专利名称：用于微控制器中的输入端的布线的方法和设备以及相应的微控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于微控制器的配置输入端的布线(Beschaltung)的方法和设备，其中根据独立权利要求的前序部分，应在每一个配置输入端上设定至少两种可能的信号状态中的一种信号状态。除此之外，本发明涉及一种包含这种设备的微控制器。
背景技术：
微控制器是现代电子控制设备的中央组成部分。对于按规定的功能来说，一般在微控制器的功能单元和周围电路之间需要导电的连接。这也适用于所谓的系统和配置输入端，其中通过这些系统和配置输入端来规定某些可配置的特性。这些输入端在下文中被称为配置输入端，并且一般不与实际的周围电路相连接，而是固定地与电路的电源电压Vcc或与地电位Vss相连接。即在这些配置输入端上应分别设定至少两种可能的信号状态中的一种信号状态。
然而，由于不同的原因，这种用于在配置输入端上达到相应信号状态的连接不能像所希望的那样得到实现，或者也可能稍后被断开或中断。其可能的原因是焊接点或连接点或压焊丝，其中例如在制造过程本身中或由于外部影响未建立或只建立了不充分的连接，使得从一开始就不存在连接，或者存在稍后完全断开的不充分的连接。如果不充分的连接只是暂时地接通，或者因此出现诸如辐射、改变的电阻等等的有问题的特性，则也可能产生问题。实践中的已知问题例如是所谓的冷焊点或分离的压焊丝。于是在许多情况下不再提供电路的按规定的功能。
发明内容
因此本发明的任务是排除所述问题并且保证功能。
该问题通过用于微控制器的配置输入端的布线的方法和相应的设备来排除，其中在每一个配置输入端上能够设定至少两种可能的信号状态中的一种信号状态，并且有利地针对每一个配置输入端设置有一个能量源，以及通过配置字如此来设定所有的能量源，使得在每一个配置输入端上存在至少两种信号状态中的预先给定的信号状态。
如此来构造用于微控制器的配置输入端的布线的相应设备，使得在每一个配置输入端上能够设定至少两种可能的信号状态中的一种信号状态，其中分别有一个能量源被分配给每一个配置输入端，并且与该配置输入端相连接，该能量源能够采取至少两种状态，以便设定每一个配置输入端上的至少两种信号状态，其中设置有设定装置，通过该设定装置如此来控制每个能量源的状态，使得对于每一个配置输入端来说存在预先给定的信号状态。
即，通过可单独配置的能量源，可以尽最大可能自给自足地直至完全独立地设定信号状态的确定模式，尤其是在配置输入端上的信号状态0和1情况下的逻辑模式，该模式对于电路的正确的功能或对于相应的应用来说是必需的，并且因此确保功能。
在此，能量源合宜地针对每个要设定的信号状态包含自己的电流源。于是可以有利地通过在各个电流源之间的简单的切换来设定相应的信号状态。
合宜地，能量源的电流源分别是上拉电流源和下拉电流源，其中同时设置有在这两个电流源之间切换的开关装置。
有利地，尤其是容纳配置字的配置寄存器被设置作为设定装置，该配置字针对每一个配置输入端包含一个寄存单元。
因此合宜地将每一个寄存单元明确地分配给一个能量源和一个配置输入端。
出于安全原因，合宜地设置有至少一个附加的寄存单元，通过该附加的寄存单元可以阻断和/或可以清除其余的寄存单元、即配置字，其中该附加的寄存单元、即使能寄存单元要么被包含在配置寄存器中，要么被分配给该配置寄存器并且位于外部。
为了进行信号匹配，合宜地将信号处理装置连接在设定装置和配置输入端之间，尤其是将信号处理模块连接在每一个配置输入端和每一个寄存单元之间，以便进行信号匹配。
因此配置输入端与能量源相连接，并且在设定装置、即尤其是配置寄存器之间，根据配置输入端的数量设置有用于设定信号状态的各个连接。替代地，可以在互相连接的能量源和配置输入端与设定装置之间设置连接，该连接包含数量少于要配置的配置输入端的数量的连接线路，其中于是设置有编码和译码装置，以便通过二进制编码来激活(ansprechen)正确的能量源或配置输入端。这可以导致仅仅采用一个单线连接。
