专利名称：一种微控制器配置接口操作方法
技术领域：
本发明涉及微控制器领域，特别是关于一种配置接口操作方法。
背景技术：
随着深亚微米CMOS(Complementary Metal-Oxide-SemiconductorTransistor，互补型金属氧化物半导体)集成电路生产工艺的不断进步，目前技术上已经可以把复杂的微控制器内核集成在一块芯片上，同时留有足够的硅片面积用于实现复杂的存储器和外设逻辑，过去用于高端32位和64位CPU的设计方法和构架现在已经能够有效的用于低价微控制器系统。利用这些功能强大而且便宜的微控制器，全系统的集成度不断提高。硬件结构可执行更复杂高效的程序，集成更多的硬件功能。
近年来，微控制器的程序存储器结构获得了广泛的普及。虽然现在程序存储器可以选择的种类很多，比如掩模类(Mask)，电可擦除存储器(EEPROM)，快闪存储器(Flash)。对于微控制器应该采用什么样的程序存储器有很多不同的看法，但是基本上是基于以下几个方面考虑(1)程序存储器的容量，以最小的存储器容量，以达到完全实现微控制器的功能；(2)程序存储器的结构，可编程的程序存储器或者不可编程的结构，根据芯片的应用领域；(3)程序存储器的价格，根据芯片价格的定位来选择。
现在有很多公司生产内嵌可编程的程序存储器的微控制器，如微芯片公司(Microchip)、摩托罗拉(Motorola)、日本电气(NEC)、日立(Hitachi)、盛群(Holtek)等。虽然这些公司的产品都具备程序存储器普通编程和加密编程操作方法等功能，但是这些产品当中大多数产品没有将程序存储器配置接口电路设计成进入测试操作方法的通路，而是通过单独的测试模块来设计的，比如进入扫描链测试操作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微控制器配置接口操作方法，克服了现有技术的不足，通过配置接口电路，解决了芯片测试操作方法兼容性问题，节省了电路面积，使得测试更加简单，同时也使得芯片的可测性设计更加合理。
本发明是通过以下技术方法实现的一种微控制器的配置接口操作方法，其特征在于包括以下步骤当高压端口输入高压时，从通用输入输出端口输入串行时钟和串行数据；将输入的串行数据与内部定义好的操作方法代码比较；根据比较结果进入相应的操作方法。
其中，所述的操作方法包括但不仅限于编程操作方法、校验操作方法、功能测试操作方法、扫描链和模数转换测试操作方法、直流参数测试操作方法。所述的操作方法进一步包括串行数据经过移位寄存器，直到移位完毕保存在寄存器组里；一次串行传输完毕产生一个移位完毕信号；寄存器组里的数据将与内部定义好的操作方法代码，输入到比较器进行比较；比较后选择一种操作方法使能信号，进入相对应的操作方法。
所述的编程操作方法中的串行数据包括提供给程序存储器寻址使用地址信息和该地址所对应的数据，还包括数据头和数据尾信息。该编程操作方法还包括以下步骤当数据传输完毕，外部需要输入一个编程信号，使得芯片进行编程；等待编程完毕，外部还需要输入一个读取信号，使得读取当前编程数据校验或者串行输入数据的奇偶校验；如果校验正确，程序存储器将输出一个校验信号。编程操作方法包括普通编程操作方法和加密编程操作方法；普通编程操作方法，该操作方法编程下的程序存储器程序，可以通过程序校验方法从输入输出接口读取；加密编程操作方法，该操作方法编程下的程序存储器程序，无法通过程序校验方法从输入输出接口读取。
所述的校验操作方法中的串行数据包含提供给程序存储器寻址使用的地址信息，还包括信息头、信息尾；串行数据完毕后，外部需要输入一个读取数据的时钟信号，使得程序存储器数据并行输出到通用输入输出端口。所述的功能测试操作方法还包括以下步骤进入测试操作方法之后，外部需要输入一个复位信号，使得配置接口部分电路复位；由外部时钟信号根据指令周期，从端口并行输入程序到一个寄存器组，然后根据时钟将寄存器组的数据作为程序输出到指令寄存器，使得MCU根据程序运行；所述的扫描链和模数转换测试操作方法还包括以下步骤进入扫描链和模数转换测试操作方法之后，扫描链上的寄存器工作在扫描链测试操作方法，此时在外部串行输入测试数据到芯片内部为测试数据输入(Test Data Input，TDI)，TDI经过一系列扫描上寄存器，最后通过测试输出端口，输出测试结果数据，完成寄存器扫描工作。在扫描链测试操作方法下，可以通过启动数模转换的使能信号，就可以启动数模转换，同时可以进行数模转换测试，测试的结果输出到通用输入输出端口。
所述的直流参数测试操作方法还包括以下步骤进入直流参数测试操作方法之后，所有输入/输出端口将自动设置为输出端口；同时根据时钟，不断的输出高电平或者低电平，以满足直流参数测试的要求。
