[发明专利]在控制域网微控制器中节省电耗的方法和采用该方法的控制域网微控制器

说明书

本申请要求拥有1999年9月15日申请的美国临时申请No.60/154022的全部利益和优先权。所公开的内容全部纳入此申请范围并供各种场合应用。

一般地说，本发明涉及数据通信技术领域，更具体地说，涉及串行通信总线控制器和含有串行通信总线控制器的微控制器技术领域。

CAN(控制域网，Control Area Network)是一种工业标准的二线串行通信总线，它广泛地用在自动化和工业控制、以及医疗器械、航空电子设备、办公室自动化设备、消费电器和许多其它产品和应用场合中。目前，CAN控制器既可以作为独立的、与微控制器接口适配的设备使用，也可以作为电路或模块嵌入到微控制器芯片中。自1986年以来，CAN的用户(软件程序员)已经开发了无数高级CAN应用层(CAL)，这些应用层利用CAN物理层和CAN帧格式，并遵循CAN规范，扩展了CAN的功能。目前为止，CAL主要是用在软件方面，硬件CAL支持非常少。其结果使得目前CAL工作过程仍需要主CPU的大量干预，由此增加了处理开销和降低了主CPU的性能。

因此，技术上需要CAN硬件实现通常由软件实现的CAL功能，从而将原来主CPU的工作转由CAN硬件来做，达到大量节省主CPU的处理资源，相应改善主CPU性能的目的。其中最急需而又消耗大量CPU资源的CAL功能是消息管理，具体来说，就是对通过CAN串行通信总线接收的输入CAL/CAN消息，和/或通过CAN串行通信总线发送的输出CAL/CAN消息进行控制、储存和处理。CAL协议，例如DeviceNet、CANopen、和OSEK等，提供分布到多个CAN帧的长消息，该方法有时称为分段@(Afragment@或Asegmented@)消息接发。组装这种分段多帧消息的过程直到目前为止仍需要主CPU的大规模干预。具体来说，为了将消息片或分段组装成完整的消息，运行在主CPU上的CAL软件主动地监视和管理这种消息数据的缓存和处理。

基于以上和先前的理由，可以这样认为：为了卸下主CPU的上述任务，进而节省大量的CPU处理资源，达到相应改善主CPU性能的目的，目前技术上需要硬件实现通常由软件实现的CAL功能。

本发明的受让方最近开发了一种新的微控制器产品，称为“XA-C3”，来满足技术上的这种需要。XA-C3是Philips XA(扩展体系结构-eXtended Architecture)高性能16位单片微控制器家族的最新成员。相信XA-C3是第一种具有硬件CAL支持特征的芯片。

XA-C3是CMOS 16位CAL/CAN 2.0B微控制器。该产品整合了多种不同的发明，包括本发明。这些发明包含新颖的技术和硬件，它们用于对CAL/CAN消息进行过滤、缓存、控制和处理的，包括自动装配多帧分段的CAL/CAN消息时需要CPU的干预最小，以及用于对消息数据的储存和检索以及对在此过程中所使用的存储资源进行管理。

本发明涉及电力节省方案，它使微控制器中的一个或多个硬件元件，例如CPU内核，停留在睡眠或空闲方式，而其它硬件，例如CAL/CAN硬件单元处于有效状态，如能自动进行装配多帧分段消息的状态。

本发明包括在CAN微控制器中节省电力的方法，该微控制器包括处理器内核和CAN/CAL模块，而后者含有多个子模块，这些子模块协同工作来处理输入CAL/CAN消息，上述方法包括如下步骤：将处理器内核设置为省电的工作方式(如睡眠或空闲工作方式)，将CAN/CAL模块设置为省电的工作方式，激活CAN/CAL模块来处理输入CAN/CAL消息(例如，对多帧分段的CAN/CAL消息作自动硬件装配)，从而终止该模块的省电工作方式，但同时继续让处理器内核以省电方式工作。

在最佳实施例中，该方法还包括以下步骤，对装配多帧分段的CAL/CAN消息的完成作出反应，产生“消息完成中断”；对“消息完成中断”作出反映，激活处理器内核。在特定的最佳实施例中，所述方法还包括以下步骤：连续多次地反复执行将CAN/CAL模块设置为省电工作方式的步骤和激活的步骤，而处理器内核处于省电的工作方式。