專利名稱：現(xiàn)場可編程多功能soc數(shù)字處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芯片設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及可編程多功能soc數(shù)字處理器設(shè)計技術(shù) ■背景技術(shù)隨著科學(xué)的發(fā)展，信息家電的概念逐漸深入人心，帶有微處理器的家電產(chǎn)品在人們的R 常生活中扮演著越來越重要的角色。在傳統(tǒng)的帶有溫度控制的家電產(chǎn)品的應(yīng)用中，通常使用 微控制器(Micro Control Unit,簡稱"MCU")作為主控芯片，通過MCL感知外界的各種參 數(shù)，例如溫度、位置、按鍵等信息，再根據(jù)這些信息做出一定的顯示和判斷。在基于微控制 器的產(chǎn)品的開發(fā)中，對軟件編程人員有較高的要求，不但要對芯片的硬件特性有深入的理解， 還需要針對每一款不同型號的微控制器掌握其不同的指令系統(tǒng)。問時軟件編程人員的水平和 經(jīng)驗也會影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性，從而帶來--個缺點就是往往產(chǎn)品的丌發(fā)周期過長。隨著功能的 增加，微控制器的價格也會隨之增加，成本較高。使用微控制器的諸多劣勢，給專用集成電路(Application-Specific Integrated Circuit,簡稱"ASIC")的丌發(fā)帶來很大的前景。設(shè)計專用集成電路來實現(xiàn)特定的功能，在 保證數(shù)量時，大批的流片可以極大地降低單位成本。專用集成電路的設(shè)計往往是針對某一款 特定的產(chǎn)品，其適用范圍存在著一定的局限性，不利于在其它領(lǐng)域甚至其它產(chǎn)品上的移植。為了使得主控芯片具有更加寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域，我們可以選擇現(xiàn)場可編程邏輯陣列(Field Programmable Logic Array,簡稱"FPGA")來實現(xiàn)這樣的功能，即通過外部配置的方式將各 種參數(shù)加載到FPGA內(nèi)部，使其能針對特定的應(yīng)用頭'現(xiàn)特定的功能。FPGA在數(shù)字控制領(lǐng)域有 著獨特的地位，但是它不能直接感受外界模擬量的變化，需要外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog toDigital Converter,簡稱"ADC")的配合，這也在無形中也增加了成本。另外FPGA的丌發(fā) 需要技術(shù)強硬的集成電路(Integrated Circuit,簡稱"1C")設(shè)計入員，lj前國內(nèi)這方面的 人員短缺，也給實現(xiàn)帶來了一定的困難。 ■發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種可以在多種加熱型家電上通用的、可現(xiàn)場編 程的、多功能數(shù)字處理芯片的設(shè)計方法，使之能夠適用于加熱型家電應(yīng)用領(lǐng)域，避免傳統(tǒng)的 基于MCU、 ASIC以及FPGA產(chǎn)品固有的缺陷，給相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)人員帶來便利，而且系統(tǒng)的成 本較低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種現(xiàn)場可編程多功能數(shù)字處理器，包含 信號輸入接口，既可以感知外部的模擬信號，又可以直接獲取外界的數(shù)字信號，外部的 模擬信號通過芯片內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。信號輸入接口提供數(shù)字化的輸出/士 M. 1曰巧。編程接口用于接收用戶的設(shè)定的配置文件，并將其燒寫到處理器內(nèi)部的存儲器中。 配置單元用來從存儲器中讀取用戶的配置文件，并根據(jù)用戶的需要加載到不同的功能邏 輯模塊中。連接到所述配置單元功能邏輯模塊主要完成具體的功能邏輯，針對不同的應(yīng)用，處理器 內(nèi)部有不同的功能邏輯模塊。功能邏輯模塊的輸出直接提供給用戶接口 。 連接到所說功能邏輯模塊的控制模塊用來控制芯片內(nèi)部系統(tǒng)的工作。輸出用戶接口用來輸出顯示和控制信號，將處理器的結(jié)果輸出至外部顯示并控制外界部該芯片是一款集數(shù)字、模擬、用戶界面為一體的系統(tǒng)級芯片。其概念是許創(chuàng)型的。 ■


圖1是本發(fā)明應(yīng)用操作的方框圖，將它用于多種加熱型家電產(chǎn)品的丌發(fā)中； 圖2是本發(fā)明實現(xiàn)的內(nèi)部方框圖，將它用于加熱型家電產(chǎn)品的控制電路中。 ■具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一歩地詳 細(xì)描述。參照附圖，在圖1中可以看出，設(shè)計丌發(fā)人員在進(jìn)行加熱型家電產(chǎn)品開發(fā)時，只需要通 過在運行于個人計算機(PC)上的應(yīng)用程序選擇處理器的應(yīng)用場合，溫度范圍等參數(shù)，就可 以經(jīng)過編程接口將配置文件下載到處理器內(nèi)部的存儲器當(dāng)中，使得數(shù)字處理器具備了在特定 產(chǎn)品上使用的特定的功能。PC上應(yīng)用程序提供友好的用戶界面，使得設(shè)計開發(fā)人員的工作變 得尤為簡單，只需要選擇相應(yīng)的應(yīng)用，填寫常用的參數(shù)就可以完成操作，省卻了編寫代碼的煩惱，大大提高了工作效率，縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期。圖2是本發(fā)明實現(xiàn)的框圖，外界的變化量通過傳感器山多通道的信號輸入接口輸入到數(shù) 字處理器內(nèi)部，各種傳感器的輸出既包括模擬變化量也包括數(shù)字變化量，對于數(shù)字形式變化 的信號，可以直接存放到數(shù)字處理器內(nèi)部的存儲器上供其讀取。而對于模擬變化量則需要通 過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。