Brevet FR2687809A3 — publié le 19930827

FR 2687809 A3 19930827 FR 9202260 A 19920221 DISPOSITIF POUR OPTIMISER L'AUTONOMIE DE FONCrIONNEMENT D'UN MICROPROCESSEUR L'invention concerne un dispositif perfectionné, destiné à minimiser la consommation électrique d'un microprocesseur, en d'autres termes, à augmenter son autonomie de fonctionnement Les microprocesseurs se sont très largement développés ces dernières années, et entrent en fait dans le fonctionnement de très nombreuses applications. Dans la plupart des cas, lorsque l'alimentation électrique n'est pas un problème, de tels microprocesseurs fonctionnent en permanence. Dans certaines autres applications, ils comportent un circuit interne, dit " de veille", destiné à assurer sont "réveil" au moment opportun. Dans ce cas, ils intègrent un oscillateur à quartz, associé à un compteur, qui décrémente une grandeur donnée en fonction des oscillations émises par le quartz, pour réveiller ainsi périodiquement le microprocesseur. Or, dans un cas comme dans l'autre, c'est à dire lorsque le microprocesseur fonctionne en permanence, ou lorsqu'il est associé à un oscillateur, il consomme de l'énergie électrique de sorte, que lorsque le système intégrant ce microprocesseur fonctionne sur piles, la durée de vie du système, donc son autonomie s'en trouve réduite. Or, pour certaines applications particulières, il est mal aisé de procéder au changement périodique des piles ou des circuits d'alimentation des systèmes intégrant ces microprocesseurs. Le besoin s'est donc fait ressentir de proposer un dispositif, apte à optimiser l'autonomie de ces micro-processeur, sans pour autant remettre en cause leur mode de fonctionnement. De la sorte, l'objet de l'invention est de proposer un dispositif propre à réduire au maximum la consommation électrique d'un microprocesseur. Selon l'invention, ce dispositif consiste à associer à un microprocesseur comportant un oscillateur à quartz assurant son fonctionnement, un second oscillateur, destiné à gérer l'alimentation électrique dudit oscillateur de fonctionnement. En d'autres termes, l'invention consiste à munir le microprocesseur d'un second oscillateur, susceptible de gérer dans le temps les états de fonctionnement et de veille dudit microprocesseur, et ce, en agissant directement au niveau de l'alimentation électrique de son oscillateur de fonctionnement. Avantageusement, la fréquence de l'oscillateur gérant l'alimentation électrique de l'oscillateur de fonctionnement est inférieure à la fréquence de celui-ci. Typiquement, elle est voisine de 30 kilohertz, alors que celle de l'oscillateur de fonctionnement est voisine de 4 Mégahertz. De manière connue, un tel oscillateur à quartz (30 kHz), ne consomme que très peu d'énergie, typiquement 2 ,uA/h. De la sorte, lorsque le microprocesseur n'est pas alimenté, seule la consommation de cet oscillateur est à prendre en considération. En outre, l'oscillateur gérant l'alimentation électrique de l'oscillateur de fonctionnement du microprocesseur est associé à une mémoire vive de type RAM, stockant le séquencement dans le temps des phases d'alimentation dudit microprocesseur. Avantageusement, le microprocesseur gère le contenu de cette mémoire vive, et partant, gère lui-même son propre fonctionnement Selon une forme avantageuse de l'invention, l'oscillateur gérant l'alimentation du microprocesseur est intégré dans ce dernier. Dans une autre forme de réalisation, cet oscillateur est intégré dans un circuit externe audit microprocesseur, associé à un interrupteur à semiconducteur, dont le fonctionnement est directement dépendant dudit oscillateur. Selon l'invention, ce dispositif comporte: - un premier transistor bipolaire type PNP, dont l'émetteur est relié à la borne positive d'alimentation de la pile ou de la batterie, et dont le collecteur est relié à l'entrée positive du microprocesseur. - un second transistor bi-polaire type NPN, dont la base est reliée audit oscillateur, alimenté par la même source électrique et ce en permanence, et dont le collecteur est relié à la base du premier transistor, l'émetteur quant à lui étant connecté à la borne négative d'alimentation de la source d'alimentation électrique. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui de la figure unique annexée, qui est une représentation schématique du synoptique du circuit conforme à l'une des formes de réalisation de l'invention. En se référant à la figure 1, un microprocesseur (1) d'un type en soi connu est reliée à la borne d'alimentation positive (2) par l'intermédiaire d'un transistor bipolaire PNP (4). Plus précisément, il est relié au collecteur de ce transistor (4), dont l'émetteur est directement relié à la borne d'alimentation positive (2) d'une batterie ou pile (8). La base de ce transistor est reliée par l'intermédiaire d'une résistance (5) au collecteur d'un transistor NPN (6), dont l'émetteur est quant à lui relié directement à la borne négative (3) de la pile, elle-même directement reliée à l'entrée négative du microprocesseur (1). En revanche, la base du transistor bipolaire NPN (6) est reliée à une horloge (7), alimentée en permanence par ladite pile (8), et connectée à la borne positive de celle-ci par le biais d'une diode (9). L'horloge (7) fonctionne avec un oscillateur à quartz (10), dont la fréquence d'oscillation est de 32 768 Herz. Elle est en outre associée à une mémoire vive de type RAM (11), destinée à stocker le séquencement des phases de fonctionnement du microprocesseur (1). Celui-ci fonctionne avec un oscillateur à quartz (12), de fréquence d'oscillation 4 MHz. De la sorte, on observe que le transistor PNP (4) joue le rôle d'un interrupteur sur l'alimentation du microprocesseur. Dès lors que l'horloge (7) émet des impulsions, le courant de base du transistor bipolaire NPN (6) devient alors suffisant pour permettre au courant de base du transistor bipolaire PNP (4) d'autoriser la conduction entre la borne (2) et le microprocesseur (1). De la sorte, celui-ci peut fonctionner et est en état de marche pendant une durée définie en interne dans ledit micro-processeur, ou fonction de la durée de l'alimentation électrique autorisée par l'horloge (7). En revanche, dès lors que l'horloge (7) n'émet plus d'impulsion, il y a interruption de la conduction électrique au niveau du microprocesseur (1). Avantageusement, l'horloge (7) est gérée directement par le microprocesseur, lorsque celui-ci est sous tension, en fonction des instructions qu'il stocke dans la mémoire vive (11). De la sorte, on peut créer des états de "veille" et respectivement de "réveil", fonction de l'application que l'on désire faire de ce microprocesseur, celui-ci gérant de fait ses propres périodes de fonctionnement, par définition de l'émission des impulsions de l'horloge. Alors que typiquement, avec une pile 9 Volts, susceptible de délivrer 500 milliampères/h, un microprocesseur fonctionnant en permanence est susceptible de fonctionner 10 jours, avec le dispositif conforme à l'invention et compte tenu d'un réveil du microprocesseur programmé toutes les 5 secondes, on aboutit à un fonctionnement théorique du microprocesseur voisin de 3 ans, ce que l'on ne savait faire jusqu'alors. En outre, et compte tenu de cette augmentation d'autonomie, on obtient une sécurité du traitement et donc une fiabilité des organes et autres dispositifs dont il gère le fonctionnement. En effet, compte tenu de cette alternance d'état de "veille" et d'état de non alimentation, le microprocesseur redémarre à zéro à chaque nouvelle impulsion, l'algorithme ou le logiciel qu'il est sensé traiter, et de manière générale le traitement qu'il est susceptible de réaliser. De la sorte, même si un ou plusieurs traitements sont perturbés, cela demeure sans incidence compte tenu du redémarrage à chaque nouvel état de "veille". Bien que dans l'exemple décrit, l'horloge est extérieure au microprocesseur, il va de soi que l'on pourrait concevoir une forme de réalisation, dans laquelle elle intégrée avedc le microprocesseur dans la même puce, sans pour autant se départir de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour optimiser l'autonomie d'un microprocesseur (1), alimenté en énergie électrique par une pile ou batterie (8) excitant de manière connue un oscillateur à quartz dit de fonctionnement (12), dont les impulsions génèrent des courants électriques traités par ledit microprocesseur, caractérisé en ce que l'alimentation en énergie électrique dudit oscillateur de fonctionnement est gérée par un autre oscillateur à quartz (10), alimenté électriquement par ladite pile ou batterie (8). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur (10) gérant l'alimentation électrique est inférieure à la fréquence de l'oscillateur de fonctionnement (12) du microprocesseur (1). 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'oscillateur (10) gérant l'alimentation électrique du microprocesseur (I) est associé à une mémoire vive (11), stockant le séquencement dans le temps de l'alimenation électrique de l'oscillateur de fonctionnement (12) du microprocesseur. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mémoire vive (11) associée à l'oscillateur (10) gérant l'alimentation électrique du microprocesseur (1) est gérée par ledit microprocesseur (1). 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'oscillateur (10) gérant l'alimentation électrique du microprocesseur (1) est intégré dans ledit microprocesseur (1). 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'oscillateur (10) gérant l'alimentation électrique du microprocesseur (1) est extérieur dudit microprocesseur (1). 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'oscillateur (10) gérant l'alimentation électrique du microprocesseur (I) est intégré dans un circuit externe associée à un interrupteur à semi-conducteur (4,5,6), dont le fonctionnement est directement dépendant dudit oscillateur. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'interrupteur semi-conducteur est constitué par un transistor bipolaire PNP (4), dont l'émetteur est relié à la borne positive d'alimentation (2) de la pile (8) ou de la batterie, et dont le collecteur est relié à l'entrée positive du microprocesseur, la base dudit transistor étant reliée par l'intermédiaire d'une résistance (5) au collecteur d'un second transistor bipolaire NPN (6), dont l'émetteur est relié à la borne négative (3) d'alimentation de la pile (8), et dont la base est connectée à l'oscillateur (7).