本发明是一种微控制器的配置接口操作方法。其操作方法包括程序存储器接口配置操作方法和测试接口配置操作方法。微控制器是通过读取程序存储器的程序，使得芯片正常工作，来达到对外围电路进行控制的目的。本发明的创新在于通过对微控制器串行传输数据，可以实现控制微控制器进入相应的操作方法，以方便的进行芯片内嵌程序存储器的编程操作、校验操作和各种测试操作。编程操作方法分为普通编程操作方法和加密编程操作方法。普通编程操作方法下可以通过校验操作方法，将内部程序正常读取。加密编程操作方法，在校验时无法将内部程序正常读取，以达到保护程序的目的。测试操作方法包括功能测试操作方法、扫描链和模数转换测试操作方法、芯片直流参数测试操作方法。功能测试操作方法可以通过外挂只读存储器的工作方式，使得微控制器进行功能测试。扫描链和模数转换测试操作方法，是通过进行扫描链测试的同时，还可以进行模数转换测试。直流参数测试操作方法是对芯片进行直流参数测试的一种操作方法。本发明配置接口操作方法可以进行扩展，可以进入更多的测试操作方法和工作操作方法，使得芯片进入各种测试或工作操作方法更加简单。
图1是本发明的配置接口示意图。
图2是程序存储器产生操作方法使能信号示意图。
图3是编程操作方法示意图。
图4是校验操作方法示意图。
图5是功能测试操作方法示意图。
图6是扫描链和模数转换示意图。
图7是直流参数测试操作方法示意图。
具体实施例方式
本发明是一种微控制器的配置接口操作方法。其操作方法包括程序存储器接口配置操作方法和测试接口配置操作方法。微控制器是通过读取程序存储器的程序，使得芯片正常工作，来达到对外围电路进行控制的目的。本发明的创新在于通过对微控制器串行传输数据，可以实现控制微控制器进入相应的操作方法，以方便的进行芯片内嵌程序存储器的编程操作、校验操作和各种测试操作。编程操作方法分为普通编程操作方法和加密编程操作方法。普通编程操作方法下可以通过校验操作方法，将内部程序正常读取。加密编程操作方法，在校验时无法将内部程序正常读取，以达到保护程序的目的。测试操作方法包括功能测试操作方法、扫描链和模数转换测试操作方法、芯片直流参数测试操作方法。功能测试操作方法可以通过外挂只读存储器的工作方式，使得微控制器进行功能测试。扫描链和模数转换测试操作方法，是通过进行扫描链测试的同时，还可以进行模数转换测试。直流参数测试操作方法是对芯片进行直流参数测试的一种操作方法。本发明配置接口操作方法可以进行扩展，可以进入更多的测试操作方法和工作操作方法，使得芯片进入各种测试或工作操作方法更加简单。
程序存储器接口配置操作方法包括普通编程操作方法，加密编程操作方法，程序校验方法，程序读取方法，其测试接口配置操作方法包括功能测试操作方法、扫描链和模数转换测试操作方法、直流参数测试操作方法。操作方法包括程序存储器接口配置操作方法和测试接口配置方法设计在一个模块，使得电路内部模块划分合理，电路外部操作简单，通过外部串行相应的数据，使之进入相应的配置模式，比如编程模式，就可以按照规定的编程协议，对微控制器的程序存储器电路进行编程。程序存储器接口配置操作方法包括普通编程操作方法，加密编程操作方法，程序校验方法，程序读取方法。这些操作方法都是对程序存储器模块电路，包括程序存储器编程、校验、读取等方法。测试接口配置方法包括功能测试操作方法、扫描链和模数转换测试操作方法、直流参数测试操作方法。这些操作方法都是对微控制器芯片性能和功能测试的方法。普通编程操作方法，该操作方法编程下的程序存储器程序，可以通过程序校验方法从输入输出接口读取；该操作方法下的程序存储器程序可以正常读取，使得微控制器正常工作，实现控制外部电路的目的。加密编程操作方法，该操作方法编程下的程序存储器程序，无法通过程序校验方法从输入输出接口读取；该操作方法下的程序存储器程序可以正常读取，使得微控制器正常工作，实现控制外部电路的目的。校验操作方法，该操作方法将通过普通编程方法写入的程序存储器数据从输入输出接口读取，通过加密编程模式写入的程序存储器数据无法从输入输出接口读取；校验方法主要提供检验编程是否正确。
一种读取操作方法，该方法是微控制器在正常工作时，读取程序存储器。
功能测试操作方法，这种操作方法可以从通用输入输出接口并行输入程序，进行功能测试。扫描链和模数转换测试操作方法，这种操作方法是通过配置接口，进行扫描链测试和模数转换测试；进入这两种测试模式所串行的数据是一样的，如果需要测试模数转换，只需通过输入输出接口加模数转换的启动信号，模数转换完毕将从端口并行输出模数转换的结果。直流测试操作方法，这种操作方法是通过配置接口，可以对微控制器进行直流参数测试。
本发明是一种基于微控制器配置接口操作方法，进入各种操作方法的输入端口简单，只需要2个端口串行时钟和串行数据，当串行的数据和内部硬件已经定义好的操作方法一致，就可以进入该操作方法。串行的数据可以根据设计来定义，所以具有很强的移植性。同时，由于数据是串行数据，所以可以继续扩张更多的操作方法，即具有很强的可扩展性。