在优选的实施形式中设定正好两种信号状态，尤其是在存在电源电压时的逻辑1和在存在地电位时的逻辑0。
用于配置输入端的布线的方法于是可以被用于，在测试运行时在配置输入端上通过采用配置字来分别设定与原来所设定的和所设置的信号状态不同的信号状态。即，有利地，在测试运行时，在配置输入端上分别设定一种信号状态，其中通过配置字来预先给定一种与此不同的信号状态，并且只有当存在有关相应配置输入端的所设定的信号状态的故障时，不同的信号状态才相对于所设定的信号状态得以实现，于是这可以在测试运行的范围内被识别。
从说明书以及权利要求的特征中得出其它的优点和有利的扩展方案。
下面借助附图中所示的图来更详细地阐述本发明。其中图1示出具有用于保证信号状态的本发明设备的微控制器。
图2同样示出本发明设备，其中然而在设定装置和配置输入端之间设置有数量更少的连接。
具体实施例方式
下面借助实施例来更详细地阐述本发明。
图1示出具有编号为101-107的系统和配置输入端的微控制器100，这些系统和配置输入端如已经提及的那样只称为配置输入端。在此，通过三个点来表明，可能存在任意数量的这种配置输入端。用140A和140B示意性地作为模块来示出并且图形概括内部的微控制器功能单元。121-127分别表示一个能量源，正好对应于要布线的配置输入端的数量，其中这里也通过三个点来表明对应于要布线的配置输入端的数量的能量源的任意数量。用109来表示设定装置，这里特别是配置寄存器。存储单元或寄存单元111-117位于该配置寄存器中，这些存储单元或寄存单元在其数量方面尤其是对应于配置输入端的数量。这些存储单元或寄存单元111-117用于控制能量源、尤其是内部电流源，如还要更详细描述的那样。寄存单元110用于阻断或清除可存放配置字的寄存单元111-117。这可以通过一个可选的外部输入端139来实现，通过该外部输入端可以实现阻断和/或清除。但是也可以在微控制器自身的内部利用配置字的存放来写该使能寄存单元110，由此外部输入端139将舍弃不用。用138来表示输出端，该输出端同样是可选的，并且使作为使能寄存单元的附加寄存单元110的状态可读出。用131-137可选地设置信号处理，以便如果需要的话，则能够例如利用施密特触发器来实现例如电平匹配。
在该实例中，配置输入端101-107固定地与电源电压Vcc或与地电位Vss相连接，其中示例性地将电阻128和129示出为上拉或下拉电阻。除了这两个电位Vcc和Vss之外，也可以设置多于两个的电位，并且因此在配置输入端101-107上设置多于两种的信号状态。但是在其它实例中从电源电压Vcc和地电位Vss这两个电位出发，其中在此情况下电源电压Vcc示例性地代表逻辑1，而地电位Vss代表逻辑0。
因此，为了电路正确工作，现在应按照预先给定的功能相关模式来对微控制器的这些配置输入端进行布线。为了根据本发明来确保这一点，针对每一个配置输入端设置附加的能量源121-127，在该实例中这些能量源121-127在内部通过上拉电流源118和下拉电流源119以及用于在两个电流源之间转接的开关装置108来表示。因此微控制器根据本发明拥有可单独配置的内部上拉或下拉电流源或能量源，由此能够自给自足地实现相应应用所需的确定逻辑模式，或者在一个配置输入端失效时，只要存在外部接线，就能够排除该故障。
因此，本发明即使在通向潜在的外部接线的连接有故障时也能够实现电路、也即尤其是微控制器的安全运行，其中应用者可以通过该外部接线根据应用特定的要求来配置微控制器。本发明的重要的组成部分是可单独定义的设定装置109、例如配置寄存器或存放在其中的配置字，通过该配置字来控制能量源121-127、尤其是上拉电流源和下拉电流源118和119或能量源范围内的专门的电阻。具有本发明特性的能量源在许多方面都是可设想的，尽管当然也可以通过专门的电阻布线、电池、蓄电池等等将这种能量源尤其是实现为电流源或电压源，但以下仅一般性地称为能量源或者上拉或下拉电流源。每一个配置输入端101-107在此分别配备有一个能量源121-127，这里特别是分别配备有一个上拉电流源118和一个下拉电流源119。
