專利名稱：二合一嵌入式cpu芯片的制作方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域此發(fā)明屬于“電子信息”-“微電子技術(shù)”-“集成電路產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)”技術(shù)領(lǐng)域中的CPU，DSP和嵌入式CPU，嵌入式DSP部份。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的方法是在CPU上運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，然后通過操作系統(tǒng)進(jìn)行多個(gè)任務(wù)切換(TimeSharing Multitask)。一個(gè)操作系統(tǒng)通常要占取CPU的MIPS和內(nèi)存，而且實(shí)時(shí)切換的時(shí)間單位比較大，對(duì)一些有實(shí)時(shí)需求的工作不適合。目前很多解決方案使用CPU核+DSP核來分別處理CPU軟件和DSP軟件。這個(gè)方案雖然避免了以上問題，但是增加了電路的成本。

發(fā)明內(nèi)容
傳統(tǒng)的CPU從一個(gè)程序ROM取指令，然后進(jìn)行流水或者非流水運(yùn)行。如果運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，則需要操作系統(tǒng)來進(jìn)行任務(wù)切換。我們的CPU可以通過TDM(Time Devision Multiplex)的方式，分別從兩個(gè)不同的程序ROM分別取指令執(zhí)行。我們的新型集成電路通過中斷的方式，非常簡(jiǎn)明地，快速地進(jìn)行CPU資源分享，從而可以同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)或者更多的軟件，達(dá)到了CPU核+DSP核的效果，但是由于只是一個(gè)CPU核，所以成本低于真正的CPU核+DSP核的方案。我們的發(fā)明電路通過二合一的方式，用一個(gè)CPU核同時(shí)處理MCU和DSP軟件。由于我們的處理核心是個(gè)CPU核，所以面積幾乎是CPU核+DSP核的一半，所以成本大大降低。在同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品中最領(lǐng)先。
有益效果通過二合一的方式，用一個(gè)CPU核同時(shí)處理MCU和DSP軟件。由于我們的處理核心是個(gè)CPU核，所以面積幾乎是CPU核+DSP核的一半，所以成本大大降低。這種二合一的處理方式和傳統(tǒng)的通過操作系統(tǒng)完成任務(wù)切換的方式相比有以下幾點(diǎn)好處о不需要任何操作系統(tǒng)，所以沒有運(yùn)行操作系統(tǒng)所導(dǎo)致的MIPS的浪費(fèi)，任務(wù)切換時(shí)的復(fù)雜。所以非常實(shí)用，簡(jiǎn)單。
о任務(wù)切換的單位非常小，這對(duì)所有的實(shí)時(shí)任務(wù)都是非常有益處的。MicroDSP的任務(wù)切換單位為一個(gè)時(shí)鐘，但是操作系統(tǒng)的切換單位相對(duì)之下則是非常大的。
о沒有象儲(chǔ)存操作系統(tǒng)的內(nèi)存浪費(fèi)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是CPU集成電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是軟件運(yùn)行步驟圖。
圖3是傳統(tǒng)的CPU+DSP結(jié)構(gòu)圖。
圖4是此發(fā)明的二合一CPU集成電路結(jié)構(gòu)圖。
在圖1中，此芯片采用32位(16位兼容)的CPU結(jié)構(gòu)，可以在處理32位CPU軟件的同時(shí)處理復(fù)雜的DSP運(yùn)算。此芯片可以通過IO口讀外掛CPU軟件和DSP軟件，然后同時(shí)執(zhí)行。CPU軟件可以運(yùn)用時(shí)鐘來產(chǎn)生中斷，運(yùn)用IO口實(shí)現(xiàn)各種控制功能，還可以利用UART接口和外在MCU進(jìn)行通話。PWM模塊又叫(Pulse Width Modulation)，是用數(shù)字的方式將數(shù)字格式的語音轉(zhuǎn)變成模擬(DAC)，然后驅(qū)動(dòng)喇叭播放聲音。一共有2.5萬門，所以芯片面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在同類性能的產(chǎn)品。芯片具有3組16位可編程IO，所以控制功能比較好。內(nèi)部配置了8Kbyte SRAM和48Kbyte的程序ROM，還有多模式的省電功能，非常適合于電池操作的電子產(chǎn)品。再具體的技術(shù)介紹可以參照Datasheet(產(chǎn)品說明書)。這里的32位MCU+DSP模塊是此項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)。
