大程度的减小功耗；而且过温保护中断可以使能或禁止，可根据系统具 体需求进行灵活设置。本发明通过常温信号产生中断，简单、有效地唤醒机制，同时确保温 度在正常范围，才能将系统从停止模式中唤醒。本发明提供的过温保护设计方案和硬件实 现可广泛地应用于微控制器，尤其是对可靠性要求高的应用领域的复位保护。
【附图说明】
[0022] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它 特征、目的和优点将会变得更明显：
[0023] 图1为根据本发明的过温检测保护系统硬件实现装置；
[0024] 图2为根据本发明的一个实施例中的过温检测保护系统硬件平台；
[0025] 图3为根据本发明的过温检测保护系统。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施 例作详细描述。
[0027] 本发明提供了一种满足汽车电子可靠性需求的过温保护装置和方法。具体的，如 图1所示，该装置包括：
[0028] 微控制器内核；过温检测系统，包括过温预警模块和过温保护模块，用于检测微控 制器内核的温度，并判断是否发出过温保护标志和/或过温预警标志；外部中断系统，用于 在系统产生中断入口后，使用户通过中断入口关闭外设；欠压检测系统，用于检测系统电 压；复位系统，用于系统复位。
[0029] 相应的，本发明还提供了一种基于微控制器的过温预警和过温保护方法，其中包 括如下步骤：
[0030] 检测微控制器内核的温度，并判断该温度是否达到过温预警阈值或过温保护阈 值；
[0031] 根据判断相应地发出过温保护标志和/或过温预警标志；
[0032] 响应过温保护标志和/或过温预警标志而在系统产生中断入口；
[0033] 通过中断入口关闭外设。
[0034] 所述微控制器处于以下三种状态之一，包括：
[0035] 正常工作状态；
[0036] 过温预警状态，即电路在微处理器温度达到过温预警阈值后，发出中断，系统响应 中断，可通过中断入口进入外部中断系统；
[0037] 过温保护状态，即电路在微处理器温度达到过温保护阈值后，发出中断，将系统置 于停止工作模式。
[0038] 其中，当系统进入过温保护态后，过温检测保护系统记录此时温度状态为过温保 护状态；当过系统处于过温保护状态时，芯片为停止模式；当芯片温度下降至过温预警阈 值以下后，过温保护电路发出常温信号，芯片恢复正常工作模式。
[0039] 其中，所述过温检测电路中的过温预警中断和过温保护中断均可以使能或禁止； 温度由过温恢复到正常发出的常温信号产生的中断是不能禁止的。
[0040] 其中，温度检测系统通过温敏电阻将温度值转化为温度的电压当量，通过ADC采 样输出Sbit数据，当这Sbit的数据输出大于过温检测保护系统过温预警阈值寄存器中的 数据，而且小于过温检测保护系统过温保护阈值寄存器中的数据，输出过温预警标志；当这 Sbit的数据输出大于过温检测保护系统过温保护阈值寄存器中的数据，输出过温保护标 〇
[0041] 当过温检测保护系统采样到过温预警标志，且当前系统温度状态为正常状态，系 统产生中断，同时设置系统温度状态寄存器，记录当前温度状态为过温预警状态，系统响应 中断。此时用户可通过中断入口，选择性的关闭一系列外设模块，降低系统功耗。当系统已 经处于过温预警状态，过温预警机制功能解除，这时即使温度高于预警阈值，也不会产生中 断。
[0042] 当过温检测保护系统采样到过温保护标志，且当前系统温度状态为正常状态或过 温预警状态，系统产生中断，进入停止工作模式，同时设置系统温度状态寄存器，记录当前 温度状态为过温保护状态。除了电压、温度保护、外部中断等监控模块，系统自动关闭其他 模块。这时当温度下降至预警阈值以下，过温保护电路发出常温信号产生中断，将系统从停 止模式中唤醒，过温检测保护系统记录此时温度状态为正常状态。
[0043] 过温检测系统的设置由系统中HTDSC寄存器决定，该寄存器设