在第一实施形式中，仅仅如此强大地来实施内部的电流源或能量源，使得能够通过潜在存在的外部接线改写由能量源或者上拉电流源和下拉电流源预先给定的信号状态。通过设定装置、特别是配置寄存器109，现在可以单独地针对每一个输入信号、就是针对每一个配置输入端预先给定信号状态(这里逻辑状态0或1)，当通向外部接线的连接未曾由于故障而中断时，出现该逻辑状态，其中应用者通过该外部接线来设定微控制器的额定特性。在此情况下，尽管通向外部接线的电连接中断，但总是还提供微控制器的所希望的功能，因为附加地通过配置寄存器中的配置字设定了相应的必需的逻辑模式、即各个信号状态的总和。
在第二实施形式中，如此强大地来实施内部的能量源121-127或示例性的内部的上拉电流源118和下拉电流源119，使得在所有的情况下(例如在EMV辐射或地电位偏移的情况下)出现明确的状态。因此在该第二实施形式中可以完全取消外部连接，并且可以实现自给自足的内部供电。但是在此情况下于是应在制造微控制器时已经在配置寄存器中、即在设定装置中设置所需的配置字，或者在采用微控制器之前尤其是通过应用者来确保配置寄存器中的配置字的编程。
在所有的实施形式中，也可以将设定装置构造为具有较大规模的存储器或另一可设想的形式的存储器，其中这里使用作为配置寄存器的最简单的形式，该配置寄存器具有多个单独的存储单元或寄存单元和多个用于写入的单独的位。
在此，分别将配置寄存器、即配置字中的存储单元或寄存单元与能量源、也即这里特别是与由微控制器100的配置输入端上的上拉电流源和下拉电流源所组成的单元相连接。因此总共存在与配置输入端、即具有相应功能的输入引脚一样多的存储区或寄存单元。按照寄存单元的逻辑状态、即尤其是在二进制编码的情况下配置字中的0或1，要么接通上拉电流源118，要么接通下拉电流源119。在寄存器中的0的情况下，例如接通所观察的输入端的下拉电流源119，于是这也相当于配置输入端101上的逻辑0。于是随着寄存器111中为逻辑1将接通上拉电流源118，这例如相当于配置输入端101上的逻辑1。配置寄存器或配置字可以例如作为可编程的字被实现在诸如闪存、EPROM或EEPROM存储器之类的的可多次编程的非易失性存储器中，但是也可以被实现在诸如PROM之类的可一次编程的非易失性存储器中，或者尤其是在制造微控制器时却已经被实现在ROM中。
在此，在可多次写入的存储器的情况下，可以设置防止无意地改写配置字的保护机制、就是写保护。该保护例如可以通过附加的闭锁位或使能位110来实现，通过该闭锁位或使能位110根据该闭锁位或使能位110的状态可以写入或阻断配置字。通过该闭锁位或激活位、即使能位110将配置字转换为激活的。一旦已激活了配置字，例如按照配置字的状态来配置的能量源、尤其是电流源就与配置输入端电连接。这适用于微控制器的每个运行状态。在未激活的状态下，只要存在外部接线，就仅仅通过这种外部接线来控制微控制器的配置。否则就应注意，存在通过相应的配置字的配置。在两个之间具有选择开关、即开关装置108的电流源的特殊实施形式中，如果选择开关108位于电流源之间、更确切地说位于中间位置上，则是有利的，由此通向配置输入端的电路分支是高欧姆的。替代地，也可以通过外部的微控制器输入端139来控制使能位、即附加寄存单元，这可选地在图1和2中示出。具有用于激活或去激活内部配置字的使能位的该附加寄存单元110的相应状态可以因此像相应状态激活/未激活那样通过状态输出端138被显示为例如二进制高/低。在图1和2中，也可选地示出了该状态输出端138。如果整个配置字的状态、即这里在二进制描述的情况下二进制模式由微控制器经由软件可读出，则是有利的。如果尤其是经由软件可以读出配置输入端101-107的各自的逻辑状态，则同样是有利的。