在圖2里，傳統(tǒng)的CPU從一個(gè)程序ROM取指令，然后進(jìn)行流水或者非流水運(yùn)行。如果運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，則需要操作系統(tǒng)來進(jìn)行任務(wù)切換。我們的CPU可以通過TDM(Time Devision Multiplex)的方式，分別從兩個(gè)不同的程序ROM分別取指令執(zhí)行。如以下圖所示，目前我們主要同時(shí)處理的兩個(gè)軟件是MCU應(yīng)用軟件和DSP語音編解碼軟件。有很少量的電路需要做單獨(dú)兩套，比如Status Register。通常的CPU核只有一組。但是同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)軟件空間會(huì)有沖突，所以需要兩組。
圖3是個(gè)傳統(tǒng)的CPU+DSP結(jié)構(gòu)。我們的發(fā)明(圖4)用一個(gè)CPU核同時(shí)處理MCU和DSP軟件(注釋此CPU帶有乘加器，所以非常適合DSP應(yīng)用)。MIPS綽綽有余。由于我們的處理核心是個(gè)CPU核，所以面積幾乎是CPU核+DSP核的一半，所以成本大大降低。在同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品中最領(lǐng)先。
具體實(shí)施例方式
通過芯片設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的方式，將此發(fā)明做成芯片。
傳統(tǒng)的CPU從一個(gè)程序ROM取指令，然后進(jìn)行流水或者非流水運(yùn)行。如果運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，則需要操作系統(tǒng)來進(jìn)行任務(wù)切換。我們的CPU可以通過TDM(Time Devision Multiplex)的方式，分別從兩個(gè)不同的程序ROM分別取指令執(zhí)行。如以下圖所示，目前我們主要同時(shí)處理的兩個(gè)軟件是MCU應(yīng)用軟件和DSP語音編解碼軟件。有很少量的電路需要做單獨(dú)兩套，比如Status Register。通常的CPU核只有一組。但是同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)軟件空間會(huì)有沖突，所以需要兩組。這里的Selection模塊的功能主要有以下幾點(diǎn)о以時(shí)鐘(Clock)為單位，實(shí)施16個(gè)單位為一個(gè)周期。
о單獨(dú)指定每個(gè)周期為是從MCU ROM取指令還是從DSP ROM取指令。
權(quán)利要求
1.用帶有一個(gè)CPU核的芯片通過資源分配的形式同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)軟件。
2.用帶有一個(gè)CPU核的芯片通過資源分配的形式同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)以上軟件。
3.用帶有一個(gè)DSP核的芯片通過資源分配的形式同時(shí)運(yùn)行任何兩個(gè)軟件。
4.用帶有一個(gè)DSP核的芯片通過資源分配的形式同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)以上軟件。
全文摘要
二合一嵌入式CPU芯片屬于“電子信息”—“微電子技術(shù)”—“集成電路產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)”技術(shù)領(lǐng)域中的CPU，DSP和嵌入式CPU，嵌入式DSP部分。我們的CPU可以通過TDM(Time Devision Multiplex)的方式，分別從兩個(gè)不同的程序ROM分別取指令執(zhí)行。我們的新型集成電路通過中斷的方式，非常簡(jiǎn)明地，快速地進(jìn)行CPU資源分享，從而可以同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)或者更多的軟件，達(dá)到了CPU核+DSP核的效果，但是由于只是一個(gè)CPU核，所以成本低于真正的CPU核+DSP核的方案。我們的發(fā)明電路通過二合一的方式，用一個(gè)CPU核同時(shí)處理MCU和DSP軟件。由于我們的處理核心是個(gè)CPU核，所以面積幾乎是CPU核+DSP核的一半，所以成本大大降低。
文檔編號(hào)G06F9/50GK1722083SQ20041004808
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者金大壯 申請(qǐng)人:北京希格瑪晶華微電子有限公司