一种基于MRAM的低功耗MCU电路制造技术

一种基于MRAM的低功耗MCU电路，包括，MRAM存储器；CPU；低压差线性稳压器电路，包括参考电压输入端口、输出端子、输入端子、误差放大器、功率PMOS、反馈电阻、电容，输出端子连接功率PMOS的漏极、反馈电阻和电容，输入端子连接功率管的源极，误差放大器的输出连接功率PMOS的栅极，反馈电阻连接误差放大器的一个输入端，参考电压输入端口连接误差放大器的另一个输入端；功率PMOS宽长比为500um/0.7um‑2000um/0.7um，电容为0.05nF‑0.5nF；低压差线性稳压器电路连接MRAM存储器和CPU，并为MRAM存储器和CPU供电，MRAM存储器连接CPU；本发明专利技术提供了一种功耗低、面积小的MCU电路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MRAM的低功耗MCU电路
本专利技术涉及单片机
，尤其涉及一种基于MRAM的低功耗MCU电路。
技术介绍
微控制单元(MicrocontrollerUnit；MCU)，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、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，至汽车电子、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功耗的来源，其主要为运行功耗。MCU运行时的总功耗由模拟外围功耗和数字外围的动态功耗相加而得。模拟电路的功耗通常由工作电压及其性能要求指针来决定，数字电路的动态功耗主要来自开关频率、电压及等效负载电容。MRAM是快速写入、耐久、低功耗、低成本、支持高级工艺节点的新型非易失存储器；MRAM可通过自旋电子实现信息写入，与EEPROM、FLASH等传统的非易失性存储器相比，具有优越的写入、耐久、低功耗，低成本和支持高级工艺节点的特性。但是，现有技术还缺少一种基于MRAM的低功耗的MCU电路。
技术实现思路
本专利技术提出的一种低功耗MCU电路，解决了现有的MCU功耗高的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于MRAM的低功耗MCU电路，包括，MRAM存储器，包括MTJ和MOS开关，通过MOS开关加载电流来改变MTJ阻值，使MRAM存储器呈现出高阻态和低阻态两种状态，以存储信息；CPU，用于处理指令、执行操作、控制时间、处理数据；低压差线性稳压器电路，包括参考电压输入端口、输出端子、输入端子、误差放大器、功率PMOS、反馈电阻、电容，所述输出端子连接所述功率PMOS的漏极、所述反馈电阻和所述电容，所述输入端子连接所述功率管的源极，所述误差放大器的输出连接所述功率PMOS的栅极，所述反馈电阻连接所述误差放大器的一个输入端，所述参考电压输入端口连接所述误差放大器的另一个输入端；所述功率PMOS宽长比为500um/0.7um-2000um/0.7um，所述电容为0.05nF-0.5nF；所述低压差线性稳压器电路连接所述MRAM存储器和所述CPU，并为MRAM存储器和所述CPU供电，所述MRAM存储器连接所述CPU。优选地，专利技术提供的基于MRAM的低功耗MCU电路还包括外设功能引脚全映射模块，将外设功能引脚配置在非电源口上，包括数据选择器、控制寄存器、输入引脚映射单元和输出引脚映射单元，输入引脚映射单元可同时接收多组信号，控制寄存器控制数据选择器选择性从输出引脚映射单元输出特定的一组信号。优选地，本专利技术提供的基于MRAM的低功耗MCU电路还包括定时器电路，所述定时器电路两端分别连接所述CPU和所述外设功能引脚全映射模块。优选地，本专利技术提供的基于MRAM的低功耗MCU电路还包括中断电路，所述中断电路两端分别连接所述CPU和所述外设功能引脚全映射模块。优选地，本专利技术提供的基于MRAM的低功耗MCU电路还包括脉冲宽度变调电路，所述脉冲宽度变调电路两端分别连接所述CPU和所述外设功能引脚全映射模块。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的MCU电路功耗低、面积小，采用低功耗的MRAM存储区取代现有技术的FLASH存储器，采用本专利技术提供的功率PMOS宽长比为500um/0.7um-2000um/0.7um，电容为0.05nF-0.5nF的低压线性稳压器，在维持MCU正常用电的情况下，大大降低了MCU的面积。附图说明图1为本专利技术提出的一种低功耗MCU的结构框图；图2为本专利技术提出的一种低压差线性稳压器电路框图；图3为本专利技术提出的一种外设功能引脚全映射模块的电路框图。图中标号：1、MRAM存储器，2、CPU，3、外设功能引脚全映射模块，4、低压差线性稳压器电路，5、定时器电路，6、中断电路，7、脉冲宽度变调电路。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。