專利名稱：單片機(jī)復(fù)位配置裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
單片機(jī)復(fù)位配置裝置技術(shù)領(lǐng)域單片機(jī)復(fù)位配置裝置涉及Freescale PowerPC500系列單片機(jī)的復(fù)位配置，屬于單片機(jī)的 復(fù)位配置裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
單片機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用十分普遍。隨著SoC技術(shù)的發(fā)展和單片機(jī)集成度以及性能的 不斷提高，現(xiàn)代的單片機(jī)的內(nèi)部模塊和相應(yīng)的配置選項(xiàng)越來越多。單片機(jī)的復(fù)位配置通常是在單片機(jī)復(fù)位過程中完成的。通過該配置，單片機(jī)可以工作在 不同的工作模式或運(yùn)行狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)啟動配置，必須在指定的引腳加相應(yīng)的邏輯電平，完 成一系列配置的組合。這一過程通過跳線或撥片開關(guān)實(shí)現(xiàn)。PowerPC500系列單片機(jī)是Freescale公司于近年推出的一系列新型單片機(jī)，主要包括 MPC555、 MPC561、 MPC563、 MPC564、 MPC565、 MPC566等單片機(jī)。該系列單片機(jī)分別集成了不 同大小的RAM、 Flash Rom存儲器和諸如AD、 CAN、 TPU、 MIOS、 QSM等周邊模塊，特別適合于 汽車電子、汽車動力系統(tǒng)控制或者其他類似相關(guān)工業(yè)現(xiàn)場控制等領(lǐng)域。PowerPC500系列單片機(jī)提供的三種配置方式，分別為外部數(shù)據(jù)總線引腳配置、內(nèi)部FLASH 寄存器配置、內(nèi)部常數(shù)配置。其中，內(nèi)部常數(shù)配置的靈活性較差， 一般用于配置較少的默認(rèn) 場合；內(nèi)部FLASH配置對額外的硬件要求最少，但是每次改動都需要燒寫內(nèi)部FLASH。因此 最常用的配置方式是從數(shù)據(jù)總線DATA[0:31]讀取配置信號，該配置信號由撥片開關(guān)的狀態(tài)提 供，僅在復(fù)位狀態(tài)冊ESET有效時通過鎖存器加在數(shù)據(jù)總線引腳上。PowerPC500系列單片機(jī)提供24個啟動配置選項(xiàng)，如果采用上述控制方法，至少需要3 個8位撥片開關(guān)和3個八位鎖存器器件(如74LS573)。如果考慮上拉，還需要電阻排。由此 可見，采用傳統(tǒng)的配置方案將增加元件的個數(shù)，增加電路板的面積，電路的復(fù)雜程度高。為了解決上述問題，某些方案采用在PowerPC500系列單片機(jī)外部使用復(fù)雜可編程邏輯編 輯器CPLD作為單片機(jī)的復(fù)位配置裝置，但是這樣設(shè)計(jì)還存在以下的不足(1) 復(fù)雜可編程邏輯編輯器價格昂貴，大大增加產(chǎn)品成本。(2) 復(fù)雜可編程邏輯編輯器需要使用VHDL語言進(jìn)行編程，且需要專用軟件進(jìn)行邏輯時序等設(shè)計(jì)，編程操作復(fù)雜，難度較大。(3) 復(fù)雜可編程邏輯編輯器無法對單片機(jī)復(fù)位時電源供給情況進(jìn)行檢測，在某些上電 延緩的情況下會導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位配置不正確。
隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展， 一些低價高質(zhì)簡單結(jié)構(gòu)的單片機(jī)被應(yīng)用到越來越多的場合 中，這些單片機(jī)價格低廉，功能豐富，支持C語言編程，開發(fā)工具簡單，且能在苛刻的工業(yè)、 汽車等惡劣環(huán)境下工作，十分適用于代替復(fù)雜可編程邏輯編輯器進(jìn)行小型數(shù)字邏輯電路的設(shè) 計(jì)。不但降低了成本，而且改善了幵發(fā)環(huán)境，降級了開發(fā)難度。由于單片機(jī)內(nèi)集成了模數(shù)轉(zhuǎn) 換功能，還能夠?qū)ι想姀?fù)位電源供給情況進(jìn)行監(jiān)控檢測，根據(jù)復(fù)位電壓正確配置復(fù)位電路， 提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有配置電路存在的硬件電路復(fù)雜和昂貴的缺點(diǎn)，在不犧牲配 置靈活性的前提下，簡化了單片機(jī)的配置方式，降低了硬件成本和硬件設(shè)計(jì)的工作量。 一種單片機(jī)復(fù)位配置裝置，其特征在于，它含有一塊8位低價配置單片機(jī)，所述低價配置單片機(jī)的輸入輸出引腳與PowerPC500系 列單片機(jī)的配置引腳相連，其模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與PowerPC500系列單片機(jī)電源供給相連，通過對 所述低價配置單片機(jī)進(jìn)行編程，使其在PowerPC500系列單片機(jī)啟動時，檢測復(fù)位電平是否達(dá) 到復(fù)位要求，在PowerPC500系列單片機(jī)的對應(yīng)引腳上輸出相應(yīng)的邏輯電平，實(shí)現(xiàn)PowerPC500 系列單片機(jī)的正確啟動配置。