通用输入输出接口电路制造技术

本申请公开了一种通用输入输出接口电路，通用输入输出接口电路包括第一通道和连接端口，第一通道用于根据第一内部数据对连接端口提供输出信号，其特征在于，第一通道包括：控制模块，用于根据第一内部数据产生输出控制信号；驱动模块，用于根据模式选择信号和输出控制信号产生输出信号，输出信号的电平状态受控于输出控制信号，其中，驱动模块具有多种驱动模式，不同驱动模式对应的输出信号的电流强度和/或压摆率不同，模式选择信号用于选择多种驱动模式之一。本申请提供的通用输入输出接口电路，通过提供具有不同驱动能力或压摆率的多个驱动模式，使得通用输入输出接口电路能够适用于不同的应用场景。

General input / output interface circuit

The present application discloses a general input-output interface circuit, which comprises a first channel and a connection port for providing an output signal to the connection port according to the first internal data. The first channel is characterized in that the first channel comprises a control module for generating an output according to the first internal data. The level of the output signal is controlled by the output control signal. The driving module has a variety of driving modes, and the current intensity and/or swing ratio of the output signal corresponding to the different driving modes are different. The signal is used to select one of the various driving modes. The general input-output interface circuit provided in the present application can be applied to different application scenarios by providing a plurality of driving modes with different driving capacities or swing ratios.

