專利名稱：重新配置微控制器中功能電路引線分配的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微控制器，尤其涉及使用了多路復(fù)用器和配置寄存器的微控制器，多路復(fù)用器和配置寄存器使外部功能可在兩條不同引線之間進(jìn)行切換，由此實(shí)現(xiàn)了與先前設(shè)備的兼容和兩臺(tái)外部設(shè)備可同時(shí)使用。
近來(lái)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)生了顯著和迅速的變化。尤其是微處理器和微控制器的速度不斷提高。技術(shù)上的這種迅速提高的結(jié)果是小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制造商已發(fā)現(xiàn)需要比過(guò)去更經(jīng)常地升級(jí)其系統(tǒng)。這種升級(jí)過(guò)程包括引進(jìn)全新的系統(tǒng)、改型老的系統(tǒng)以及有時(shí)既做升級(jí)也做改型。
雖然客戶希望不斷地升級(jí)他們的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但只有極少客戶愿意或能夠在每次出現(xiàn)新的微處理器時(shí)更換其整個(gè)系統(tǒng)。所以芯片制造商和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)制造商已認(rèn)識(shí)到使自己的微處理器或微控制器與先前設(shè)備兼容的重要性。已有幾種不同方法可實(shí)現(xiàn)兼容性。
一種方法是通過(guò)利用微編程進(jìn)行仿真、即通過(guò)改進(jìn)操作系統(tǒng)的一部分或通過(guò)利用類似體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)兼容性。雖然已實(shí)現(xiàn)了這種兼容性，但芯片只能提供向下的軟件兼容。這指的是例如為8或16位微處理器芯片編制的軟件可在32位芯片上執(zhí)行。但是，隨著芯片設(shè)計(jì)不斷的發(fā)展，小型計(jì)算機(jī)制造商仍將需要保持在新和舊的小型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中使用的那些不同微處理器芯片的庫(kù)存。不是說(shuō)，向下軟件兼容不要求向下的硬件兼容。
實(shí)際上，通常的情形恰好相反。這就是說(shuō)，為了使較老的小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠利用新芯片的優(yōu)點(diǎn)，盡管芯片引線分配具有兼容性，仍需要重新設(shè)計(jì)或改型系統(tǒng)來(lái)接納新的芯片。理由是新的芯片除更快外，還具有新的功能。這就會(huì)造成設(shè)備維護(hù)和庫(kù)存的成本增大。
美國(guó)專利4,677,548號(hào)公開了不需要改變較老的系統(tǒng)就可在新和較老的系統(tǒng)中使用的芯片。該專利公開的芯片包含一些與已有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中被其取代的芯片的未被使用的一些引線連接的兼容電路。這些兼容電路與包含新增加的功能或已改變等級(jí)的功能的新芯片的內(nèi)部連接。在這種解決方案中，新芯片就如已有芯片那樣安裝在已有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。這樣安裝之后，這些兼容電路使新芯片按照與被取代芯片相同的方式運(yùn)行，但速度更高。當(dāng)該新芯片安裝在為其設(shè)計(jì)的系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，這些兼容電路使之能以新功能的可選等級(jí)進(jìn)行操作。雖然這一方案實(shí)現(xiàn)了向下兼容，但不能夠多次使用一條或多條引線，這樣就沒(méi)有最充分地利用輸入/輸出引線。
