SemiDrive E3 硬件设计系列---唤醒电路设计

一、前言

      E3 系列芯片是芯驰半导体高功能安全的车规级 MCU，对于 MCU 的硬件设计部分，本系列将会分模块进行讲解，旨在介绍 E3 系列芯片在硬件设计方面的注意事项与经验，本文主要讲解 E3 硬件设计中唤醒电路部分的设计。

二、RTC 模式

      E3 系统有三种睡眠模式分别是：Sleep 模式、Hibernate 模式、RTC 模式，本文主要介绍 RTC 模式的唤醒，此处介绍 RTC 模式。在 RTC 模式下，除了 RTC 电源不关，其他电源都关闭， 外部 32kHz 或者内部 32kHz 不关闭。唤醒 RTC 方式有如下几种：① RTC 时钟中断唤醒，② SYS_WAKEUP0,SYS_WAKEUP1 唤醒，③SYS_BUTTON 唤醒。
      在 RTC 模式下， 系统典型功耗为 50uW， 系统进入 RTC 模式， 除了 RTC 域的 IO， 其他 IO 都进入高阻态。

三、唤醒源介绍

      wakeup0、 wakeup1 和 button 都支持上升沿下降沿以及电平触发， 在系统第一次开机过程中，系统不判断该引脚状态， 当系统进入睡眠前，软件通过写相应的寄存器， 让 wakeup0、 wakeup1、以及 button 处于何种唤醒模式。

四、唤醒电路介绍

      当出现超过 3 种唤醒方式时， 需要根据外部唤醒源做一个分类上升沿下降沿以及电平， 通过分类做或门或与门实现。
      或门电路设计如下：外部高电平信号进行唤醒，到芯片唤醒引脚则是低电平信号，唤醒引脚常态高电平，从而配置成下降沿唤醒。

      与门电路如下：外部低电平信号进行唤醒，到芯片唤醒引脚则是高电平信号，唤醒引脚常态低电平，从而配置成上升沿唤醒。

      不管电平触发还是边沿触发， 因为都在 RTC 域， 是参照 RTC 时钟的， 所需触发时间（高低电平保持时间） 不能少于是 50us。对于 50us 以下的触发源且需要判断触发源。对于部分唤醒源时间低于 50us， 比如有些 CAN 用 RX 唤醒系统， 高电平时间很可能是 1us，那么把该唤醒源直接接到 wakeup0、 wakeup1 和 button 是唤醒不了系统的。这个时候需要采用延时电路， 下面是具体的延时电路图，调节 R2，C1 和 R6 可以使输入 1us 的时间延长到 ms 级别。 并且把该信号接到 wakeup0、 wakeup1 和button 唤醒系统。 系统唤醒后，通过 TX/RX 判断是哪个唤醒源唤醒了系统，或者通过再延长该电路时间接到 E3 GPIO 上， 使得保证系统唤醒后 15ms，E3 GPIO 能够读到相应的状态。

      另外此处唤醒源信号的延长也能通过 RC 电路进行电平脉冲延长，此处简单介绍 RC 电路延时时间的计算。关于 RC 电路延时的计算，如下图。

      例如 R=470K,C=0.1uF 延时时间的计算，计算时间公式为：t=RC * ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]。
      V0 为电容上的初始电压值，V1 为电容最终可充到或放到的电压值，Vt 为 t 时刻电容上的电压值。
      如上图，假设求充到 1.1V 的时间则计算如下：
      V0=0，V1=3.3V, Vt=1.1V，
      故 t=RC*ln[(3.3-0)/(3.3-1.1)]=RC*ln1.5=0.405*RC=405us.
      此处 RC 电路主要延长脉冲上电的时间，当脉冲时间低于芯片识别阈值时，可以使用 RC 电路进行时间延长。

五、结语

      本文介绍了 E3 硬件电路的唤醒电路的设计，主要涉及到 RTC 模式、唤醒源、唤醒电路、延时电路的介绍。

六、参考资料

      《SemiDrive_E3硬件设计手册_Rev01.11》

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