【技术实现步骤摘要】
通用输入输出接口电路
本技术涉及集成电路领域，具体地，涉及一种通用输入输出接口电路。
技术介绍
通用输入输出接口(GeneralPurposeInputOutput,GPIO)电路被普遍应用于片上系统芯片(SystemOnChip,SOC)中，主要用于芯片内部信号和芯片外部信号之间的交换。GPIO电路通常用于将芯片内部提供的数据进行电平转换和驱动以产生对外的数据信号，和/或将来自芯片外部的数据进行电平转换得到能够被芯片识别的数据信号，同时，GPIO电路还提供使能控制、输入输出控制以及上拉下拉控制等功能。图1示出一种传统的GPIO电路的电路示意图。如图1所示，传统的GPIO电路100包括输出通道和输入通道。输出通道用于根据上拉使能信号REN、下拉使能信号N_OUT、驱动使能信号OE以及来自芯片的第一内部数据I_data产生输出信号，并将输出信号通过连接端口pad_IO输出至外部电路。输出通道通常包括前置驱动逻辑电路110、后置驱动功率管MP00和MN00、上拉电路120和下拉电路130。输入通道用于在连接端口pad_IO处接收外部输入信号，并对外部输入信号进行处理以得到能够被芯片识别的第二内部数据，输入通道通常包括电平转换器U0_h2l以将外部输入信号的电平(例如为3.3V)转换为能够被芯片识别的电平(例如将3.3V转换为1.2V)，输入通道还可以包括缓冲器以对外部输入信号进行缓冲。前置驱动逻辑电路110用于根据第一内部数据I_data和驱动使能信号OE产生用于控制后置驱动功率管MP00和MN00的输出控制信号。驱动使能信号OE用于控制输出通道提供推挽输出或三态输出，当驱动使能信号OE有效时，第一内部数据I_data用于决定连接端口pad_IO处的输出信号的电平状态是低电平还是高电平。前置驱动逻辑电路110中包括多个门电路U01至U06和多个电平转换器U0_l2h，多个电平转换器U0_l2h用于将由芯片内部提供的各信号(上拉使能信号REN、下拉使能信号N_OUT、驱动使能信号OE以及第一内部数据I_data等)的低压电平电压转换成能够被外部电路识别的高压电平电压(例如将1.2V转换成3.3V)。后置驱动功率管MP00和MN00用于根据前置驱动逻辑电路110提供的输出控制信号在连接端口pad_IO处提供输出信号。上拉电路120的开启和关闭受控于上拉使能信号REN。当上拉使能信号REN有效时，上拉电路120用于将输出信号上拉到高电平电源电压VDDA。下拉电路130的开启和关闭受控于下拉使能信号N_OUT。当下拉使能信号N_OUT有效时，下拉电路130用于将输出信号下拉到低电平电源电压VSSA，以在后置驱动功率管MP00和MN00均不输出时提供对连接端口pad_IO的下拉能力。后置驱动功率管MP00和MN00提供推挽输出的驱动能力越大，则连接端口pad_IO的充电放电能力越强，输出信号的翻转速度越快，从而GPIO电路100的工作频率越高。在一定的工作频率要求下，与连接端口pad_IO连接的外部负载电容越大，GPIO电路100所需的驱动能力就越强。然而GPIO电路100的驱动能力并不是越强越好：一方面，GPIO电路100的驱动能力越大，后置驱动功率管MP00和MN00的开关动作产生的瞬间电流就越大，这会给电源和地带来大的噪声干扰，影响芯片内部线路(特别是模拟线路)的性能指标，GPIO电路100的功耗也会增大；另一方面，GPIO电路100驱动能力的增大也会使连接端口pad_IO处的输出信号在切换时出现陡峭的波形，甚至出现尖峰，这会导致GPIO电路100对外的电磁干扰(ElectromagneticInterference,EMI)增大，特别是当GPIO电路100应用于对EMI指标要求高的场合(例如芯片附近有收音模块)的场合时，GPIO电路100产生的电磁干扰将会对整个电路系统带来致命的影响。图2a示出了GPIO接收的第一内部数据I_data的电压波形示意图。图2b至2e分别示出GPIO电路在理想情况下、在驱动能力过小的情况下、在压摆率过小的情况下以及在驱动能力或压摆率过大的情况下的输出信号Uout的电压波形示意图。其中，内部电源电压VDD是指芯片内部的高电平电压，外部的高电平电源电压VDDA是指能够内芯片外部电路识别的高电平电压。从图2c中可以看出，当GPIO电路的驱动能力过小时，输出信号来不及跟随第一内部数据I_data实现翻转，从而输出信号Uout的电压无法达到翻转阈值而导致GPIO电路的输出逻辑出现错误；从图2d中可以看出，当GPIO电路的压摆率过小时，输出信号Uout不能在很短的时间内达到外部的高电平电源电压VDDA，也不能在很短的时间内跟所第一内部数据I_data下降到低电平，从而会影响GPIO电路的响应速度；从图2e中可以看出，当GPIO电路的驱动能力过大时，输出信号Uout在翻转时会出现尖峰，从而会对接收该输出信号的外部电路产生大的电磁干扰。除了驱动能力的大小，压摆率也是影响GPIO电路应用的重要参数之一。压摆率用于衡量信号的翻转速度，通常压摆率是指单位时间里信号的电压升高幅度，例如方波信号的压摆率可以直观地理解为从波谷上升到波峰所需的时间。因此，需要一种新的适用于多种不同应用场景的通用输入输出接口电路。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术的目的是提供一种通用输入输出接口电路，通过提供具有不同驱动能力或压摆率的多个驱动模式，使得通用输入输出接口电路能够适用于不同的应用场景。本技术提供的通用输入输出接口电路，包括第一通道和连接端口，所述第一通道用于根据第一内部数据对所述连接端口提供输出信号，其特征在于，所述第一通道包括：控制模块，用于根据所述第一内部数据产生输出控制信号；驱动模块，与所述控制模块相连接，所述驱动模块用于根据模式选择信号和所述输出控制信号产生所述输出信号，所述输出信号的电平状态受控于所述输出控制信号，其中，所述驱动模块具有多种驱动模式，不同驱动模式对应的所述输出信号的电流强度和/或压摆率不同，所述模式选择信号用于选择所述多种驱动模式之一。优选地，所述模式选择信号包括第一模式选择信号和/或第二模式选择信号，所述第一模式选择信号用于控制所述输出信号的电流强度，所述第二模式选择信号用于控制所述输出信号的压摆率。优选地，所述输出控制信号包括第一输出控制信号和第二输出控制信号，当所述第一输出控制信号有效时，所述驱动模块提供具有第一电平状态的所述输出信号，当所述第二输出控制信号有效时，所述驱动模块提供具有第二电平状态的所述输出信号。优选地，所述驱动模块包括：主推挽电路，所述主推挽电路包括串联的主上拉管和主下拉管，所述主上拉管和所述主下拉管的公共端与所述连接端口相连，所述主上拉管的控制端受控于所述第一输出控制信号，所述主下拉管的控制端受控于所述第二输出控制信号。优选地，所述驱动模块还包括第一压摆率控制电路和第二压摆率控制电路，所述主上拉管的控制端通过所述第一压摆率控制电路接收所述第一输出控制信号，所述主下拉管的控制端通过所述第二压摆率控制电路接收所述第二输出控制信号，所述第一压摆率控制电路和所述第二压摆率控制信号受控于所述第二模式选择信号，以根据所述第二模式选择信号的不同电平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用输入输出接口电路，包括第一通道和连接端口，所述第一通道用于根据第一内部数据对所述连接端口提供输出信号，其特征在于，所述第一通道包括：控制模块，用于根据所述第一内部数据产生输出控制信号；驱动模块，与所述控制模块相连接，所述驱动模块用于根据模式选择信号和所述输出控制信号产生所述输出信号，所述输出信号的电平状态受控于所述输出控制信号，其中，所述驱动模块具有多种驱动模式，不同驱动模式对应的所述输出信号的电流强度和/或压摆率不同，所述模式选择信号用于选择所述多种驱动模式之一。

