[发明专利]内含2N个CPU的单片微控制器

说明书

技术领域

本发明涉及内含2N个CPU的单片微控制器，属于微电子技术领域，可 形成大规模功能集成芯片，用于各种仪器仪表和控制单元中。

背景技术

目前的单片微控制器大多只内含一个CPU，程序存储器、数据存储器及 其它一些功能配置较为庞大；由于任何时刻只能处理一个问题，任何时刻只 能利用程序存储器、数据存储器及其它一些功能的一小部分，任何时刻多问 题处理需要排队，实时处理得不到保证，从而造成程序存储器、数据存储器 及其它一些功能配置利用率非常低，这是目前只含一个CPU的单片微控制器 自身所存在的问题。

发明内容

本发明的目的是利用设置多个CPU，充分提高程序存储器、数据存储器 及其它一些功能配置的利用率，加强整个单片微控制器的工作效率，提高单 片微控制器内部处理问题的实时性。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：设计一种内含2N个CPU 的单片微控制器，由2N个数据处理位数相同的CPU、2N个程序存储器、2N个 数据存储器、N个双口RAM、2N个CPU相互之间的串行通信系统、2N个中断 服务系统、2N个定时器/计数器系统、I/O接口及其它功能线路组成。每个CPU 拥有自己独立的程序存储器、数据存储器、串行通信系统、中断服务系统及 定时器/计数器系统；每两个CPU共用一个双口RAM；2N个CPU通过串行通信 系统可相互交换数据信息；至少有一个CPU拥有I/O接口；至少有一个CPU拥 有对外部的中断功能。

上述各CPU相互之间可产生中断请求并完成请求任务或拒绝中断请求， CPU自身也可产生中断请求并完成请求任务或拒绝中断请求。

所述的I/O接口及其它功能线路包括由至少一个CPU专门控制的A/D转换 电路、由至少一个CPU专门控制的D/A转换电路、由至少一个CPU专门控制的 PWM控制电路、由至少一个CPU专门控制的对外通信电路。

由于单片微控制器内含2N个CPU，在与单片微控制器只内含1个CPU和具 有相同规模的程序存储器和数据存储器相比，无疑程序存储器和数据存储器 的利用率得到了提高；在多个问题需要同时处理时，内含2N个CPU的单片微 处理器其工作效率和实时性是高的。与产品设计中使用多个内含1个CPU的单 片微控制器相比，内含2N个CPU的单片微控制器所占的空间体积小，相应的 外部连接线少，相应的故障率低。

附图说明

图1内含2N个CPU的单片微控制器原理框图

图2内含4个CPU的单片微控制器原理图

具体实施方式

下面结合附图1和图2对本发明进行详细说明。

图1为内含2N个CPU的单片微控制器原理框图。实施的基础就是将2N个只 含1个CPU的单片微控制器集成在一个芯片内，其中有些CPU所拥有的I/O接口 和一些其它功能将取消掉，让其专职做一些繁琐的内部数据处理工作；有些 CPU所拥有的I/O接口和一些其它功能将保留，让其侧重做一些对外的数据采 集、通信联络、中断请求及控制工作等；内部的双口RAM是2N个CPU中每两 个CPU相互之间交换数据信息的场所，独立的多口RAM技术是片内双口RAM 实现的基础和保障；目前多单片机之间的串行通信技术应用非常成熟，它是 片内2N个CPU相互之间串行通信实现的技术基础；中断服务技术在所有大小 计算机中应用广泛，它是片内2N个CPU相互之间产生中断请求的技术保障； 定时器/计数器在所有的单片机内均有应用，它是为片内2N个CPU配置相应定 时器/计数器的基础；片内对外的其它一些功能可利用目前现有的技术实现， 如A/D、D/A转换，PWM等。

图2为安装上述方案设计的内含4个CPU的单片微控制器原理图，其4个 CPU拥有自己独立的程序存储器、数据存储器、串行通信系统、中断服务系 统及定时器/计数器系统。其中，每两个CPU共用一个双口RAM；各CPU之间 通过内部串口通信联系；各CPU的中断服务系统之间也可以请求中断。图2中 的CPU₁和CPU₂专司计算工作；CPU₃和CPU₄专司其它功能，CPU₃专司电压/ 频率(V/F)转换、控制步进电机的环形脉冲输出，相应地CPU₃具有外部中断 服务系统；CPU₄专司A/D、D/A转换，PWM功能。

本发明设计的处理器可以根据应用的领域，设计专司不同功能的CPU， 将其按照一定比例分配，如：专司计算功能的CPU设置2或4个，专司I/O管理 及其它功能的CPU设置2-10个。将这些CPU通过简单的硬件结合就可以形成功 能强大的处理器，并且功能明确，方便编程。