[发明专利]稳定微控制器的时钟频率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于稳定与自动化技术的现场设备关联的微控制器的时钟频率的方法。现场设备优选是用于确定和/或监控至少一个过程变量的传感器或致动器。用于过程自动化技术的传感器由申请人以各种不同的实施方式制造和销售。

背景技术

传感器(及致动器)通常具有至少两个微控制器，其中，例如，在传感器的情形中，过程端微控制器与传感器部件关联，以及变送器端微控制器与测量变送器关联。一般来说，表示过程变量的测量数据由过程端微控制器传送到变送器端微控制器，而大部分参数数据或传感器特定标识数据由变送器端微控制器传送到过程端微控制器。两个微控制器之间数据传送或通信，通常是异步的。该通信，例如经由UART接口产生。

异步通信情形的问题在于微控制器的时钟频率依赖于温度波动和电压振荡。在两个微控制器的时钟频率的太大相对偏移的情况下，异步通信或时间/频率测量能够变为不可用。因此，有必要保持微处理器内部产生的时钟频率稳定。在这一点上，通常是经由额外的稳定时钟频率来保持微控制器的时钟频率或时钟信号稳定。例如，额外的稳定时钟频率由时钟晶振提供，其中时钟晶振以较低的温度依赖性为特征。已知解决方案情形中的缺点在于额外的时钟晶振引起的额外成本。此外，时钟晶振需要额外的空间，该特性在许多现场技术-例如自动化技术-由于持续推动以使传感器小型化中，成为了问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法，通过该方法微控制器的时钟频率被有效稳定。

为了稳定与自动化技术的现场设备关联的微控制器的时钟频率的目的，其中，现场设备根据应用暴露于不同的过程条件，本发明提供以下解决方案：

在至少两种不同温度值下和/或至少两种不同电源电压电压值下确定微控制器的时钟频率，

基于所确定的值，确定在预定温度范围和/或频率范围内，微控制器的时钟频率对温度的依赖性，和/或在预定电压范围和/或频率范围内，微控制器的时钟频率对电压的依赖性，

存储所确定的值，以及

考虑所确定的温度依赖性和/或电压依赖性，至少近似补偿温度和/或电压对微控制器的时钟频率的影响。

通过本发明的方法，可以显著减小微控制器的时钟的时钟频率的温度依赖性，以及在给定情况下，显著减小微控制器的时钟的时钟频率的电压依赖性。因此，大大提高了两个微控制器之间的通信质量。

传统的微控制器目前这样设计使得可以自己自足地测量至少温度，特别是芯片温度。一个示例是德州仪器的微控制器系列MSP430。在许多情况下，目前的微控制器还可以检测电源电压。于是，已知两种干扰变量对微控制器的时钟频率具有相当大的影响。通过调节，这些干扰变量的影响可以至少被减弱，特别是最小化。

与本发明相关联，尤其提供了，在制造期间经由匹配测试来确定微控制器的时钟频率的温度依赖性和/或电压依赖性。为了确定时钟频率的温度依赖性，微控制器暴露于不同的温度；然后，在每种情形中，将被测时钟频率存储作为温度的函数。因此，测量的时钟频率与产生该时钟频率时的温度匹配。类似地，在每种情形中，确定被测时钟频率在恒定温度下的电压依赖性。

在实施例的优选形式中，以表格形式或匹配函数形式，特别是线性关系的形式，存储微控制器的时钟频率的所确定的温度依赖性和/或所确定的电压依赖性。

在本发明的方法的优选进一步发展中，不是每种特定类型微处理器都经受上述匹配方法。而是，通过随机取样来进行微控制器的时钟频率的温度依赖性和/或电压依赖性的确定。然后，以这种方式确定的温度依赖性和/或电压依赖性，用于稳定大量类似微控制器的时钟频率。

如稍早前描述的，提供了，出于确定温度和/或电压依赖性的目的，将微控制器暴露于不同的温度和/或被提供有不同的电压。

对于匹配测试，优选应用与微控制器隔离设置的频率生成器，其产生参考频率，其至少是大致恒定的和/或优选低于微控制器的时钟频率。该参考频率被馈入到微控制器并且作为测试频率而被测量。

然后，在电压保持恒定时，测量微控制器的不同温度值，其中，可以确定微控制器中属于不同温度值的测试频率。至少在测试频率偏离参考频率的情形中，存储所确定的测试频率值和/或相应的频率变化值和/或相应地变化的时钟频率作为所测试的温度值的函数。

而且，提供了，在向微控制器提供不同电源电压的情况下，确定微控制器的电压依赖性。在这种情况下，在每种情形中，温度保持恒定。