美國(guó)專利5,375,209號(hào)公開了實(shí)現(xiàn)一條或多條引線的多次使用的裝置。該專利公開了具有多條輸入/輸出引線和與這些輸入/輸出引線連接的處理電路的微處理器。該專利還公開了這樣的電路，該電路有選擇地?cái)嚅_處理電路與一條或多條輸入/輸出引線的連接，以便與增強(qiáng)功能相關(guān)的引線可被斷開，由此實(shí)現(xiàn)與所需微處理器功能的兼容。于是，該專利公開了通過(guò)禁止一種功能和啟動(dòng)另一種功能在兩種不同功能之間進(jìn)行切換的裝置和方法。但這一解決方案的局限之處在于沒(méi)有公開使功能從一條引線改變到另一條引線，這樣就不能同時(shí)使用能夠在一條引線上完成功能的兩臺(tái)不同的外部設(shè)備。
本發(fā)明通過(guò)提供這樣的電子設(shè)備解決已有技術(shù)的上述問(wèn)題以及其它的缺陷和不足，該電子設(shè)備包括處理電路和具有第一引線、第二引線、功能電路以及多路復(fù)用器的可配置引線結(jié)構(gòu)。多路復(fù)用器接收標(biāo)志，在標(biāo)志為1時(shí)把功能電路連接到第一引線，而在所述標(biāo)志為0時(shí)把功能電路連接到第二引線。在一優(yōu)選實(shí)施例中，還提供了與多路復(fù)用器連接的、存儲(chǔ)標(biāo)志的配置寄存器。
在一替代實(shí)施例中，第一引線在標(biāo)志為0時(shí)被連接到另一功能電路。這就使兩個(gè)功能電路可同時(shí)工作。在另一替代實(shí)施例中，多路復(fù)用器可把功能電路連接到電子設(shè)備上的任何輸入/輸出引線。
在本發(fā)明的再一替代實(shí)施例中，提供了配置在能夠以多種模式工作的電子設(shè)備中的引線的方法。該優(yōu)選方法包括以下步驟在一種操作模式下把功能電路分配給第一引線作為缺省設(shè)定，在另外的操作模式下把該功能電路重新分配給第二引線。該方法還可包括在另外的操作模式下把另一功能電路分配給第一引線的步驟，以便這兩個(gè)功能電路能夠在另外的操作模式下同時(shí)工作。重新分配步驟既可在電子設(shè)備初始被編程時(shí)執(zhí)行，也可在電子設(shè)備正常操作期間執(zhí)行。
一旦閱讀詳細(xì)描述和附圖，其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的簡(jiǎn)要方框圖，表示使用戶能夠把與一功能電路相關(guān)的功能從一條引線改變到另一條引線的電路；圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的簡(jiǎn)要方框圖，表示使用戶能夠把一功能電路從一條引線重新分配給另一條引線和把另一功能電路分配給該條引線、由此使這兩個(gè)功能電路能夠同時(shí)工作的電路；圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的簡(jiǎn)要方框圖，表示使用戶能夠把與一功能電路相關(guān)的功能從微控制器上的一條引線改變到任意其它若干條引線的電路；圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的簡(jiǎn)要方框圖，表示使用戶能夠把多個(gè)功能電路分配和重新分配給微控制器上的若干條引線中的任一條引線的電路。
現(xiàn)在參看附圖，特別參看圖1，標(biāo)號(hào)10簡(jiǎn)要地表示本發(fā)明的微控制器的一部分電路。電路10包括功能電路12，如CCP 2(俘獲、比較和PWM)模塊、定時(shí)器1、定時(shí)器3、USART或任何其它功能電路。功能電路12通過(guò)引線P1或引線P2與外界連接。引線P1和P2是通用輸入/輸出引線。
電路10還包括響應(yīng)從配置寄存器16接收的標(biāo)志把功能電路12連接到引線P1或引線P2的多路復(fù)用器14。多路復(fù)用器14通過(guò)通信線路18與功能電路12連接、通過(guò)通信線路20與引線P1連接、通過(guò)通信線路22與引線P2連接、通過(guò)通信線路24與配置寄存器16連接。如果多路復(fù)用器14從配置寄存器16接收的標(biāo)志是“1”，就把功能電路12連接到引線P1；如果從配置寄存器16接收的標(biāo)志是“0”，就把功能電路12連接到引線P2。這樣，通過(guò)使用多路復(fù)用器14和配置寄存器16，電路10就使用戶能夠把與功能電路12相關(guān)的功能從一條引線改變到另一條引線。