在此情况下于是重要的是，如果通过微控制器来查询状态，配置输入端上的信号状态的所选择的逻辑模式按照配置字中的逻辑模式已采用了所希望的状态。这同样适用于例如在微控制器的复位清零时仅一次性读入的信号，例如也适用于持久地通过微控制器的内部功能单元来查询的信号。在此情况下合宜地针对在微控制器的复位清零时所读入的信号在配置字、即配置寄存器和能量源、尤其是电流源之间设置直接电连接。在这种情况下，于是可以不根据软件协议来传输配置字。例如在图2中可以进行这种软件协议传输，在图2中示出了设定装置和能量源/配置输入端组合之间的连接的变化。所有其余的附图标记像在图1中那样被保留，为了清晰起见仅仅删去信号处理装置131-137。配置字和电流源之间的该信号处理装置例如可以是具有例如施密特触发器的用于电平匹配的电路。
如果采用闪存或类似的技术来存储配置字，则此外应设置相应的译码和读取电路(150A，150B)。如果应通过比原则上所需的配置输入端的数量更少的线路来实现传输，则同样应设置这种译码和读取电路。在连接151上的连接线路的数量少于配置输入端101-107的数量时，需要编码模块150A以及译码模块150B。此时一方面可以以能够编码激活(ansprechen)所有能量源的形式来采用较少数量的线路。如果要对例如4个配置输入端进行布线，则可以通过两个线路来实现传输，因为通过22＝4可以对4个配置输入端进行二进制编码。在连接151中有相应的四个线路时，相应地可以对最多16(24)个配置输入端进行编码，等等。替代地，也可以实现单线连接151，通过该单线连接151根据软件协议来传输配置字的信息，这于是也在编码装置150A和译码装置150B的设计方面起作用。
如先前已经提及的那样，选择具有多个单独的寄存单元的、作为设定装置的配置寄存器的最简单的形式，在这些寄存单元中多个单独的位产生作为配置字的总模式。但是当然同样可能的是，在配置输入端上的可设定的状态多于两种时专门设置另外的标志并且因此设置更大的存储单元111-117。如果应区分配置输入端上的例如三种状态，则为了进行编码在一个存储单元111-117中已经需要至少两位(22＝4)，等等。即按照要编码的状态的数量，当然也可以更加广泛地选择存储单元。
尤其是当在可多次编程的非易失性存储器中实现配置字时，通过根据本发明的用于微控制器的配置输入端的布线的方法和装置，现在也可以实现测试运行、即测试方法，因为于是可以组合用于测试运行的互相矛盾的要求。于是一方面可以在有外部接线的情况下测试外部连接，即当外部连接已中断时，电路不起作用，而另一方面提供电路的最大限度上稳健的运行，也就是即使在通向外部接线的电连接中断时，电路也起作用。即在微控制器的外部接线上设定微控制器的每一个配置输入端上的额定状态。于是这样对设定装置中的配置字进行编程，使得在各个配置输入端上能量源采用与外部接线相反的信号状态。如果现在不存在外部连接，微控制器则采取通过配置寄存器所设定的模式。但是该模式于是并不对应于通过外部接线所预先给定的模式。于是可以识别不同的特性，并且因此可以确定和定位不按规定的外部连接。
但是如果按规定存在外部连接、即通向外部接线的外部连接，第一实施形式中的强大的外部连接则改写较弱的内部的能量源、尤其是电流源，使得微控制器根据外部接线采取所期待的模式。如果成功地进行了对外部接线的测试，则可以使内部的配置字反转。内部的配置字和外部接线因此是意义相同的，由此提高可用性。如果现在稍后发生通向外部接线的连接的中断、即外部连接的中断，则总是还提供电路的正确的功能，因为附加地通过内部的配置字已设定了微控制器的预先给定的模式。因此根据本发明提供冗余和安全性的提高。
权利要求
