一种MCU芯片启动模式选择电路

摘要

本发明公开了一种MCU芯片启动模式选择电路，包括主板，所述主板上安装有启动模式选择微型控制单元、工作电源模块和待启动MCU芯片组，启动模式选择微型控制单元分别连接工作电源模块和待启动MCU芯片组，启动模式选择微型控制单元包括模式选择MCU芯片组、选择电源模块和充电电路，主板外安装有工作电路状态采集单元和工作电路，工作电路连接待启动MCU芯片组和工作电路状态采集单元，工作电路状态采集单元连接模式选择MCU芯片组；通过微型控制电路输出低电平或高电平，控制待启动芯片进入相应的启动模式，模式选择MCU芯片组通过工作电路状态采集单元采集工作电路的运行状态，在工作电路运行时，禁止或延时启动模式选择动作，起到保护工作电路安全的作用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种MCU芯片启动模式技术领域，具体是一种MCU芯片启动模式选择电路。

背景技术

微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影；MCU芯片有不同的工作模式，分别为用户闪存模式：芯片内置的Flash，正常的工作模式；SRAM模式，芯片内置的RAM区，就是内存。可以用于调试；系统存储器，芯片内部一块特定的区域，芯片出厂时在这个区域预置了一段 Bootloader，就是通常说的ISP程序，这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除，即它是一个ROM区，启动的程序功能由厂家设置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MCU芯片启动模式选择电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种MCU芯片启动模式选择电路，包括主板，所述主板上安装有启动模式选择微型控制单元、工作电源模块和待启动MCU芯片组，启动模式选择微型控制单元分别连接工作电源模块和待启动MCU芯片组，工作电源模块连接待启动MCU芯片组；所述启动模式选择微型控制单元包括模式选择MCU芯片组、选择电源模块和充电电路；所述主板外安装有工作电路状态采集单元和工作电路，工作电路连接待启动MCU芯片组和工作电路状态采集单元，工作电路状态采集单元连接模式选择MCU芯片组；所述模式选择MCU芯片组由若干个不同功能的芯片组成，该芯片组内包括主控芯片U1；待启动MCU芯片组由若干个不同功能的芯片组成，该芯片组内包括待启动芯片U2；

还包括本地数据备份单元，用于本地化MCU芯片组的数据备份；

云端数据备份单元，用于云端备份MCU芯片组云端数据备份；

还包括数据备份管理单元，所述数据备份管理单元包括MCU芯片组启动检测模块，用于MCU芯片组的启动检测；MCU芯片组启动风险预测模块，用于依据MCU芯片组的启动检测结果对MCU芯片组的启动风险评估和预测；数据备份管理模块，用于依据MCU芯片组的启动评估和预测结果，选择本地数据备份单元和/或云端数据备份单元；

所述云端数据备份单元包括云端数据备份模块以及通信模块,云端数据备份模块通过通信模块与云端服务器网络连接。

本发明中，在主板上另设微型控制电路，用来控制待启动芯片选择正常模式还是烧录模式，即通过微型控制电路输出低电平或高电平，控制待启动芯片进入相应的启动模式，微型控制电路自带选择电源，并由充电电路与工作电源连接，模式选择MCU芯片组通过工作电路状态采集单元采集工作电路的运行状态，在工作电路运行时，禁止或延时启动模式选择，起到保护工作电路安全的作用。

作为本发明的进一步方案：所述工作电源模块包括主电源P4，主电源P4通过稳压电路与待启动MCU芯片组相连，所述稳压电路包括稳压芯片VR1和顺序编号的电容C1至电容C4，所述电容C1的一端接电容C2的一端以及VR1的Vin脚并接主电源P4的2脚；电容C3的一端接电容C4的一端以及VR1的Vout脚；电容C1、电容C2、电容C3和电容C4 的另一端接VR1的GND脚以及并接主电源P4的1脚并接地，其中VR1的型号为LM1117-3.3。

作为本发明的再进一步方案：所述选择电源模块包括选择电源P1，选择电源P1通过充电电路与工作电源模块连接，所述充电电路包括电阻R1、电阻R2、电容C5、三极管Q1、二极管D1、二极管D2、电感L1和电感L2，所述电阻R1一端接二极管D1的负极以及P1 的2脚；电阻R1的另一端接二极管D2的负极以及电容C5的一端；二极管D2的正极接电阻R2的一端以及电感L2的1脚；电阻R2的另一端接电感L2的3脚；电感L2的2脚接三极管Q1的基极；三极管Q1的集电极接电感L1的一端；二极管D1的正极接P1的1脚、P4的1脚、电容C5的另一端以及三极管Q1的发射极并接地；电感L1的另一端接主电源 P4的2脚；三极管Q1和电感 L1组成振荡电路，产生高频震荡电流，在电感L2上同样产生高频脉冲，再经过二极管D2整流，电容C5滤波，电阻R1限流，电流变平稳，最后通过二极管D1稳压，再通过电阻R1和二极管D1的负极输出，为选择电源模块进行充电。