在微控制器芯片领域，大多数芯片的可测性要么没有设计；要么设计的及其复杂，结构繁琐，运行效率较低，可测性的扩展较差，难以满足用户需求和本身芯片测试的要求。为提高微控制器可测性，简化设计并使其具有可扩展性，以简单的电路结构来实现，本发明提供一种可靠的而有效的设计方法，完全可以满足微控制器的各种测试要求。
下面详细描述与配置接口操作方法功能特征相关的硬件细节。
如图1所示，配置接口包括测试接口和存储器接口，存储器接口是存储器和CPU、存储器和输入输出端口连接枢纽，测试接口是CPU和输入输出端口测试模式的连接枢纽。输入输出端口可以通过配置接口，使得CPU进入测试模式，也可以使得存储器进入编程或校验等模式。
如图2所示，当高压端口1输入高压时，对应的2个端口串行时钟2和串行数据3，通过微控制器(MCU)端口电路，进入到配置接口模块。串行的数据经过移位寄存器，直到移位完毕保存在特定的寄存器组里，同时产生一个移位完毕信号4，表示一次串行传输完毕。这些寄存器组里的数据将与内部定义好的操作方法代码，输入到一个比较器进行比较，并且选择一种操作方法使能信号5，进入相对应的操作方法。
比如设计定义进入编程操作方法的操作方法代码为32’h00000000，那么串行输入的数据也为32’h00000000，等待串行传输数据完毕，那么这两串数据匹配，于是就进入编程操作方法。这些操作方法代码可以根据设计和用户的实际需求，进行调整修改，操作方法代码具备可扩展性和可移植性。
如图3所示，当高压端口1输入高压时，需要串行输入串行数据2和3，进入编程操作方法之后，串行数据3必须包含地址信息和数据信息。地址信息是提供给程序存储器寻址使用，即符合程序存储器地址的规则进行译码，对应匹配的地址存储单元。数据信息是该地址所对应的数据，进行编程的数据。串行数据3还包括数据头和数据尾信息，这些信息是保证数据能够正常编程使用的。此外，根据用户的需要，可以适当的进行扩展，扩展的功能如下所述。当数据传输完毕，外部需要输入一个编程信号7，使得芯片进行编程。等待编程完毕，外部还需要输入一个读取信号6，使得程序存储器编程的数据和保存在寄存器组的串行数据进行比较或者串行输入数据的奇偶校验，以保证编程的正确性。如果校验正确，程序存储器模块将输出一个校验信号8。
比如串行32位数据10_000111100001111_01111000011111_01则10表示信息头，即表示为编程操作方法信息；000111100001111表示要编程的程序数据；0111100001111表示编程的程序地址；01表示信息尾，表示普通编程的信息。这些信息头、数据、地址、信息尾可以根据实际应用和用户需求进行设计，包括串行数据长度，信息头、信息尾等等，进行调整修改，具备可扩展性和可移植性。
如图4所示，当高压端口1输入高压时，需要串行输入2和3，串行数据3必须包含地址信息。地址信息是提供给程序存储器寻址使用，即符合程序存储器地址的规则进行译码，对应匹配的地址存储单元。串行数据还包括数据头和数据尾信息，这些信息将通过加密比较，以保证能够正确的读取程序存储器内部数据信息或者加密数据。此外，串行数据完毕，外部需要输入一个读取数据的时钟信号9，使得程序存储器数据10并行输出到通用输入输出端口。
如图5所示，当高压端口1输入高压时，需要串行输入2和3，进入功能测试操作方法之后，外部需要输入一个复位信号11，使得配置接口部分电路复位。由外部时钟2信号根据指令周期，从端口并行输入程序12到一个寄存器组，然后根据时钟将寄存器组的数据作为程序输出到指令寄存器，使得MCU根据程序运行。并行数据的长度根据实际应用和用户需求进行设计，具备可扩展性和可移植性。
如图6所示，当高压端口1输入高压时，需要串行输入2和3，进入扫描链和模数转换测试操作方法之后，扫描链上的寄存器工作在扫描链测试操作方法，此时在外部串行输入测试数据到芯片内部为TDI，TDI经过一系列扫描上寄存器，最后通过测试输出端口，输出测试结果数据15，完成寄存器扫描工作。在扫描链测试操作方法下，可以通过启动数模转换的使能信号13，就可以启动数模转换，同时可以进行数模转换测试，测试的结果14输出到通用输入输出端口。
如图7所示，当高压端口1输入高压时，需要串行输入2和3，进入直流参数测试操作方法之后，所有输入/输出端口16将自动设置为输出端口，同时根据时钟，不断的输出高电平或者低电平，使得满足直流参数测试的要求。
以上介绍的仅仅是基于本发明的几个较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的装置作本技术领域内熟知的部件的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。