所述低價配置單片機(jī)的型號為ATmegal6L，所述PowerPC500系列單片機(jī)的型號為MPC555、 MPC561、 MPC563、 MPC564、 MPC565、 MPC566等該系列單片機(jī)中的一種;所述低價配置單片機(jī)PA4引腳與所述P冊erPC500系列單片機(jī)的PORESET引腳相連，所述 低價配置單片機(jī)的PA0 PA3 1/0引腳與所述PowerPC500系列單片機(jī)的IRQ5 IRQ7引腳相連； 所述低價配置單片機(jī)的I/O引腳與所述PowerPC500系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線DATA[0:31]中用 于配置的引腳相連，所述低價配置單片機(jī)的PA5引腳與所述PowerPC500系列單片機(jī)的服ESET 引腳相連。實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位電源檢測的連接方式是所述低價配置單片機(jī)的模擬電源AVCC與參 考電源AREF與供電電源VCC相連，所述低價配置單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳PA7與所述 PowerPC500系列單片機(jī)的核心供電2. 6V電源V2. 6相連。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的單片機(jī)配置方法相比，有以下顯著進(jìn)歩a) 節(jié)省了傳統(tǒng)配置中需要的撥片開關(guān)、鎖存器和電阻排，降低了硬件成本及制造成本。b) 減小了硬件設(shè)計(jì)的工作量，減小了硬件設(shè)計(jì)出錯帶來的不利影響。c) 配置方案可通過對低價配置單片機(jī)在電路編程進(jìn)行改變，不失配置的靈活性。d) 采用低價配置單片機(jī)，與采用復(fù)雜可編程邏輯編輯器相比，大大降低成本。e) 對單片機(jī)復(fù)位時電源供給情況進(jìn)行檢測，保證單片機(jī)的正常啟動復(fù)位。 實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型能夠簡化單片機(jī)的配置方式，降低了硬件成本和硬件設(shè)計(jì)的工作量，并具備上電復(fù)位電源檢測功能，使用中具有很高的靈活性，達(dá)到了預(yù)期的目的。

圖1為本實(shí)用新型作為PowerPC500系列單片機(jī)配置器件的示意圖；圖2為本實(shí)用新型的硬件原理圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)啟動配置的內(nèi)部程序流程。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型。如圖1所示，低價配置單片機(jī)的各輸入輸出端與單片機(jī)的配置端相連，需要對低價配置 單片機(jī)編程時，JTAG調(diào)試端口與計(jì)算機(jī)相連，從而對低價配置單片機(jī)件內(nèi)部邏輯進(jìn)行在電路 編程。該配置方法在啟動時用該低價配置單片機(jī)對PowerPC500系列單片機(jī)的核心電源進(jìn)行監(jiān) 控檢測，向PowerPC500系列單片機(jī)的配置引腳輸出時鐘配置信號和硬件復(fù)位配置字， PowerPC500系列單片機(jī)正常運(yùn)行的時候低價配置單片機(jī)所有端口屬性更改為輸入，對外呈輸 出高阻態(tài)。圖2是采用低價配置單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PowerPC500系列單片機(jī)啟動配置的電路圖。本例中選用 的低價配置單片機(jī)為ATmegal6L。 ATmegal6L具有以下特性3. 3V工作電壓與PowerPC500系 列單片機(jī)兼容；16K可編程字節(jié)片內(nèi)FLASH, 1K片內(nèi)SRAM， 32個1/0， 8路10位ADC，可編 程的掉電檢測，可滿足PowerPC500系列單片機(jī)的啟動配置要求；I/O 口通過設(shè)置實(shí)現(xiàn)三態(tài)門 輸出，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的啟動復(fù)位配置邏輯。PowerPC500系列單片機(jī)的復(fù)位分為上電復(fù)位(PORESET)和硬件復(fù)位(HRESET)。在上電 復(fù)位時，PORESET引腳為低電平，讀取IRQ[5:7]上的信號作為鎖相環(huán)時鐘配置M0DCK[1:3]。 在硬件復(fù)位過程中，PowerPC500系列單片機(jī)驅(qū)動HRESET和SRESET引腳512個時鐘周期，此 時服ESET為低電平，讀取數(shù)據(jù)總線上的信號DATA[0:31]作為硬件復(fù)位配置字。在傳統(tǒng)配置 方案中，通常是采用鎖存器和撥片開關(guān)的組合或者復(fù)雜可編程邏輯編輯器來完成這一配置。為了實(shí)現(xiàn)可在線編程功能，低價配置單片機(jī)的MOSI、 MISO、 SCK和RESET引腳與JTAG調(diào) 試接口相應(yīng)引腳連接。