作为本发明的再进一步方案：所述模式选择MCU芯片组通过模式选择电路与待启动MCU 芯片组连接，所述模式选择电路包括主控芯片U1、待启动芯片U2、顺序编号电阻R4至电阻R7、运放P2和运放P3，所述电阻R4的一端接U1的PE3脚；电阻R4的另一端接电阻 R5的一端和运放P2的同向端；运放P2的反向端接地；电阻R5的另一端接运放P2的输出端并接U2的BOOT0脚；电阻R6的一端接U1的PE4脚；电阻R6的另一端接电阻R7的一端以及运放P3的同向端；运放P3的反向端接地；电阻R7的另一端接运放P3的输出端并接U2的PB2脚，其中，主控芯片U1和待启动芯片U2的型号为STM32F103ZET6，运放P2 和运放P3的型号为LM324；U1的PE3脚和PE4脚发出电信号，经过运放P2和运放P3放大后，输入到U2的BOOT0脚和PB2脚，用来控制U2的启动模式，U2的PB2脚即为BOOT1 脚，当U2的BOOT0脚为低电平时，从用户闪存启动，这是正常的工作模式，当U2的BOOT0 脚为高电平、BOOT1脚为低电平时，从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置，当U2的BOOT0脚为高电平、BOOT1脚为高电平时，从内置SRAM启动，这种模式可以用于调试。

作为本发明的再进一步方案：所述工作电路状态采集单元包括工作状态采集电路，所述工作状态采集电路包括主控芯片U1、待启动芯片U2、光敏二极管D3、电阻R3和三极管 Q2，所述电阻R3的一端接主控芯片U1的PE6脚，另一端接三极管Q2的基极；三极管Q2 的集电极接光敏二极管D3的负极；光敏二极管D3的正极接电源，三极管Q2的发射极接地，待启动芯片U2的PA9脚接主控芯片U1的PA10脚；待启动芯片U2的PA10脚接主控芯片U1的PA9脚。

与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的有益效果：

1、本发明提供一种MCU芯片启动模式选择电路，结构设置巧妙且布置合理，本发明中，在主板上另设微型控制电路，用来控制待启动芯片选择正常模式还是烧录模式，即通过微型控制电路输出低电平或高电平，控制待启动芯片进入相应的启动模式，微型控制电路自带选择电源，并由充电电路与工作电源连接，模式选择MCU芯片组通过工作电路状态采集单元采集工作电路的运行状态，在工作电路运行时，禁止或延时启动模式选择，起到保护工作电路安全的作用；

2、本发明进一步设计了微型控制电路，通过微型控制电路控制待启动芯片选择正常模式还是烧录模式，即通过微型控制电路输出低电平或高电平，并通过信号放大电路将信号放大后输出到待启动芯片，使待启动芯片进入相应的启动模式；

3、本发明进一步设计了选择电源模块，微型控制电路自带选择电源，用来单独给启动模式选择微型控制单元供电，进一步设计了充电电路，充电电路连接选择电源模块和工作电源模块，通过充电电路，利用工作电源模块为选择电源模块充电；

4、本发明进一步设计了工作电路状态采集单元，模式选择MCU芯片组通过工作电路状态采集单元采集工作电路的运行状态，当工作电路在运行时，待启动芯片将会不断向主控芯片组发送数据，此时，主控芯片将禁止或延时启动模式选择动作，起到保护工作电路安全的作用。

附图说明

图1为一种MCU芯片启动模式选择电路的结构框图。

图2为一种MCU芯片启动模式选择电路中数据备份管理单元的结构框图；

图3为一种MCU芯片启动模式选择电路中云端数据备份单元的结构框图；

图4为一种MCU芯片启动模式选择电路的主电路图；

图5为一种MCU芯片启动模式选择电路中工作电源模块以及选择电源模块的电路图。

图中：100、主板；200、启动模式选择微型控制单元；300、选择电源模块；400、模式选择MCU芯片组；500、充电电路；600、工作电源模块；700、待启动MCU芯片组；800、工作电路状态采集单元；900、工作电路。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-5，一种MCU芯片启动模式选择电路，包括主板100，所述主板100上安装有启动模式选择微型控制单元200、工作电源模块600和待启动MCU芯片组700，启动模式选择微型控制单元200分别连接工作电源模块600和待启动MCU芯片组700，工作电源模块600连接待启动MCU芯片组700；所述模式选择MCU芯片组400由若干个不同功能的芯片组成，该芯片组内包括主控芯片U1；待启动MCU芯片组700由若干个不同功能的芯片组成，该芯片组内包括待启动芯片U2；所述启动模式选择微型控制单元200包括模式选择MCU芯片组400、选择电源模块300和充电电路500；所述主板100外安装有工作电路状态采集单元800和工作电路900，工作电路900连接待启动MCU芯片组700和工作电路状态采集单元800，工作电路状态采集单元800连接模式选择MCU芯片组400；本发明中，在主板100上另设微型控制电路，用来控制待启动芯片选择正常模式还是烧录模式，即通过微型控制电路输出低电平或高电平，控制待启动芯片进入相应的启动模式，微型控制电路自带选择电源，并由充电电路500与工作电源连接，模式选择MCU芯片组400通过工作电路状态采集单元800采集工作电路900的运行状态，在工作电路900运行时，禁止或延时启动模式选择，起到保护工作电路900安全的作用；

