Brevet FR3085497A1 — publié le 20200306

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR AUGMENTER LA FREQUENCE DE CADENCE D'UN MICROCONTRÔLEUR L'invention se rapporte à un élément microcontrôleur ayant une borne de sortie sur laquelle un signal d'horloge d'une fréquence donnée est mis à disposition. L'invention concerne en particulier de tels éléments microcontrôleurs trouvant leur application dans des modules lumineux pour véhicule automobiles. Des éléments microcontrôleurs sont utilisés dans une multitude d'applications et circuits électroniques, puisque leur capacité de traitements de données ou de signaux permet de les adapter à des tâches versatiles. De tels microcontrôleurs impliquent par exemple des unités de traitement logiques, et le traitement des signaux et données et généralement cadencé par un signal oscillatoire appelé signal régulier d'une fréquence donnée, appelé signal d'horloge. Il a été proposé de pourvoir un élément microcontrôleur d'une borne ou patte d'entrée, qui permet de brancher un circuit externe, apte à implémenter un circuit oscillatoire faisant office d'horloge externe. Le microcontrôleur est alors configuré de manière à opérer selon la cadence de l'horloge externe, plus élevée, au lieu de l'horloge interne. La performance du microcontrôleur peut être influencée de cette manière. Des circuits oscillatoires connus capables de générer des signaux d'horloge précis et de fréquence élevée impliquent par exemple un élément cristallin, tel qu'un quartz. L'utilisation de tels circuits de concert avec un élément microcontrôleur implique donc des coûts de production plus élevés, un encombrement volumineux plus important, et une source potentielle d'erreur supplémentaire. A titre exemplaire, un microcontrôleur qui réalise les fonctions décrites est semblable au modèle S32K144 de la société NXPTM, dont une spécification technique peut être consultée librement sur le site web www.nxp.com. Dans le domaine automobile, et en particulier dans le domaine des modules lumineux pour véhicule automobiles, des éléments microcontrôleurs trouvent leur application par exemple dans des unités de commande et/ou de pilotage de sources lumineuses à élément semi-conducteur électroluminescent, tels que des diodes électroluminescentes, LED. Il est particulièrement intéressant d'utiliser un élément microcontrôleur pour générer des signaux de commande à modulation de largeur 2 d'impulsion, PWM (« pulse width modulation »), ayant des fréquences élevées. Dans ce domaine, le volume disponible pour la conception de toutes les unités nécessaires au fonctionnement et à la commande des sources lumineuses, est particulièrement restreint, et l'on cherche en général à réduire le nombre de composants impliqués. 5 L'invention a pour objectif de pallier à au moins un des problèmes posés par l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un circuit de connexion permettant à un microcontrôleur d'augmenter la cadence de son horloge sans pour autant avoir besoin d'un circuit oscillatoire externe. 10 Selon un premier aspect de l'invention, un circuit de connexion est proposé. Le circuit de connexion est remarquable en ce qu'il relie un signal d'horloge ayant une première fréquence mis à disposition sur une borne de sortie d'un élément microcontrôleur à une entrée d'un circuit multiplicateur de fréquence de l'élément microcontrôleur, le 15 circuit multiplicateur étant apte à définir la fréquence de cadence de l'élément microcontrôleur. De préférence, le circuit peut être interne à l'élément microcontrôleur. 20 Le circuit peut de référence relier ladite borne de sortie à une borne d'entrée de l'élément microcontrôleur, la borne d'entrée étant connectée audit circuit multiplicateur de fréquence. De manière préférentielle, le circuit peut comprendre au moins un conducteur 25 électrique. Il peut par exemple s'agir d'une piste électriquement conductrice d'un circuit imprimé. Le circuit peut de préférence comprendre une capacité reliée à la masse. 30 Selon un autre aspect de l'invention, un microcontrôleur est proposé. Il comprend une borne de sortie sur laquelle un signal d'horloge ayant une première fréquence est mis à disposition, et un circuit multiplicateur de fréquence apte à définir la fréquence de cadence du microcontrôleur. Le microcontrôleur est remarquable en ce qu'il comprend un circuit de connexion conforme au premier aspect de l'invention. Le microcontrôleur peut de préférence comprendre un circuit d'oscillation pour fournir le signal d'horloge ayant la première fréquence. La fréquence du signal de cadence définie par le circuit multiplicateur de fréquence à partir du signal d'horloge peut de 5 préférence avoir une deuxième fréquence, plus élevée que la première fréquence. De préférence, le circuit d'oscillation peut comprendre un circuit de type RC, notamment de type SIRC « slow interna]. RC oscillator ». 