為實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位配置功能，PowerPC500系列單片機(jī)的IRQ5， IRQ6， IRQ7 引腳連接到低價配置單片機(jī)的I/O引腳上，PowerPC500系列單片機(jī)的PORESET引腳連接到低 價配置單片機(jī)的PA4引腳上；為實(shí)現(xiàn)啟動復(fù)位配置功能，將PowerPC500系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)總 線DATA[0:31]中用于配置的引腳連接到低價配置單片機(jī)的I/O引腳上，PowerPC500系列單片 機(jī)的服ESET引腳連接到低價配置單片機(jī)的PA5引腳上。為實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位電源檢測功能， PowerPC500系列單片機(jī)的核心供電2. 6V電源V2. 6連接到低價配置單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳 PA7上。低價配置單片機(jī)片內(nèi)邏輯如圖3所示，低價配置單片機(jī)首先對PowerPC500系列單片機(jī)的 核心供電電源進(jìn)行監(jiān)控檢測，當(dāng)供給電源滿足上電復(fù)位條件時，按照時序邏輯置低PORESET有效從IRQ[5:7]配置M0DCK[0:2]，按照時序邏輯置低冊ESET有效從DATA配置啟動 配置信息。配置完成后，所有低價配置單片機(jī)的引腳均呈輸出高阻態(tài)，不對數(shù)據(jù)總線和1RQ[5:7] 造成影響。通過軟件把編譯好的程序通過JTAG編程電纜下載到低價配置單片機(jī)內(nèi)部，即可實(shí) 現(xiàn)啟動時的時序邏輯。該程序保證在運(yùn)行狀態(tài)，低價配置單片機(jī)所有端口配置為輸入，對外 呈輸出高阻，數(shù)據(jù)總線和IRQ上的信號不受低價配置單片機(jī)影響。在對低價配置單片機(jī)內(nèi)部編程之前對每個輸入、輸出狀態(tài)指定引腳。1/0引腳與器件引 腳的狀態(tài)應(yīng)和硬件連接對應(yīng)。如果需要改變配置，只需要改變低價配置單片機(jī)的程序，重新 編譯，然后通過JTAG下載電纜對低價配置單片機(jī)進(jìn)行編程即可。整個操作可使用Atmel提供 的免費(fèi)集成環(huán)境通過C語言編寫完成。本實(shí)用新型節(jié)省了傳統(tǒng)配置中需要的撥片開關(guān)、鎖存器和電阻排，降低了硬件成本和硬 件設(shè)計(jì)的工作量，能夠簡化單片機(jī)的配置方式，并具備上電復(fù)位電源檢測功能，使用中具有 很高的靈活性。
權(quán)利要求1、 單片機(jī)復(fù)位配置裝置，該裝置含有一塊8位單片機(jī)，其特征在于， 所述單片機(jī)的PA4引腳與所述PowerPC500系列單片機(jī)的PORESET引腳相連； 所述單片機(jī)的PA0 PA3 1/0引腳與所述PowerPC500系列單片機(jī)的IRQ5 IRQ7引腳相連; 所述單片機(jī)的1/0引腳與所述PowerPC500系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線DATA[0:31]中用于配置的引腳相連；所述單片機(jī)的PA5引腳與所述PowerPC500系列單片機(jī)的HRESET引腳相連； 所述單片機(jī)的模擬電源AVCC及與參考電源AREF與供電電源VCC相連； 所述單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳PA7與所述PowerPC500系列單片機(jī)的核心供電2. 6V電源相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機(jī)復(fù)位配置裝置，其特征在于，所述單片機(jī)的型號為 ATmegal6L。
專利摘要單片機(jī)復(fù)位配置裝置涉及Freescale Power PC500系列單片機(jī)的復(fù)位配置，屬于單片機(jī)的復(fù)位配置裝置技術(shù)領(lǐng)域。該裝置含有一塊8位ATmega16L單片機(jī)，該單片機(jī)的PA4引腳與Power PC500系列單片機(jī)的PORESET引腳相連；PA0～PA3I/O引腳與Power PC500系列單片機(jī)的IRQ5～I(xiàn)RQ7引腳相連；PA5引腳與Power PC500系列單片機(jī)的HRESET引腳相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳PA7與Power PC500系列單片機(jī)的核心供電2.6V電源相連。本實(shí)用新型能夠簡化單片機(jī)的配置方式；降低了硬件成本和硬件設(shè)計(jì)的工作量，并具備上電復(fù)位電源檢測功能，使用中具有很高的靈活性。
文檔編號G06F1/24GK201037923SQ200720104029
公開日2008年3月19日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者華劍鋒, 李建秋, 歐陽明高, 碩 田 申請人:清華大學(xué)