实现微控制器可配置性的方法和可配置的微控制器技术

一种可低成本地实现微控制器的电路功能可配置的方法，微控制器包括中央处理单元、数据存储器、程序存储器、输入／输出端口和定时器，包含下列步骤：确定所需配置的硬件电路的功能；以及在程序存储器内存储应用程序和子程序，子程序用于实现所需配置的硬件电路的功能并且可被应用程序调用。按照本发明专利技术，以实现硬件电路功能的子程序来替代集成在微控制器内的硬件电路，降低了微控制器的设计难度和制造成本。此外，由于通过软件升级即可扩展和改变微控制器的功能，因此与在微控制器内集成硬件电路的方式相比，在可扩展性和开发的便利性方面具有明显的优势。还有，本发明专利技术利用子程序来实现硬件电路的功能可以充分挖掘处理器的计算资源，从而进一步提高系统的性价比。

Method for realizing configuration of microcontroller and configurable microcontroller

A low cost method for local circuit function of micro controller can be configured, the micro controller comprises a central processing unit, data memory and program memory, input / output port and a timer, comprising the following steps: determining the hardware circuit of the required configuration function; and in the program memory storage application program and subroutine, subroutine for the hardware circuit to achieve the required configuration and the function can be called application. In accordance with the present invention, a hardware circuit integrated with the microcontroller is replaced by a subroutine to realize the function of the hardware circuit, thereby reducing the design difficulty and manufacturing cost of the microcontroller. In addition, due to the software upgrade to expand and change the function of the micro controller, so compared with the integrated hardware circuit in micro controller, has obvious advantages in convenience, scalability and development. Furthermore, the invention realizes the function of the hardware circuit by using subroutines so as to fully tap the computing resources of the processor, thereby further improving the cost performance of the system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微控制器，特别涉及一种低成本实现微控制器电路 功能可配置性的方法和一种可配置的纟效控制器。
技术介绍
与通用微处理器不同，微控制器是一种更为强调自足性(即尽 量少用外接硬件)和性价比的微处理器，其通常将只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、中央处理单元(CPU)、定时 器和I/O端口等单元集成在一块芯片内，以满足不同场合下的应用 需求。有关微控制器的结构和工作原理已有诸多描述，例如可参见《8051孩乏控制器教程》(第3版)(清华大学出版社2005年12月 1日出版)，该文献在此以全文引用方式包含在本文中。为了进一步减少凝:控制器所需的外接硬件，人们尝试将一些数 字电路单元和模拟电路单元也集成到微控制器芯片内。附图说明图1示出了 一种典型的集成了数字电路和模拟电路的微控制器芯片的架构图。 如图l所示，该微控制器包括内核、数字系统、模拟系统和系统资 源，而可配置的全局总线资源可将所有的器件资源组合成为一个完 整的定制系统。内核作为处理引擎，包含用于存储数据的静态随机存储器 (SRAM)、中断控制、时钟资源(包括内部主晶体振荡器(IMO) 和内部低速晶体振荡器(ILO))和中央处理单元核。数字系统包含若干可配置的数字逻辑电路单元，它们可以独立 或以組合方式构成各种外部设备，例如I2C接口、 SPI接口、通用 异步收发器(UART)和脉沖宽度调制(PWM)电路等。上述数字 逻辑电路单元可以可编程方式经由全局总线与通用10端口相连， 由此实现任一信号在任一 引脚上的输入和输出。模拟系统包括若干可配置的模拟电路单元，它们可以生成各种 复杂的模拟信号流以实现各种模拟类外部设备的功能，例如模数转 换器和电压比较器等。上述模拟电路单元同样也可以由可编程方式经由全局总线与通用IO端口相连，由此实现任一信号在任一引脚上的输入和输出。系统资源提供了诸多的附加功能，例如可提升数字系统灵活性的数字时钟、可实现I2C主、从和多主通讯的12C功能、向微控制 器内的其它单元提供电压基准的内部电压基准、可产生高于电池电 压的工作电压的开关充电泵(switch mode pump )以及得到中央处 理单元核支持的各种系统复位功能。有关图1所示微控制器的详细描述可参见位于美国加利福尼亚 州的赛普雷斯半导体有限公司(Cypress Semiconductor Corp.)提供 的型号为CY8C21234的微控制器芯片的产品数据表(datasheet)， 该文件作为参考文献在此以全文引用方式包含在本文中。然而，模拟电路和数字电路在一块芯片上的混成以及集成度的 提高将加大芯片的设计难度并且增加微控制器的制造成本，因此不利于微控制器性价比的提高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种低成本实现微控制器电路功能 可配置性的方法。本专利技术的另外一个目的是提供一种可配置的微:控制器，其可低 成本地实现电路功能的配置。按照本专利技术的一个方面，提出了一种实现微控制器可配置性的 方法，所述微控制器包括中央处理单元、数据存储器、程序存储器、 输A/输出端口和定时器，该方法包含下列步骤确定所需配置的石更件电路的功能；以及在所述程序存储器内存储应用程序和子程序，所述子程序用于 实现所需配置的硬件电路的功能并且可被所述应用程序调用。优选地，在上述方法中，所述应用程序用C语言编写，所述子 程序用汇编语言编写，并且所述应用程序以函数调用的方式调用所 述子程序。优选地，在上述方法中，所述应用程序和子程序是可更新的。 更好地，所述应用程序和子程序通过系统可编程或应用可编程方式 更新。优选地，在上述方法中，所述子程序以加密保护的形式存储在5所述程序存储器内。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种可配置的纟敖控制器，包括中央处理单元、数据存储器、程序存储器、输入/输出端口和定 时器，其中，所述程序存储器内存储多个子程序，所述子程序用于 实现硬件电路的功能并且可被由所述中央处理单元执行的应用程 序调用。优选地，在上述微控制器中，所述硬件电路为输入输出设备接 口。更好地，所述输入输出设备接口为液晶显示器并行接口电路、 发光二极管数码管接口电路、电容式感应键接口电路或键盘接口电 路中的至少一种。优选地，在上述微控制器中，所述硬件电路为通信接口。更好 地，所述通信接口为通用异步收发器、12C接口电路、SPI接口电 路和单总线接口电路中的至少一种。优选地，在上述微控制器中，所述硬件电路为脉沖宽度调制电 路、数模/模数转换器、电压比较电路、温度测量电路中的至少一种。优选地，在上述微控制器中，所述数据存储器为随机存取存储 器，所述程序存储器为只读存储器或快闪存储器。优选地，在上述微控制器中，所述微控制器基于哈佛架构。优选地，在上述微控制器中，所述微控制器基于冯*诺依曼架构。优选地，在上述^f敬控制器中，所述程序存储器包括多个快速存 储器，其中两个分别用于存储引导程序和所述子程序。更好地，所 述引导程序支持系统可编程或应用可编程功能。或者更好地，存储 所述子程序的快速存储器是受加密保护的。优选地，在上述微控制器中，所述程序存储器包括一个划分为 多个区域的快闪存储器，引导程序和所述子程序被存储在不同的所 述区域内。按照本专利技术的实施例，将实现硬件电路功能的子程序来替代集 成在微控制器内的数字和模拟电路，因此降低了微控制器的设计难 度和制造成本。此外，由于通过软件升级即可扩展和改变微控制器 的功能，因此与在《敖控制器内集成硬件电路的方式相比，在可扩展 性和开发的便利性方面具有明显的优势。还有，随着处理器性能的 不断提高，其计算能力变得越来越强大，本专利技术的实施例利用软件 程序来实现硬件电路的功能可以充分挖掘处理器的计算资源，从而6进一步提高系统的性价比。附图简述本专利技术的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图包括图1示出了一种典型的集成了数字电路和模拟电路的微控制器的架构图。图2示出了按照本专利技术一个实施例的可配置的微控制器的功能框图。图3a和3b示出了图2所示微控制器的存储器的组织形式。图4示出了在图2所示微控制器内运行的软件的分层模型。图5为虚拟硬件子程序的调用过程示意图。图6示出来利用虚拟硬件子程序来实现脉沖宽度调制电路功能的模型框图。图7a和7b示出来利用虚拟硬件子程序来实现I2C接口电路功能的模型框图，其中，图7a示出的是微控制器作为主设备的情形，图7b示出的是微控制器作为从设备的情形。图8为利用虚拟硬件子程序来实现通用异步收发器电路功能的才莫型框图。图9a和9b分别示出了利用虚拟硬件子程序实现数模转换功能和模数转换功能的才莫型框图。图10示出了利用虚拟硬件子程序实现温度测量功能的模型框图。图11示出了利用虚拟硬件子程序实现电容式感应键捕获功能的模型框图。图12a和12b示出了利用虚拟硬件子程序实现键盘键值读取功能的模型框图。图13示出了利用虚拟硬件子程序实现液晶显示器接口功能的模型框图。具体实施例方式在以下的详细讨论中，借助文字描述和附图来阐述本专利技术的各个不同方面，这些方面仅以示意性例子的方式给出，并且可以是本7专利技术一个或者多个示范性实施例。对于本领域中的技术人员来说，在不背离本专利技术的精神或范围的前提下，可以以各种不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现微控制器可配置性的方法，所述微控制器包括中央处理单元、数据存储器、程序存储器、输入／输出端口和定时器，其特征在于，包含下列步骤：　确定所需配置的硬件电路的功能；以及　在所述程序存储器内存储应用程序和子程序，所述子程序用于 实现所需配置的硬件电路的功能并且可被所述应用程序调用。