配置寄存器16是非易失存儲(chǔ)器，最好是單比特EPROM(可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)或快閃存儲(chǔ)器。它存儲(chǔ)標(biāo)志，在圖1的實(shí)施例中是“0”或“1”。在缺省設(shè)定中，標(biāo)志等于“1”。缺省設(shè)定由制造商確定，使微控制器可應(yīng)用于已有設(shè)備，就是說(shuō)，使微控制器向下兼容。換一種說(shuō)法，本發(fā)明的微控制器是應(yīng)用廣泛的通用微控制器，例如可應(yīng)用于烤面包機(jī)、防鎖制動(dòng)器、無(wú)鍵輸入等。經(jīng)常因?yàn)槲⒖刂破餍阅艿奶岣咴鰪?qiáng)了潛在應(yīng)用的操作而要在上述的應(yīng)用中更換微控制器。在這種情況下，就要求新的改進(jìn)了的微控制器、如本發(fā)明的微控制器與在將要應(yīng)用該控制器的系統(tǒng)中的已有微控制器的操作兼容。正是在這種情況下要使用缺省設(shè)定。
例如，在一種應(yīng)用中，已有微控制器(將要被本發(fā)明的微控制器取代)中的功能電路12可從引線P1接收到其輸入/輸出。在這種情況下，因?yàn)椤?”的缺省標(biāo)志把功能電路12連接到引線P1，所以用戶將不需要改變?cè)撊笔≡O(shè)定。因此，如上所述，缺省設(shè)定使本發(fā)明的微控制器向下兼容。
在用戶想把與功能電路12相關(guān)的功能從引線P1改變到引線P2的情況下，用戶只需改變?nèi)笔≡O(shè)定。運(yùn)只需通過(guò)把存儲(chǔ)在配置寄存器16中的標(biāo)志從“1”改變?yōu)椤?”即可實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都懂得，通過(guò)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序步驟，包括至少一個(gè)表寫入，就可改變配置寄存器中的標(biāo)志。因?yàn)樵谧罴褜?shí)施例中，配置寄存器16的編程存儲(chǔ)器是16比特寬的，而表鎖存器只是8比特，所以把標(biāo)志從“1”改變成為“0”需要兩次表寫入。但是，與編程配置寄存器16有關(guān)的具體步驟不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，缺省設(shè)定在編程模式期間、即在用戶配置微控制器時(shí)被改變。在此模式期間，利用從微控制器之外接收的指令編程(或重新編程)配置寄存器16。另一種做法是可在微控制器正常操作期間，利用從微控制器內(nèi)部的處理電路接收的指令重新編程配置寄存器16。后一種做法可動(dòng)態(tài)地重新配置微控制器。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，如圖2所示，設(shè)置了第二功能電路26，例如與定時(shí)器控制器相關(guān)的內(nèi)部電路。電路10′設(shè)計(jì)成這樣，即當(dāng)把與功能電路12相關(guān)的功能從引線P1改變到引線P2時(shí)，可把與功能電路26相關(guān)的功能連接到引線P1。這是利用配置比特27來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該配置比特最好是RAM比特。但是，在本發(fā)明一替代實(shí)施例中，配置比特27可以是單比特EPROM，這就使得可在編程模式期間執(zhí)行重新編程。配置比特27存儲(chǔ)可利用通信線路28傳送給功能電路26的指令(標(biāo)志)。當(dāng)該標(biāo)志等于“0”時(shí)，功能電路26與引線P1斷開連接。而當(dāng)該標(biāo)志等于“1”時(shí)，功能電路26通過(guò)通信線路29與引線P1連接。
