本發(fā)明涉及一種控制模塊，具體是一種用于MCU SOC的取指令控制模塊。

背景技術(shù)：

MCU的運行可以簡單地概括為“讀取指令、指令譯碼、執(zhí)行指令”三個階段。在MCU SOC的設(shè)計中，上述三個階段一般都是按照流水線的機制來進行。MCU的運算的速度主要受到2個方面的限制，首先是讀取指令的速度，再者就是執(zhí)行指令的速度。在MCU SOC中，用戶指令存儲于芯片內(nèi)部的非易失性存儲器（non-volatile memory，簡稱NVM）中。非易失性存儲器（NVM）一般是由知識產(chǎn)權(quán)(intellectual property，簡稱IP）模塊提供商提供。NVM的IP提供商根據(jù)NVM器件的設(shè)計特點和性能給出讀取NVM必須要滿足的接口時序要求和參數(shù)，MCU設(shè)計時必須要滿足這接口時序要求，才能可靠地讀取到存儲于NVM中的指令碼。一般的NVM讀取時序要求如圖 1所示。讀取NVM時需要輸入一個NVM讀脈沖信號（nvm_rd）。NVM讀脈沖信號（nvm_rd）必須要大于最小脈沖時長（trpw）。NVM讀脈沖信號（nvm_rd）為一個周期性信號。NVM讀取速度受限最小脈沖時長（trpw）、地址建立時間（tads）、地址保持時間（tadh）。NVM最快讀取頻率為（f=1/(t_adh+t_ads+t_rpw )）。考慮到三個參數(shù)的數(shù)量級上的差別，NVM讀取速度主要受限最小脈沖時長（trpw）。在MCU芯片設(shè)計中，為了有利于芯片中數(shù)字邏輯的設(shè)計，MCU內(nèi)核工作時鐘（clk_core）的占空比一般為50%。如果使用MCU內(nèi)核工作時鐘（clk_core）作為NVM讀脈沖信號（nvm_rd），那么NVM最快讀取頻率為（f=1/(2*t_rpw )）。很顯然，NVM讀取速度并沒有充分接近NVM器件的最快處理能力，因此MCU SOC的運算速度也就受到影響。

本發(fā)明提供一種MCU SOC中的取指令控制模塊的設(shè)計方案。在MCU SOC的設(shè)計中，芯片中數(shù)字邏輯部分依然使用占空比為50%的時鐘，而負責(zé)產(chǎn)生讀取NVM的接口時序的取指令控制模塊即可以根據(jù)燒錄時寫入NVM的trim值，對MCU內(nèi)核工作時鐘（clk_core）進行占空比調(diào)整，處理后得到的讀脈沖信號（nvm_rd）能夠滿足脈寬大于最小脈沖時長（trpw）的接口時序規(guī)范。此方案的優(yōu)點是通過取指令控制模塊的作用能夠更有效率地匹配NVM的讀取時序要求。因為不需要在MCU的設(shè)計中降低內(nèi)核工作時鐘的頻率來匹配NVM存儲器件的接口要求，所以在使用同樣的性能的NVM存儲器IP進行MCU SOC設(shè)計時，能夠使MCU在相對更高的頻率下運行，提高MCU的運算處理能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于MCU SOC的取指令控制模塊，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于MCU SOC的取指令控制模塊，包括MCU內(nèi)核、取指令控制模塊、時鐘產(chǎn)生模塊、燒錄控制模塊、非易失性存儲器和外部燒錄接口，所訴時鐘產(chǎn)生模塊產(chǎn)生時鐘信號并傳輸給MCU內(nèi)核，MCU內(nèi)核還連接取指令控制模塊，所述取指令控制模塊還連接非易失性存儲器，非易失性存儲器還連接燒錄控制模塊，燒錄控制模塊還連接外部燒錄接口。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：在MCU SOC正常工作之前，燒錄控制模塊與芯片外部燒錄接口進行串行通信，接收外部燒錄信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在MCU芯片設(shè)計中，通過取指令控制模塊的作用能夠更有效率地匹配NVM的讀取時序要求。因為不需要在MCU的設(shè)計中降低內(nèi)核工作時鐘的頻率來匹配NVM存儲器件的接口要求，所以在使用同樣的性能的NVM存儲器IP進行MCU SOC設(shè)計時，能夠使MCU在相對更高的頻率下運行，提高MCU的運算處理能力。MCU SOC能夠在測試和燒錄時通過改變trim值，可以調(diào)控NVM讀脈沖信號寬度來匹配NVM存儲器的接口時序要求。并且通過改變trim值，還可以補償不同芯片中由于制作工藝偏差而存在的誤差，增強芯片的運行于較高頻率時的可靠性，提高芯片的良率。