在本發(fā)明中集成了內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以完成轉(zhuǎn)換的 功能。配置文件通過編程接口加載到處理器內(nèi)部的存儲器中。在存儲器當(dāng)中開辟一塊區(qū)域?qū)?門用來存放此類的可變參量。包括芯片的應(yīng)用場合、外界可感知的信息類型、各類信息的變 化范圍等參數(shù)。配置單元和控制模塊是本發(fā)明中的重要組成部分，對于用戶設(shè)置的配置文件，由配置單元決定選擇將配置文件中參數(shù)傳遞給哪個邏輯功能模塊，所有的這^操作都在控制 模塊的控制時序下進(jìn)行。功能邏輯單元是本發(fā)明的核心，在本發(fā)明中，針對不同的應(yīng)用，設(shè) 計了多個不同的功能邏輯單元。每個功能邏輯單元完成一個產(chǎn)品的功能，包括按鍵的識別、 對外界變化量的處理、處理結(jié)果的輸出顯示、對外的控制邏輯等。在功能邏輯單元中集成了 液晶顯示屏(LCD)的控制功能，處理結(jié)果以及過程量都可以的LCD上顯示。所有的輸出都在 控制模塊的統(tǒng)一時序下有用戶接口輸出。雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例，已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利 要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種數(shù)字處理器，其特征在于，包含數(shù)字處理器具有內(nèi)部的振蕩器，用于產(chǎn)生時序，供其它邏輯模塊使用。具有接受輸入信號的功能，在數(shù)字處理器內(nèi)部集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以采樣外界的模擬量并將其數(shù)字化，采樣結(jié)果保存于數(shù)字處理器內(nèi)的存儲器中。數(shù)字處理器內(nèi)部帶有存儲單元，存儲單元中存放著用戶輸入的配置文件以及外界傳感器的輸入信號。在數(shù)字處理器內(nèi)部集成配置單元，可以從存儲器中讀取配置文件，并根據(jù)配置文件的內(nèi)容，將參數(shù)載入特定的邏輯功能單元。數(shù)字處理器具有輸出接口，輸出信息主要是處理的結(jié)果顯示，對外的控制信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值處理器，其特征在于，具有現(xiàn)場可編程能力。數(shù)字處理器 內(nèi)部具有編程接口，可用個人計算機(PC)上的應(yīng)用軟件來對處理器進(jìn)行配置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值處理器，其特征在于，具有多種功能。在處理器內(nèi)部具有 多個邏輯功能單元，每個邏輯功能單元對應(yīng)于一種應(yīng)用。根據(jù)用戶配置的不同，可以適用于 多種產(chǎn)品，具有多種功能。
4、 一種用于加熱型電器的數(shù)字處理器數(shù)字處理器內(nèi)部具有內(nèi)部的振蕩器，用以產(chǎn)生時序，供處理器內(nèi)部的其它邏輯模塊使用。 具有接受輸入信號的功能，在數(shù)字處理器內(nèi)部集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以采樣外界的模擬量并將其數(shù)字化，采樣結(jié)果保存于數(shù)字處理器內(nèi)的存儲器中。這些模擬變化量包括溫度信息，數(shù)字變化量是加熱電器的位置、用戶的按鍵信息。數(shù)字處理器內(nèi)部帶有存儲單元，存儲單元中存放著用戶輸入的配置文件以及外界傳感器 的輸入信號。在數(shù)字處理器內(nèi)部集成配置單元，可以從存儲器中讀取配置文件，并根據(jù)配置文件的內(nèi) 容，將參數(shù)載入特定加熱型家電的邏輯功能單元。數(shù)字處理器具有輸出接口，輸出信息包括結(jié)果顯示，對外的控制信號。處理的結(jié)果及中 間的過程量通過液品顯示器(LCD)呈現(xiàn)，對外的控制信號包括加熱控制開關(guān)、水泵開關(guān)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)值處理器，其特征在于，具有現(xiàn)場Bj編程能力。數(shù)字處理器 內(nèi)部具有編程接口，可以用個人計算機(PC)上的應(yīng)用軟件來對處理器進(jìn)行配置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)值處理器，其特征在于，具有多種功能。在處理器內(nèi)部具有 多個邏輯功能單元，每個邏輯功能單元對應(yīng)于一種應(yīng)用。根據(jù)用戶配置的不同，可以適用于 多種產(chǎn)品，具有多種功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種現(xiàn)場可編程多功能數(shù)字處理器的設(shè)計實現(xiàn)方法，主要適用于加熱型家電領(lǐng)域。它由信號輸入接口、編程接口、配置單元、邏輯功能模塊、控制模塊和輸出用戶接口幾個部分組成。外界的變化量通過傳感器由多通道的信號輸入接口輸入到數(shù)字處理器內(nèi)部。配置文件通過編程接口加載到處理器內(nèi)部的存儲器當(dāng)中。對于用戶設(shè)置的配置文件，由配置單元決定選擇將配置文件中參數(shù)傳遞給哪個邏輯功能模塊。針對不同的應(yīng)用，處理器中集成了多個不同的功能邏輯單元。每個功能邏輯單元完成一個產(chǎn)品的功能，包括按鍵的識別、對外界變化量的處理、處理結(jié)果的輸出顯示、對外的控制邏輯等。避免傳統(tǒng)應(yīng)用的固有缺陷，給相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)人員帶來便利，降低成本。該芯片為數(shù)模混合型芯片，其概念為首創(chuàng)型的。
文檔編號G05B19/04GK101241356SQ20071003719
公開日2008年8月13日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者姜熙君, 卿 徐, 王世虎, 鋼 薛 申請人:碩微科技(上海)有限公司