在缺省設(shè)定中，標(biāo)志等于“0”，即在這種設(shè)定中，功能電路26不工作。但在正常工作期間，存儲(chǔ)在配置比特26中的標(biāo)志的值可被改變，以便把功能電路26連接到引線P1(或使之與引線P1斷開連接)。以下描述完成這一切的步驟。但是，如上所述，該方法的詳情不是本發(fā)明的核心。
在本發(fā)明一替代實(shí)施例中，如圖3所示，可把與功能電路12相關(guān)的功能從引線P1改變到任何其它通用的輸入/輸出引線P2至Pn，這里的n是微控制器上的通用輸入/輸出引線的總數(shù)。在這一實(shí)施例中，多路復(fù)用器14′具有n個(gè)輸出端，配置寄存器16′為x比特，2x≥n。例如，在微控制器具有40條引線而其中的33條是通用輸入/輸出引線的情況下，n＝33。在這種情況下，多路復(fù)用器14′具有33個(gè)輸出端，而配置寄存器16′將是6比特。多路復(fù)用器14′通過(guò)通信線路118與功能電路12連接，通過(guò)通信線路124與配置寄存器連接，通過(guò)通信線路120至134與引線P1至Pn連接。
在另一替代實(shí)施例中，本發(fā)明被擴(kuò)展至多個(gè)功能電路。在這一實(shí)施例中，如圖4所示，用標(biāo)號(hào)FC1、FC2、FC3、...、FCm表示的多個(gè)功能電路可連接到通用輸入/輸出引線P1至Pn中的任一個(gè)。這是利用交叉點(diǎn)開關(guān)30來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該交叉點(diǎn)開關(guān)30從配置寄存器16″接收標(biāo)志，配置寄存器16″與配置寄存器16′相同，最好是多比特EPROM。在該實(shí)施例的一種可能的變形中，當(dāng)標(biāo)志包含某一地址、如4引線×4功能電路陣列中的“0000”時(shí)，交叉點(diǎn)開關(guān)30就把功能電路FC1連接到引線P1。用通信線路41和51實(shí)現(xiàn)這一連接。在這種變形的另一個(gè)例子中，當(dāng)標(biāo)志是“0001”時(shí)，交叉點(diǎn)開關(guān)30就把功能電路FC1連接到引線P2。用通信線路41和52實(shí)現(xiàn)這一連接。在這種變形的再一個(gè)例子中，當(dāng)標(biāo)志是“0100”時(shí)，交叉點(diǎn)開關(guān)30就把功能電路FC2連接到引線P1。用通信線路42和51實(shí)現(xiàn)這一連接。本發(fā)明的這一實(shí)施例可有多種變形。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還懂得，本發(fā)明還可以有其它實(shí)施例。在另外的替代實(shí)施例中，用多個(gè)多路復(fù)用器來(lái)把多個(gè)功能電路連接到微控制器上的通用輸入/輸出引線中的任一條。在本發(fā)明的再一個(gè)方面中，可用一個(gè)或多個(gè)多路分解器來(lái)把多個(gè)功能電路連接到單個(gè)輸入/輸出引線。
因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都懂得，本發(fā)明非常適合于實(shí)現(xiàn)上述目的和優(yōu)點(diǎn)。雖然針對(duì)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員懂得本發(fā)明可有許多變形和改進(jìn)。描述的本發(fā)明的各實(shí)施例只是本發(fā)明的范圍的例示性說(shuō)明而已，不是對(duì)其的限制。例如，雖然描述了把本發(fā)明應(yīng)用于微控制器，但還可應(yīng)用于包括、但不限于任何微控制器的其他集成電路。所以，本發(fā)明只受所附權(quán)利要求書的精神和范圍的限制。
權(quán)利要求
1.具有處理電路和可配置引線結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括(a)第一引線；(b)第二引線；(c)功能電路；以及(d)多路復(fù)用器，能夠(i)接收標(biāo)志，(ii)在該標(biāo)志等于1時(shí)把功能電路連接到第一引線；以及(iii)在所述標(biāo)志等于0時(shí)把功能電路連接到第二引線。