【技术特征摘要】
1.一种通用输入输出接口电路，包括第一通道和连接端口，所述第一通道用于根据第一内部数据对所述连接端口提供输出信号，其特征在于，所述第一通道包括：控制模块，用于根据所述第一内部数据产生输出控制信号；驱动模块，与所述控制模块相连接，所述驱动模块用于根据模式选择信号和所述输出控制信号产生所述输出信号，所述输出信号的电平状态受控于所述输出控制信号，其中，所述驱动模块具有多种驱动模式，不同驱动模式对应的所述输出信号的电流强度和/或压摆率不同，所述模式选择信号用于选择所述多种驱动模式之一。2.根据权利要求1所述的通用输入输出接口电路，其特征在于，所述模式选择信号包括第一模式选择信号和/或第二模式选择信号，所述第一模式选择信号用于控制所述输出信号的电流强度，所述第二模式选择信号用于控制所述输出信号的压摆率。3.根据权利要求2所述的通用输入输出接口电路，其特征在于，所述输出控制信号包括第一输出控制信号和第二输出控制信号，当所述第一输出控制信号有效时，所述驱动模块提供具有第一电平状态的所述输出信号，当所述第二输出控制信号有效时，所述驱动模块提供具有第二电平状态的所述输出信号。4.根据权利要求3所述的通用输入输出接口电路，其特征在于，所述驱动模块包括：主推挽电路，所述主推挽电路包括串联的主上拉管和主下拉管，所述主上拉管和所述主下拉管的公共端与所述连接端口相连，所述主上拉管的控制端受控于所述第一输出控制信号，所述主下拉管的控制端受控于所述第二输出控制信号。5.根据权利要求4所述的通用输入输出接口电路，其特征在于，所述驱动模块还包括第一压摆率控制电路和第二压摆率控制电路，所述主上拉管的控制端通过所述第一压摆率控制电路接收所述第一输出控制信号，所述主下拉管的控制端通过所述第二压摆率控制电路接收所述第二输出控制信号，所述第一压摆率控制电路和所述第二压摆率控制电路受控于所述第二模式选择信号，以根据所述第二模式选择信号的不同电平状态控制所述输出信号的压摆率。6.根据权利要求3或4所述的通用输入输出接口电路，其特征在于，所述驱动模块包括：多个可控上拉管，每个所述可控上拉管的第一端接收高电平电源电压，每个所述可控上拉管的第二端与所述连接端口相连；多个可控下拉管，每个所述可控下拉管的第一端接收低电平电源电压，每个所述可控下拉管的第二端与所述连接端口相连；以及模式控制电路，根据所述模式选择信号和所述输出控制信号产生多个第一开关信号和多个第二开关信号，并将所述多个第一开关信号分别提供至所述多个可控上拉管的控制端、将所述多个第二开关信号分别提供至所述多个可控下拉管的控制端。7.根据权利要求6所述的通用输入输出接口电路，其特征在于，当所述第一输出控制信号有效时，所述模式控制电路根据所述第一模式选择信号提供对应的所述多个第一开关信号，以分别控制所述多个可控上拉管的导通和关断，从而调节所述连接端口的上拉电流；当所述第二输出控制信号有效时，所述模式控制电路根据所述第一模式选择信号提供对应的所述多个第一开关信号，分别控制所述多个可控下拉管的导通和关断，从而调节所述连接端口的下拉电流。8.根据权利要求7所述的通用输入输出接口电路，其特征在于，当所述第一输出控制信号有效时，所述模式控制电路根据所述第二模式选择信号调节对应的所述多个第一开关信号，以分别控制所述多个可控上拉管的开关速度，从而调节所述输出信号的压摆率；当所述第二输出控制信号有效时，所述模式控制电路根据所述第二模式选择信号调节对应的所述多个第一开关信号，以分别控制所述多个可控下拉管的开关速度，从而调节所述输出信号的压摆率。9.根据权利要求6所述的通用输入输出接口电路，其特征在于，所述多个可控上拉管中的每两个所述可控上拉管的尺寸参数相同或不同，以提供相同或不同的导通电流，所述多个可控下拉管中的每两个所述可控下拉管的尺寸参数相同或不同，以提供相同或不同的导通电流。10.根据权利要求9所述通用输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞峰，张和平，郑卫卫，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33