如图1所示，一种低功耗MCU，包括MRAM存储器1、CPU2、外设功能引脚全映射模块3、低压差线性稳压器电路4、定时器电路5、中断电路6、脉冲宽度变调电路7；低压差线性稳压器电路4连接MRAM存储器1、CPU2和外设功能引脚全映射模块3，MRAM存储器1连接CPU2，CPU2和外设功能引脚全映射模块3之间并联定时器电路5、中断电路6和、脉冲宽度变调电路7；芯片上电到一定电压后，POR和BOR复位释放，低压差线性稳压器(LDO)输出1.5V电压给CPU，MRAM，定时器，中断，外设功能引脚全映射模块(PTM)等电路使用，CPU读取MRAM中的程序开始执行命令并对MRAM进行写操作，CPU通过SFR总线与定时器，中断，UART1/2，SPI和PWM之间进行通信，通过PTM模块映射到不同的端口驱动器，控制外部引脚的状态。本实施例中，MRAM存储器包括MTJ和MOS开关，MTJ负责存储信息，MOS开关负责驱动MTJ读写。它是由多层磁性薄膜组成的磁性隧道结，在CMOS工艺两层金属之间形成。简单的可以把MTJ当做一个阻值可变的电阻，可以通过MOS开关加载电流来改变其阻值，使其呈现出高阻态和低阻态两种状态，以存储0/1信息。如图2所示，低压差线性稳压器电路，包括参考电压输入端口、输出端子、输入端子、误差放大器、功率PMOS、反馈电阻、电容，输出端子连接功率PMOS的漏极、反馈电阻和电容，输入端子连接功率管的源极，误差放大器的输出连接功率PMOS的栅极，反馈电阻连接误差放大的的输入端，参考电压输入端口连接误差放大器的另一个输入端；功率PMOS宽长比为500um/0.7um-2000um/0.7um，电容为0.05nF-0.5nF；以8位线宽为例，MRAM的读写功耗为0.8mA左右，而同样的FLASH的读写功耗需要4mA左右。低压差线性稳压器的电容大小需要0.2nF，功率PMOS的宽长比为1000um/0.7um。如图3所示，外设功能引脚全映射模块的电路框图，包括多组数据选择器、控制寄存器、输入引脚映射单元和输出引脚映射单元，控制寄存器控制数据选择器，输入引脚映射单元可同时接收定时器(Timer)、中断电路、UART、SPI、脉冲宽度变调电路(PWM)的多组信号，并选择性从输出引脚映射单元输出特定的一组信号到IO口。本实施例中，外设功能引脚全映射模块的实施方法简要概括为：外设功能引脚全映射模块将外设功能引脚配置在非电源口上。外设引脚为输入功能(T0/1/3/5外部输入、RXD等等)特性时，系统将允许其多对一映射，即将多种输入特性外设功能引脚分配到同一IO口上，此举可使用户系统得到更好优化；外设引脚为输出功能(T0/1/4时钟输出、TXD等等)特性时，如果将多个输出特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MRAM的低功耗MCU电路，其特征在于，包括，/nMRAM存储器，包括MTJ和MOS开关，通过MOS开关加载电流来改变MTJ阻值，使MRAM存储器呈现出高阻态和低阻态两种状态，以存储信息；/nCPU，用于处理指令、执行操作、控制时间、处理数据；/n低压差线性稳压器电路，包括参考电压输入端口、输出端子、输入端子、误差放大器、功率PMOS、反馈电阻、电容，所述输出端子连接所述功率PMOS的漏极、所述反馈电阻和所述电容，所述输入端子连接所述功率管的源极，所述误差放大器的输出连接所述功率PMOS的栅极，所述反馈电阻连接所述误差放大器的一个输入端，所述参考电压输入端口连接所述误差放大器的另一个输入端；所述功率PMOS宽长比为500um/0.7um-2000um/0.7um，所述电容为0.05nF-0.5nF；/n所述低压差线性稳压器电路连接所述MRAM存储器和所述CPU，并为MRAM存储器和所述CPU供电，所述MRAM存储器连接所述CPU。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MRAM的低功耗MCU电路，其特征在于，包括，
MRAM存储器，包括MTJ和MOS开关，通过MOS开关加载电流来改变MTJ阻值，使MRAM存储器呈现出高阻态和低阻态两种状态，以存储信息；
CPU，用于处理指令、执行操作、控制时间、处理数据；
低压差线性稳压器电路，包括参考电压输入端口、输出端子、输入端子、误差放大器、功率PMOS、反馈电阻、电容，所述输出端子连接所述功率PMOS的漏极、所述反馈电阻和所述电容，所述输入端子连接所述功率管的源极，所述误差放大器的输出连接所述功率PMOS的栅极，所述反馈电阻连接所述误差放大器的一个输入端，所述参考电压输入端口连接所述误差放大器的另一个输入端；所述功率PMOS宽长比为500um/0.7um-2000um/0.7um，所述电容为0.05nF-0.5nF；
所述低压差线性稳压器电路连接所述MRAM存储器和所述CPU，并为MRAM存储器和所述CPU供电，所述MRAM存储器连接所述CPU。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱乐永，白明方，张金弟，孙金辉，王铭义，杨磊，马洋，印俊明，
申请(专利权)人：上海芯圣电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31