还包括本地数据备份单元702，用于本地化MCU芯片组的数据备份；

云端数据备份单元703，用于云端备份MCU芯片组云端数据备份；

还包括数据备份管理单元701，所述数据备份管理单元701包括MCU芯片组启动检测模块7011，用于MCU芯片组的启动检测；MCU芯片组启动风险预测模块7012，用于依据 MCU芯片组的启动检测结果对MCU芯片组的启动风险评估和预测；数据备份管理模块7013，用于依据MCU芯片组的启动评估和预测结果，选择本地数据备份单元702或云端数据备份单元703；

所述云端数据备份单元703包括云端数据备份模块7031以及通信模块7032,云端数据备份模块7031通过通信模块7032与云端服务器网络连接。

所述工作电源模块600包括主电源P4，主电源P4通过稳压电路与待启动MCU芯片组700相连，所述稳压电路包括稳压芯片VR1和顺序编号的电容C1至电容C4，所述电容C1 的一端接电容C2的一端以及VR1的Vin脚并接主电源P4的2脚；电容C3的一端接电容 C4的一端以及VR1的Vout脚；电容C1、电容C2、电容C3和电容C4的另一端接VR1的 GND脚以及并接主电源P4的1脚并接地，其中VR1的型号为LM1117-3.3；所述选择电源模块300包括选择电源P1，选择电源P1通过充电电路500与工作电源模块600连接，所述充电电路500包括电阻R1、电阻R2、电容C5、三极管Q1、二极管D1、二极管D2、电感L1和电感L2，所述电阻R1一端接二极管D1的负极以及P1的2脚；电阻R1的另一端接二极管D2的负极以及电容C5的一端；二极管D2的正极接电阻R2的一端以及电感L2 的1脚；电阻R2的另一端接电感L2的3脚；电感L2的2脚接三极管Q1的基极；三极管 Q1的集电极接电感L1的一端；二极管D1的正极接P1的1脚、P4的1脚、电容C5的另一端以及三极管Q1的发射极并接地；电感L1的另一端接主电源P4的2脚；三极管Q1和电感 L1组成振荡电路，产生高频震荡电流，在电感L2上同样产生高频脉冲，再经过二极管D2整流，电容C5滤波，电阻R1限流，电流变平稳，最后通过二极管D1稳压，再通过电阻R1和二极管D1的负极输出，为选择电源模块300进行充电；

所述模式选择MCU芯片组400通过模式选择电路与待启动MCU芯片组700连接，所述模式选择电路包括主控芯片U1、待启动芯片U2、顺序编号电阻R4至电阻R7、运放P2和运放P3，所述电阻R4的一端接U1的PE3脚；电阻R4的另一端接电阻R5的一端和运放 P2的同向端；运放P2的反向端接地；电阻R5的另一端接运放P2的输出端并接U2的BOOT0 脚；电阻R6的一端接U1的PE4脚；电阻R6的另一端接电阻R7的一端以及运放P3的同向端；运放P3的反向端接地；电阻R7的另一端接运放P3的输出端并接U2的PB2脚，其中，主控芯片U1和待启动芯片U2的型号为STM32F103ZET6，运放P2和运放P3的型号为 LM324；U1的PE3脚和PE4脚发出电信号，经过运放P2和运放P3放大后，输入到U2的 BOOT0脚和PB2脚，用来控制U2的启动模式，U2的PB2脚即为BOOT1脚，当U2的BOOT0 脚为低电平时，从用户闪存启动，这是正常的工作模式，当U2的BOOT0脚为高电平、BOOT1 脚为低电平时，从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置，当U2的BOOT0 脚为高电平、BOOT1脚为高电平时，从内置SRAM启动，这种模式可以用于调试；

所述工作电路状态采集单元800包括工作状态采集电路，所述工作状态采集电路包括主控芯片U1、待启动芯片U2、光敏二极管D3、电阻R3和三极管Q2，所述电阻R3的一端接主控芯片U1的PE6脚，另一端接三极管Q2的基极；三极管Q2的集电极接光敏二极管 D3的负极；光敏二极管D3的正极接电源，三极管Q2的发射极接地，待启动芯片U2的PA9 脚接主控芯片U1的PA10脚；待启动芯片U2的PA10脚接主控芯片U1的PA9脚。

本发明的工作原理是：本发明中，在主板上另设微型控制电路，用来控制待启动芯片选择正常模式还是烧录模式，即通过微型控制电路输出低电平或高电平，控制待启动芯片进入相应的启动模式，微型控制电路自带选择电源，用来单独给启动模式选择微型控制单元供电，并由充电电路与工作电源连接，充电电路连接选择电源模块和工作电源模块，通过充电电路，利用工作电源模块为选择电源模块充电，模式选择MCU芯片组通过工作电路状态采集单元采集工作电路的运行状态，在工作电路运行时，禁止或延时启动模式选择，起到保护工作电路安全的作用。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。