10 Le circuit multiplicateur peut de préférence comprendre une boucle à verrouillage de phase. Selon un troisième aspect de l'invention, un circuit imprimé comprenant un élément microcontrôleur est proposé. L'élément microcontrôleur comprend une borne de 15 sortie sur laquelle un signal d'horloge ayant une première fréquence est mis à disposition, et un circuit multiplicateur de fréquence apte à définir la fréquence de cadence du microcontrôleur. Le circuit imprimé est remarquable en ce qu'il comprend en outre un circuit de connexion selon un aspect de l'invention. 20 Selon encore un autre aspect de l'invention, un procédé pour augmenter la fréquence de cadence d'un élément microcontrôleur sans ayant recours à un circuit oscillateur externe est proposé. L'élément microcontrôleur comprend une borne de sortie sur laquelle un signal d'horloge ayant une première fréquence est mis à disposition, et un circuit multiplicateur de fréquence apte à définir la fréquence de cadence du 25 microcontrôleur. Le procédé est remarquable en ce qu'il comprend une étape de connexion du signal d'horloge à une entrée du circuit multiplicateur de fréquence, moyennant un circuit de connexion conforme au premier aspect de l'invention. En utilisant les mesures proposées par la présente invention, il devient possible 30 d'augmenter la cadence de l'horloge d'un microcontrôleur sans pour autant avoir besoin d'utiliser un circuit oscillatoire externe. Ceci permet par exemple d'utiliser le microcontrôleur pour générer des signaux de commande de type PWM ayant des fréquences élevées, entre 100 et 200 kHz. Le microcontrôleur est équipé d'un circuit oscillatoire généralement utilisé exclusivement pour fournir un signal d'horloge, distinct de son signal de cadence, sur une des ses bornes de sortie. Ce signal d'horloge peut de manière connue être utilisé par d'autres unités impliquées dans un montage électronique. Le dispositif de connexion selon des modes de réalisation de l'invention permet d'utiliser ce signal, généré par un circuit interne au microcontrôleur, en guise d'un signal 5 d'oscillation externe. Au lieu d'un signal fourni par un circuit d'oscillation externe dédié, on utilise en effet le signal généré par le microcontrôleur lui-même, mais originalement à d'autres fins, et on en multiplie la fréquence par un facteur prédéterminé, pour enfin augmenter la cadence de fonctionnement du même microcontrôleur. Par rapport à des solutions connues visant à augmenter la fréquence de cadence d'un microcontrôleur, qui 10 font intervenir des circuits oscillatoires externes impliquant un quartz, les modes de réalisation proposés permettent de réduire l'empreinte volumétrique du circuit mi en oeuvre et engendrent une réduction du coût de production, tout en évitant de rajouter une source de défaillance potentielle supplémentaire au microcontrôleur. 15 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description des exemples et des dessins parmi lesquels : - la figure 1 montre de manière schématisée un circuit de connexion selon un mode de réalisation préféré de l'invention, avec un élément microcontrôleur ; - la figure 2 montre de manière schématisée un circuit de connexion selon un mode 20 de réalisation préféré de l'invention, avec un élément microcontrôleur. Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d'autres modes de réalisation décrits à titre d'exemples 25 et de manière non limitative. Des numéros de référence similaires seront utilisés pour décrire des concepts semblables à travers différents modes de réalisation de l'invention. Par exemple, les références 100 et 200 désignent deux modes de réalisation d'un circuit de connexion conforme à l'invention. 