附圖說明

圖1為MCU SOC系統(tǒng)框圖；

圖2為取指令模塊的原理圖；

圖3為讀取NVW的接口時序圖；

圖4為讀脈沖信號生產(chǎn)時序圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1-4，一種用于MCU SOC的取指令控制模塊，包括MCU內(nèi)核、取指令控制模塊、時鐘產(chǎn)生模塊、燒錄控制模塊、非易失性存儲器和外部燒錄接口，所訴時鐘產(chǎn)生模塊產(chǎn)生時鐘信號并傳輸給MCU內(nèi)核，MCU內(nèi)核還連接取指令控制模塊，所述取指令控制模塊還連接非易失性存儲器，非易失性存儲器還連接燒錄控制模塊，燒錄控制模塊還連接外部燒錄接口。

在MCU SOC正常工作之前，燒錄控制模塊與芯片外部燒錄接口進行串行通信，接收外部燒錄信號。

本發(fā)明的工作原理是:本方案的原理如圖 1所示。MCU SOC內(nèi)部包括MCU內(nèi)核、取指令控制模塊、時鐘模塊、非易失性存儲器（NVM）、燒錄控制模塊等組成部分。其中，時鐘模塊負責(zé)產(chǎn)生MCU內(nèi)核工作所用的時鐘（clk_core）。非易失性存儲器（NVM）用于存儲用戶指令。在MCU SOC正常工作之前，燒錄控制模塊與芯片外部燒錄接口進行串行通信，接收外部燒錄指令，將用戶程序和芯片配置選項信息燒錄至非易失性存儲器（NVM）中。當MCU SOC正常工作時，取指令控制模塊通過產(chǎn)生讀取NVM需要的接口時序，根據(jù)MCU內(nèi)核輸入的程序計數(shù)器（PC）的值，將保存于NVM的相應(yīng)地址的指令碼從NVM中讀回，然后將讀回的指令（instr）輸送至MCU內(nèi)核。MCU內(nèi)核對輸入的指令（instr）進行指令譯碼和執(zhí)行相應(yīng)的操作。

取指令控制模塊的的原理如圖 2所示。當MCU正常工作時，MCU內(nèi)核輸出至取指令控制模塊的內(nèi)核運行狀態(tài)信號（core_run）為高有效，取指令控制模塊相應(yīng)地將NVM使能信號（nvm_cs）置為高有效輸出狀態(tài)。取指令控制模塊根據(jù)MCU內(nèi)核輸入的程序計數(shù)器（PC）的值，經(jīng)過內(nèi)部地址控制邏輯產(chǎn)生對應(yīng)的NVM讀地址（nvm_adr）。取指令控制模塊根據(jù)燒錄時寫入NVM的trim值，對MCU內(nèi)核工作時鐘（clk_core）進行占空比調(diào)整，處理后得到的讀脈沖信號（nvm_rd）能夠滿足脈寬大于最小脈沖時長（trpw）的要求。如圖中所示，delay_ctrl子模塊輸出的延時信號clk_core_dly相對于MCU內(nèi)核工作時鐘（clk_core）的延時為dly_time。dly_time可以通過trim值來控制，通過改變trim值，就可以調(diào)節(jié)讀脈沖信號（nvm_rd）的脈寬。trim值作為MCU芯片的配置選項信息之一，是在芯片的測試和燒錄階段時，根據(jù)測試的情況燒錄至NVM器件中的信息。trim值保存于NVM存儲器中特定的地址單元中（trim_adr）。芯片上電后，在MCU運行用戶程序之前，要經(jīng)過加載芯片配置信息的階段。在加載芯片配置信息時，會通過較低的速度從NVM中讀出芯片的配置選項信息，當NVM讀地址等于trim_adr時，從NVM讀回的內(nèi)容即為trim值。此時trim值將被鎖在于寄存器trim_reg中，用于控制delay_ctrl模塊的延時時長。如圖 4所示，MCU內(nèi)核工作時鐘（clk_core）時鐘經(jīng)過delay_ctrl子模塊后，得到延時后的信號clk_core_dly。MCU內(nèi)核工作時鐘（clk_core）與延時后的信號clk_core_dly作為兩輸入或門(OR)的輸入信號，或門（OR）的輸出信號作為讀脈沖信號（nvm_rd）輸入到NVM接口。綜上所述，取指令控制模塊能夠根據(jù)MCU內(nèi)核輸入的程序計數(shù)器（PC）的值，產(chǎn)生讀取NVM的接口時序，將保存于NVM的相應(yīng)地址的指令碼從NVM中讀回。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。