專利名稱：內(nèi)含2n個(gè)cpu的單片微控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)含2N個(gè)CPU的單片微控制器，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，可形成大規(guī) 模功能集成芯片，用于各種儀器儀表和控制單元中。
背景技術(shù)：
目前的單片微控制器大多只內(nèi)含一個(gè)CPU，程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其它 一些功能配置較為龐大；由于任何時(shí)刻只能處理一個(gè)問題，任何時(shí)刻只能利用程序存儲(chǔ) 器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其它一些功能的一小部分，任何時(shí)刻多問題處理需要排隊(duì)，實(shí)時(shí)處理 得不到保證，從而造成程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其它一些功能配置利用率非常低，這 是目前只含一個(gè)CPU的單片微控制器自身所存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用設(shè)置多個(gè)CPU，充分提高程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其它 一些功能配置的利用率，加強(qiáng)整個(gè)單片微控制器的工作效率，提高單片微控制器內(nèi)部處 理問題的實(shí)時(shí)性。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案設(shè)計(jì)一種內(nèi)含2N個(gè)CPU的 單片微控制器，由2N個(gè)數(shù)據(jù)處理位數(shù)相同的CPU、 2N個(gè)程序存儲(chǔ)器、2N個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器、N個(gè)雙口RAM、 2N個(gè)CPU相互之間的串行通信系統(tǒng)、2N個(gè)中斷服務(wù)系統(tǒng)、2N個(gè) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)、1/0接口及其它功能線路組成。每個(gè)CPU擁有自己獨(dú)立的程序存儲(chǔ) 器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、串行通信系統(tǒng)、中斷服務(wù)系統(tǒng)及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)；每兩個(gè)CPU共 用一個(gè)雙口RAM; 2N個(gè)CPU通過串行通信系統(tǒng)可相互交換數(shù)據(jù)信息；至少有一個(gè)CPU 擁有I/0接口 ；至少有一個(gè)CPU擁有對外部的中斷功能。 上述各CPU相互之間可產(chǎn)生中斷請求并完成請求任務(wù)或拒絕中斷請求，CPU自 身也可產(chǎn)生中斷請求并完成請求任務(wù)或拒絕中斷請求。 所述的I/O接口及其它功能線路包括由至少一個(gè)CPU專門控制的A/D轉(zhuǎn)換電 路、由至少一個(gè)CPU專門控制的D/A轉(zhuǎn)換電路、由至少一個(gè)CPU專門控制的PWM控制 電路、由至少一個(gè)CPU專門控制的對外通信電路。 由于單片微控制器內(nèi)含2N個(gè)CPU，在與單片微控制器只內(nèi)含1個(gè)CPU和具有相 同規(guī)模的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相比，無疑程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的利用率得到了 提高；在多個(gè)問題需要同時(shí)處理時(shí)，內(nèi)含2N個(gè)CPU的單片微處理器其工作效率和實(shí)時(shí) 性是高的。與產(chǎn)品設(shè)計(jì)中使用多個(gè)內(nèi)含1個(gè)CPU的單片微控制器相比，內(nèi)含2N個(gè)CPU 的單片微控制器所占的空間體積小，相應(yīng)的外部連接線少，相應(yīng)的故障率低。


圖1內(nèi)含2N個(gè)CPU的單片微控制器原理框圖
圖2內(nèi)含4個(gè)CPU的單片微控制器原理圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1和圖2對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 圖1為內(nèi)含2N個(gè)CPU的單片微控制器原理框圖。實(shí)施的基礎(chǔ)就是將2N個(gè)只 含1個(gè)CPU的單片微控制器集成在一個(gè)芯片內(nèi)，其中有些CPU所擁有的I/O接口和一些 其它功能將取消掉，讓其專職做一些繁瑣的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理工作；有些CPU所擁有的I/0 接口和一些其它功能將保留，讓其側(cè)重做一些對外的數(shù)據(jù)采集、通信聯(lián)絡(luò)、中斷請求及 控制工作等；內(nèi)部的雙口 RAM是2N個(gè)CPU中每兩個(gè)CPU相互之間交換數(shù)據(jù)信息的場 所，獨(dú)立的多口RAM技術(shù)是片內(nèi)雙口RAM實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和保障；目前多單片機(jī)之間的串 