30 La description se concentre sur les éléments et composants qui sont directement en relation avec les aspects de l'invention. D'autres éléments bien connus, par exemple d'un microcontrôleur, ne seront pas décrits en détails ou mentionnés, bien qu'ils fassent évidemment partie d'un tel élément. Il s'agit par exemple et de manière non limitative 5 d'une unité de traitement de données, de circuits logiques, bus de données, multiplexeurs ou démultiplexeurs, d'éléments de mémoires ou autres. La figure 1 montre un circuit de connexion 100 selon un premier mode de 5 réalisation de l'invention. Le circuit de connexion 100 relie un signal d'horloge désigné par CLK OUT, qui est mis à disposition sur une borne de sortie 12 d'un élément microcontrôleur 10, à une entrée 14a d'un circuit multiplicateur de fréquence 14 du microcontrôleur. La connexion est réalisée en interne au sein du microcontrôleur. Ce circuit multiplicateur est apte à définir la fréquence de cadence de l'élément 10 microcontrôleur, à laquelle celui-ci exécute des instructions pré-enregistrées dans un élément de mémoire. Le signal d'horloge CLK OUT est généré par un circuit oscillatoire interne du microcontrôleur, impliquant par exemple un circuit RC bien connu dans l'art. La fréquence du signal est par exemple de 8 Mhz Le circuit multiplicateur de fréquence 14 comprend une boucle à verrouillage de phase, PLL (« Phase Locked Loop ») configurée, 15 par exemple moyennant un élément programmable, de manière à multiplier la fréquence du signal en entrée par un facteur positif supérieur à 1, pour produire un signal résultant sur sa sortie. La fréquence du signal de sortie SYS CLK, par exemple de 48, 80 ou 112 MHz, détermine la cadence du microcontrôleur. Dans l'exemple montré le circuit 14 comprend au moins une entrée supplémentaire 14b, sur laquelle d'autres signaux oscillatoires, 20 générés par exemple par un circuit oscillatoire externe au microcontrôleur, peuvent être branchés. Un dispositif programmable, par exemple un multiplexeur, permet alors de choisir quel signal d'entrée du circuit 14 est utilisé pour la multiplication de fréquence. Cependant, en utilisant comme entrée le signal CLK OUT comme le propose la présente invention, il devient possible de s'affranchir d'un tel circuit oscillatoire externe. Dans 25 l'exemple montré, l'élément microcontrôleur 10 comprend une pluralité de pattes ou bornes d'entrée ou de sorties communément appelées « pins ». Leur nombre total et leur disposition ne limite en rien l'étendue de la présente invention. L'élément microcontrôleur 10 comprend une borne de sortie 12 sur laquelle un 30 signal d'horloge ayant une première fréquence, basse, est mis à disposition, un circuit multiplicateur de fréquence 14 apte à définir la fréquence de cadence du microcontrôleur et il comprend également le circuit de connexion 100 qui relie le signal d'horloge CLK OUT à la borne d'entrée 14a du circuit multiplicateur de fréquence. 6 La figure 2 montre un circuit de connexion 200 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le circuit de connexion 200 relie un signal d'horloge désigné par CLK OUT, qui est mis à disposition sur une borne de sortie 22 d'un élément microcontrôleur 20, à une entrée 24b d'un circuit multiplicateur de fréquence 24 du 5 microcontrôleur. La connexion 200 est réalisée à l'extérieur du microcontrôleur, en reliant la borne de sortie 22 à une borne d'entrée 26 du microcontrôleur, cette borne d'entrée étant connectée en interne à une borne d'entrée 24b du circuit multiplicateur de fréquence 24. Dans l'exemple montré et de manière non-limitative, le circuit de connexion comprend un circuit de filtrage 210 réalisé par une capacité reliée à la masse. Ce circuit permet d'enlever 10 des bruits parasites du signal CLK OUT. Le circuit multiplicateur est apte à définir la fréquence de cadence de l'élément microcontrôleur, à laquelle celui-ci exécute des instructions. Le signal d'horloge CLK OUT est généré par un circuit oscillatoire interne du microcontrôleur, impliquant par exemple un circuit RC bien connu dans l'art. La fréquence du signal est par exemple de 8 Mhz Le circuit multiplicateur de fréquence 24 15 comprend une boucle à verrouillage de phase, PLL (« Phase Locked Loop ») configurée, par exemple moyennant un élément programmable, de manière à multiplier la fréquence du signal en entrée par un facteur positif supérieur à 1, pour produire un signal résultant sur sa sortie. La fréquence du signal de sortie SYS_CLK détermine la cadence du microcontrôleur. Dans l'exemple montré le circuit 24 comprend de manière non-limitative 20 au moins une entrée supplémentaire 24a, sur laquelle d'autres signaux oscillatoires peuvent être branchés. Un dispositif programmable, par exemple un multiplexeur, permet alors de choisir quel signal d'entrée du circuit 24 est utilisé pour la multiplication de fréquence. Cependant, en utilisant comme entrée le signal CKL OUT comme le propose la présente invention, il devient possible de s'affranchir d'un tel circuit oscillatoire externe. 