1.用于微控制器的配置输入端(101-107)的布线的设备，其中如此来构造所述设备，使得在每一个配置输入端(101-107)上能够设定至少两种可能的信号状态中的一种信号状态，其特征在于，至少一个能量源(121-127)分别与每一个配置输入端(101-107)相连接，该能量源(121-127)能够采取至少两种状态，以便设定每一个配置输入端上的至少两种信号状态，其中设置有设定装置(109)，通过该设定装置如此来控制每个能量源的状态，使得对于每一个配置输入端来说存在预先给定的信号状态。
2.按权利要求1的设备，其特征在于，每一个能量源(121-127)针对每一种要设定的信号状态包含电流源(118，119)。
3.按权利要求1的设备，其特征在于，每一个能量源(121)由一个上拉电流源(118)和一个下拉电流源(119)构成，并且包含在两个电流源之间切换的开关装置(108)。
4.按权利要求1的设备，其特征在于，配置寄存器被设置作为设定装置(109)，该配置寄存器针对每一个配置输入端(101-107)包含一个寄存单元(111-117)。
5.按权利要求4的设备，其特征在于，每个寄存单元(111-117)被分配给一个能量源(121-127)和一个配置输入端(101-107)。
6.按权利要求4的设备，其特征在于，设置有至少一个附加的寄存单元(110)，通过该附加的寄存单元(110)可以阻断和/或可以清除其余的寄存单元(111-117)，其中所述附加的寄存单元(110)被包含在所述配置寄存器(109)中或被分配给所述配置寄存器(109)。
7.按权利要求1的设备，其特征在于，信号处理装置(131-137)被连接在所述设定装置(109)和所述配置输入端(101-117)之间。
8.按权利要求4和7的设备，其特征在于，信号处理模块(131-137)被连接在每一个配置输入端(101-107)和每一个寄存单元(111-117)之间。
9.按权利要求1的设备，其特征在于，在所述互相连接的配置输入端和能量源与所述设定装置之间设置有单线连接(151)，其中为此设置有编码(150A)和译码装置(150B)。
10.按权利要求1的设备，其特征在于，在所述互相连接的配置输入端和能量源与所述设定装置之间设置有连接(151)，并且所述连接包含多个连接线路，其中如此来设置该数量，使得能够对所述配置输入端进行二进制编码，其中为此设置有编码(150A)和译码装置(150B)。
11.按权利要求1的设备，其特征在于，如此来构造所述设备，使得能够设定正好两种信号状态。
12.具有按权利要求1的设备的微控制器。
13.用于微控制器的配置输入端(101-107)的布线的方法，其中在每一个配置输入端(101-107)上能够设定至少两种可能的信号状态中的一种信号状态，其特征在于，针对每一个配置输入端(101-107)设置有一个能量源(121-127)，并且通过配置字如此来设定所有能量源，使得在每一个配置输入端上存在至少两种信号状态中的预先给定的信号状态。
14.按权利要求13的方法，其特征在于，在测试运行时，在所述配置输入端上分别设定一种信号状态，并且通过所述配置字预先给定与该信号状态不同的信号状态，其中只有当存在有关相应配置输入端的所设定的信号状态的故障时，所述不同的信号状态才相对于所设定的信号状态得以实现。
全文摘要
本发明涉及用于微控制器的配置输入端(101－107)的布线的方法和设备，其中如此来构造所述设备，使得在每一个配置输入端(101－107)上能够设定至少两种可能的信号状态中的一种信号状态，其特征在于，分别有一个能量源(121－127)与每一个配置输入端(101－107)相连接，该能量源(121－127)能够采取至少两种状态，以便设定每一个配置输入端上的至少两种信号状态，其中设置有设定装置(109)，通过该设定装置(109)如此来控制每个能量源的状态，使得对于每一个配置输入端来说存在预先给定的信号状态。
文档编号G01R31/30GK1993888SQ200580025320
公开日2007年7月4日 申请日期2005年7月21日 优先权日2004年7月26日
发明者C·米特 申请人:罗伯特·博世有限公司