权利要求
1.一种微控制器的配置接口操作方法，其特征在于包括以下步骤当高压端口输入高压时，从通用输入输出端口输入串行时钟和串行数据；将输入的串行数据与内部定义好的操作方法代码比较；根据比较结果进入相应的操作方法。
2.如权利要求1所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的操作方法包括但不仅限于编程操作方法、校验操作方法、功能测试操作方法、扫描链和模数转换测试操作方法、直流参数测试操作方法。
3.如权利要求1所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的操作方法进一步包括串行数据经过移位寄存器，直到移位完毕保存在寄存器组里；一次串行传输完毕产生一个移位完毕信号；寄存器组里的数据将与内部定义好的操作方法代码，输入到比较器进行比较；比较后选择一种操作方法使能信号，进入相对应的操作方法。
4.如权利要求2所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的编程操作方法中的串行数据包括提供给程序存储器寻址使用地址信息和该地址所对应的数据，还包括数据头和数据尾信息。
5.如权利要求4所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的编程操作方法还包括以下步骤当数据传输完毕，外部需要输入一个编程信号，使得芯片进行编程；等待编程完毕，外部还需要输入一个读取信号，读取当前编程数据校验或者串行输入数据的奇偶校验；如果校验正确，程序存储器将输出一个校验信号。
6.如权利要求4所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的编程操作方法包括普通编程操作方法和加密编程操作方法；普通编程操作方法，该操作方法编程下的程序存储器程序，可以通过程序校验方法从输入输出端口读取；加密编程操作方法，该操作方法编程下的程序存储器程序，无法通过程序校验方法从输入输出端口读取。
7.如权利要求2所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的校验操作方法中的串行数据包含提供给程序存储器寻址使用的地址信息，还包括信息头、信息尾；串行数据完毕后，外部需要输入一个读取数据的时钟信号，使得程序存储器数据并行输出到通用输入输出端口。
8.如权利要求2所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的功能测试操作方法还包括以下步骤进入功能测试操作方法之后，外部需要输入一个复位信号，使得配置接口部分电路复位；由外部时钟信号根据指令周期，从端口并行输入程序到一个寄存器组，然后根据时钟将寄存器组的数据作为程序输出到指令寄存器，使得MCU根据程序运行。
9.如权利要求2所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的扫描链和模数转换测试操作方法还包括以下步骤进入扫描链和模数转换测试操作方法之后，扫描链上的寄存器工作在扫描链测试操作方法，此时在外部串行输入测试数据到芯片内部为测试数据输入TDI，TDI经过一系列扫描上寄存器，最后通过测试输出端口，输出测试结果数据，完成寄存器扫描工作。
10.如权利要求9所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于在扫描链测试操作方法下，可以通过启动数模转换的使能信号，就可以启动数模转换，同时可以进行数模转换测试，测试的结果输出到通用输入输出端口。
11.如权利要求2所述的微控制器的配置接口操作方法，其特征在于所述的直流参数测试操作方法还包括以下步骤进入直流参数测试操作方法之后，所有输入/输出端口将自动设置为输出端口；同时根据时钟，不断的输出高电平或者低电平，以满足直流参数测试的要求。
全文摘要
一种微控制器的配置接口操作方法，其特征在于包括以下步骤当高压端口输入高压时，从通用输入输出端口输入串行时钟和串行数据；将输入的串行数据与内部定义好的操作方法代码比较；根据比较结果进入相应的操作方法。本发明配置接口操作方法可以进行扩展，可以进入更多的测试操作方法和工作操作方法，使得芯片进入各种测试或工作操作方法更加简单。
文档编号G06F11/22GK1737770SQ20051002928
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者潘松, 岳卫杰, 陈光胜 申请人:上海海尔集成电路有限公司