25 L'élément microcontrôleur 20 comprend une borne de sortie 22 sur laquelle un signal d'horloge ayant une première fréquence basse est mis à disposition, et un circuit multiplicateur de fréquence 24 apte à définir la fréquence de cadence plus élevée du microcontrôleur. Un circuit imprimé non illustré, par exemple de type PCB (« printed 30 circuit board ») supporte le microcontrôleur et relie plusieurs des bornes d'entrées et de sorties à d'autres composants d'un circuit électronique réalisé sur le circuit imprimé. Les connexions incluent entre autres une connexion à un circuit d'alimentation en courant électrique. Ces connexions électriques sont par exemple réalisées par des pistes électriquement conductrices en cuivre ou en un autre métal électriquement conducteur, déposées sur la surface du circuit imprimé. Alternativement, les pistes peuvent également être noyées dans le substrat isolant du circuit imprimé et d'autres techniques pour générer de telles pistes existent. Le circuit de connexion 200 est également réalisé moyennant une de ces techniques connues. Les bornes 22 et 26 peuvent de préférence être fixées au circuit 5 de connexion moyennant des points de soudure. L'étendue de la protection est déterminée par les revendications. R REVENDICATIONSCircuit de connexion (100, 200) caractérisé en ce qu'il relie un signal d'horloge ayant une première fréquence mis à disposition sur une borne de sortie (12, 22) d'un élément microcontrôleur (10, 20) à une entrée (14a, 24b) d'un circuit multiplicateur de fréquence (14, 24) de l'élément microcontrôleur (10, 20), le circuit multiplicateur étant apte à définir la fréquence de cadence de l'élément microcontrôleur. Circuit de connexion selon une des revendications 1, caractérisé en ce que le circuit (100) est interne à l'élément microcontrôleur (10). Circuit de connexion (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il relie ladite borne de sortie (22) à une borne d'entrée (26) de l'élément microcontrôleur, la borne d'entrée étant connectée audit circuit multiplicateur de fréquence (24). Circuit de connexion selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un conducteur électrique. Circuit de connexion selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une capacité reliée à la masse. Microcontrôleur (10) comprenant une borne de sortie (12) sur laquelle un signal d'horloge ayant une première fréquence est mis à disposition, et un circuit multiplicateur de fréquence (14) apte à définir la fréquence de cadence du microcontrôleur, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de connexion (100) selon la revendication 2. Microcontrôleur (10, 20) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'oscillation (11, 21) pour fournir le signal d'horloge ayant la première fréquence. 9 Microcontrôleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit d'oscillation (11, 21) comprend un circuit de type RC, notamment de type SIRC « slow internal RC oscillator ». Microcontrôleur (10, 20) selon une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit multiplicateur (14, 24) comprend une boucle à verrouillage de phase. 10. Circuit imprimé comprenant un élément microcontrôleur comprenant une borne de sortie sur laquelle un signal d'horloge ayant une première fréquence est mis à disposition, et un circuit multiplicateur de fréquence apte à définir la fréquence de cadence du microcontrôleur, caractérisé en ce que le circuit imprimé comprend en outre un circuit de connexion (200) selon la revendication 3. 11. Procédé pour augmenter la fréquence de cadence d'un élément microcontrôleur (10, 20) sans ayant recours à un circuit oscillateur externe, l'élément microcontrôleur comprenant une borne de sortie (12, 22) sur laquelle un signal d'horloge ayant une première fréquence est mis à disposition, et un circuit multiplicateur de fréquence (14, 24) apte à définir la fréquence de cadence du microcontrôleur, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de connexion du signal d'horloge à une entrée du circuit multiplicateur de fréquence (14a, 24b), moyennant un circuit de connexion (100, 200) selon une des revendications 1 à 5.