行通信技術(shù)應(yīng)用非常成熟，它是片內(nèi)2N個(gè)CPU相互之間串行通信實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)；中 斷服務(wù)技術(shù)在所有大小計(jì)算機(jī)中應(yīng)用廣泛，它是片內(nèi)2N個(gè)CPU相互之間產(chǎn)生中斷請求的 技術(shù)保障；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在所有的單片機(jī)內(nèi)均有應(yīng)用，它是為片內(nèi)2N個(gè)CPU配置相應(yīng) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)；片內(nèi)對外的其它一些功能可利用目前現(xiàn)有的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如A/D、 D/A轉(zhuǎn)換，PWM等。 圖2為安裝上述方案設(shè)計(jì)的內(nèi)含4個(gè)CPU的單片微控制器原理圖，其4個(gè)CPU 擁有自己獨(dú)立的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、串行通信系統(tǒng)、中斷服務(wù)系統(tǒng)及定時(shí)器/計(jì)數(shù) 器系統(tǒng)。其中，每兩個(gè)CPU共用一個(gè)雙口 RAM ;各CPU之間通過內(nèi)部串口通信聯(lián)系； 各CPU的中斷服務(wù)系統(tǒng)之間也可以請求中斷。圖2中的CPl^和CPU2專司計(jì)算工作； CPU3和CPU4專司其它功能，CPU3專司電壓/頻率(V/F)轉(zhuǎn)換、控制步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形脈沖 輸出，相應(yīng)地CPU3具有外部中斷服務(wù)系統(tǒng)；CPl^專司A/D、 D/A轉(zhuǎn)換，PWM功能。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的處理器可以根據(jù)應(yīng)用的領(lǐng)域，設(shè)計(jì)專司不同功能的CPU，將其按 照一定比例分配，如專司計(jì)算功能的CPU設(shè)置2或4個(gè)，專司I/0管理及其它功能的 CPU設(shè)置2-10個(gè)。將這些CPU通過簡單的硬件結(jié)合就可以形成功能強(qiáng)大的處理器，并 且功能明確，方便編程。
權(quán)利要求
一種內(nèi)含2N個(gè)CPU的單片微控制器，由2N個(gè)數(shù)據(jù)處理位數(shù)相同的CPU、2N個(gè)程序存儲(chǔ)器、2N個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、N個(gè)雙口RAM、2N個(gè)CPU相互之間的串行通信系統(tǒng)、2N個(gè)中斷服務(wù)系統(tǒng)、2N個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)、I/O接口及其它功能線路組成；其特征在于每個(gè)CPU擁有自己獨(dú)立的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、串行通信系統(tǒng)、中斷服務(wù)系統(tǒng)及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)；每兩個(gè)CPU共用一個(gè)雙口RAM；2N個(gè)CPU通過串行通信系統(tǒng)可相互交換數(shù)據(jù)信息；至少有一個(gè)CPU擁有I/O接口；至少有一個(gè)CPU擁有對外部的中斷功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)含2N個(gè)CPU的單片微控制器所構(gòu)成的中斷服務(wù)系 統(tǒng)，其特征在于CPU相互之間可產(chǎn)生中斷請求并完成請求任務(wù)或拒絕中斷請求，CPU 自身也可產(chǎn)生中斷請求并完成請求任務(wù)或拒絕中斷請求。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)含2N個(gè)CPU的單片微控制器，其特征在于所述 的其它功能線路包括由至少一個(gè)CPU專門控制的A/D轉(zhuǎn)換電路、由至少一個(gè)CPU專門控 制的D/A轉(zhuǎn)換電路、由至少一個(gè)CPU專門控制的PWM控制電路、由至少一個(gè)CPU專門 控制的對外通信電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)含2N個(gè)CPU的單片微控制器，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域。目前的單片微控制器大多內(nèi)含1個(gè)CPU，造成單片微控制器內(nèi)部很多資源利用率很低。本發(fā)明的特征在于1個(gè)單片微控制器內(nèi)可含有2N個(gè)CPU及其它內(nèi)含1個(gè)CPU的單片微控制器所擁有的功能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可充分利用單片微控制器內(nèi)部的各種資源，提高單片微控制器的工作效率，在多個(gè)問題需要同時(shí)處理時(shí)，可提高單片微控制器的實(shí)時(shí)處理能力。
文檔編號G05B19/042GK101692172SQ200910236310
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者張念魯 申請人:北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院