【技术特征摘要】
1、一种实现微控制器可配置性的方法，所述微控制器包括中央处理单元、数据存储器、程序存储器、输入/输出端口和定时器，其特征在于，包含下列步骤确定所需配置的硬件电路的功能；以及在所述程序存储器内存储应用程序和子程序，所述子程序用于实现所需配置的硬件电路的功能并且可被所述应用程序调用。2、 如权利要求1所述的方法，其中，所述应用程序用C语言 编写，所述子程序用汇编语言编写，并且所述应用程序以函数调用 的方式调用所述子程序。3、 如权利要求1所述的方法，所述应用程序和子程序是可更新的。4、 如权利要求3所述的方法，所述应用程序和子程序通过系统 可编^E或应用可编^i方式更新。5、 如权利要求1所述的方法，所述子程序以加密保护的形式存 储在所述程序存储器内。6、 一种可配置的微:控制器，包括中央处理单元、数据存储器、 程序存储器、输7v/输出端口和定时器，其特征在于，所述程序存储 器内存储多个子程序，所述子程序用于实现硬件电路的功能并且可 被由所述中央处理单元执行的应用程序调用。7、 如权利要求6所述的^:控制器，其中，所述硬件电路为输入 输出设备接口。8、 如权利要求7所述的微控制器，其中，所述输入输出设备接 口为液晶显示器并行接口电路、发光二极管数码管接口电路、电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵依军，
申请(专利权)人：上海普芯达电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]