2.如權(quán)利要求1的電子設(shè)備，還包括與多路復(fù)用器連接的、存儲(chǔ)標(biāo)志的配置寄存器。
3.如權(quán)利要求2的電子設(shè)備，其中的配置寄存器是單比特EPROM或快閃存儲(chǔ)器。
4.如權(quán)利要求1的電子設(shè)備，其中的功能電路是俘獲、比較和PWM模塊、定時(shí)器1、定時(shí)器3或USART。
5.如權(quán)利要求1的電子設(shè)備，其中的第一引線在所述標(biāo)志等于0時(shí)被連接至另一功能電路。
6如權(quán)利要求5的電子設(shè)備，還包括與該另一功能電路連接的、存儲(chǔ)等于0或1的標(biāo)志的配置比特。
7如權(quán)利要求6的電子設(shè)備，當(dāng)存儲(chǔ)在配置比特中的標(biāo)志等于0時(shí)，電子設(shè)備處于缺省狀態(tài)，使得該電子設(shè)備與已有的電子設(shè)備兼容。
8.如權(quán)利要求6的電子設(shè)備，其中的配置比特是RAM比特或單比特EPROM。
9.如權(quán)利要求6的電子設(shè)備，其中的另一功能電路在存儲(chǔ)在配置比特中的標(biāo)志等于1時(shí)被連接到第一引線。
10.如權(quán)利要求9的電子設(shè)備，當(dāng)配置比特中的標(biāo)志等于1時(shí)，兩個(gè)功能電路可同時(shí)工作。
11.如權(quán)利要求5的電子設(shè)備，該另一功能電路是定時(shí)振蕩器。
12.如權(quán)利要求1的電子設(shè)備，其中的多路復(fù)用器可把功能電路連接到電子設(shè)備上的任何輸入/輸出引線。
13.具有處理電路和可配置引線結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括(a)多個(gè)功能電路；(b)多條引線；以及(c)可把多個(gè)功能電路的任一個(gè)連接到多條引線中的任一條的交叉點(diǎn)開關(guān)。
14.如權(quán)利要求13的電子設(shè)備，還包括存儲(chǔ)標(biāo)志的配置寄存器，該標(biāo)志被傳送給交叉點(diǎn)開關(guān)，命令該交叉點(diǎn)開關(guān)把某一功能電路連接到某條引線。
15.如權(quán)利要求14的電子設(shè)備，其中的配置比特是多比特EPROM。
16.配置能夠以多種模式進(jìn)行操作的電子設(shè)備上的引線的方法，包括以下步驟(a)在一種模式下把一功能電路分配給第一引線作為缺省設(shè)定；以及(b)在另一種模式下把該功能電路重新分配給第二引線。
17.如權(quán)利要求16的方法，還包括在該另一種操作模式下把另一功能電路分配給第一引線，以便運(yùn)兩個(gè)功能電路能夠在該另一種操作模式下同時(shí)工作的步驟。
18.如權(quán)利要求16的方法，其中的重新分配步驟是在電子設(shè)備被初始編程時(shí)執(zhí)行的。
19.如權(quán)利要求16的方法，其中的重新分配步驟是在電子設(shè)備操作期間執(zhí)行的。
全文摘要
一種重新配置微控制器中的功能電路的引線分配的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括第一引線、第二引線和多路復(fù)用器。該多路復(fù)用器接收標(biāo)志,并在該標(biāo)志等于1時(shí)把該功能電路連接到第一引線,在該標(biāo)志等于0時(shí)把該功能電路連接到第二引線。還提供了與該多路復(fù)用器連接的、用來(lái)存儲(chǔ)該標(biāo)志的配置寄存器。第一引線可在標(biāo)志等于0時(shí)被連接到另一功能電路。這使兩個(gè)功能電路可同時(shí)工作。
文檔編號(hào)G06F15/76GK1276561SQ0011816
公開日2000年12月13日 申請(qǐng)日期2000年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月8日
發(fā)明者約瑟夫·W·特里斯, 愛(ài)德華·B·博爾斯, 羅德尼·德雷克 申請(qǐng)人:密克羅奇普技術(shù)公司