专利名称：调整处理器配置模式的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子系统，特别是涉及一种调整处理器配置模式的方法及系统。
背景技术：
随着电子设备智能化的发展，CPU在电子设备中的应用非常广泛。在设备的配置、监控、管理中愈来愈离不开CPU的处理。鉴于CPU的特殊性，其某些功能模式的配置只能依赖于对硬件电路简单上下拉的处理，来决定CPU的一些初始状态，例如决定CPU工作频率的内部锁相环的倍频因子、访问BOOTROM的时序模式等等，但是这些配置模式是由硬件来实现的，当需要调整模式时，由于其是硬件配置而不够灵活，所以只能通过简单的操作来完成(比如通过外接电阻来实现)。例如某系列的设备由于针对不同的用户，虽然采用同一型号的CPU，但其工作频率需要在200MHz和300MHz之间进行切换，在需要切换工作频率时，必须通过修改硬件模式的配置电阻。但是修改配置电阻时，很小的变动就可能导致重新配置其工作模式，从而大大增加了开发周期。
目前，现有配置CPU初始工作模式主要是通过采用外接电阻进行上下拉的方式。如图1所示，为现有配置CPU11初始工作模式的示意图，包括模式MODE1、MODE2、MODE3、MODE4分别为CPU11的4个管脚，用来决定CPU11的工作模式；并根据系统需要将所述管脚通过外接电阻14分别接零或电源VCC。在系统上电时，CPU11通过检测该4个管脚的电平状态(0或1)，获得相应的工作模式。表1为CPU的4个管脚的状态对应的模式
根据表1中的信息可知，图1中CPU启动后的工作模式为并行FLASH工作模式、使用16bit位宽的FLASH、外挂存储器为SDRAM、CPU工作于100MHz主频。另外，如果用户需要CPU工作于200MHz主频，则只能把MODE4改为上拉，即接地的电阻改接VCC。
综上所述，现有技术的缺点为CPU的模式配置比较依赖于硬件设计，其模式配置固定、不灵活。比如一旦设定好一种初始配置模式之后，每次上电时CPU只能工作于此模式，如果用户有需求更换其它的工作模式，就只能把该设备送回到生产厂家进行修改，将不用的电阻焊下，焊上需要的电阻，才能改变CPU的工作模式。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种调整处理器配置模式的方法及系统，通过CPU自行更改自身的硬件配置电路，动态更新CPU的启动模式，从而解决CPU工作模式不再依赖于硬件的设计，适应不同环境对CPU的不同要求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种调整处理器模式配置的方法，所述方法包括步骤A、提供一个存储单元用以存放决定处理器工作模式的配置字，并使得处理器复位时可以读取该存储单元内预设的缺省配置字；
B、将一个新的配置字写入所述地址指示的配置字存储单元以替换原有的配置字；C、使新配置字生效，处理器按新的配置模式工作。
步骤A中系统通过调整预设缺省配置字占用地址上的电阻来获取配置字存储单元的地址。
在步骤A和步骤B之间还包括步骤系统通过对复位信号的检测，锁存新配置字，并将新配置字输入到处理器的模式配置管脚；处理器通过采样所述新配置字，获得新的配置模式。
将新配置字输入到处理器的模式配置管脚之前还包括步骤判断所述处理器的配置管脚是否采用复用总线，若是，则将复位信号延迟一段时间后再发送给处理器进行复位，以确保配置字输出稳定，否则，直接将复位信号发送给处理器进行复位。
步骤A之前还包括步骤所述预设的缺省配置字是通过烧写器预先写入配置字存储单元的。
本发明还提供一种调整处理器配置模式的系统，包括处理器；配置字存储单元，通过地址总线和数据总线与处理器相连，其内至少设置一个用以存放该配置字并在系统初始化时可读取的地址空间；配置字输出单元，与处理器和配置字存储单元分别连接，通过检测复位信号，读取并锁存从配置字存储单元输出的配置字，经过延迟处理后将其发送给处理器的配置管脚。
所述配置字存储单元为处理器能读写的非易失性存储器。
所述配置字存储单元地址线上设有上下拉电阻用以获得所述初始化可读取的地址。
所述配置字输出单元包括锁存器，所述锁存器在处理器的地址总线和数据总线均输出三态时，锁存并输出该地址上的配置字。
本发明再提供一种调整处理器配置模式的系统，包括处理器，其具有配置管脚，该配置管脚上的输入决定该处理器工作模式；可擦写存储器，通过地址总线和数据总线与处理器相连，其中所述地址总线被配置为指向存储器的某一预设地址，该预设地址所指示的存储空间内存放有配置字，从而使得系统初始化时处理器可读取该地址所指向的存储空间内的配置字并将其输出到处理器配置管脚。
该预设地址是通过地址总线上的电阻上下拉获得的。
所述系统还包括配置字输出单元，该配置字输出单元与处理器和配置字存储单元分别连接，通过检测复位信号，读取并锁存从配置字存储单元输出的配置字，经过延迟处理后将其发送给处理器的配置管脚。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明通过CPU自行更改自身的硬件配置电路，从而达到动态调整CPU初始化的工作模式，使得CPU工作模式不再依赖于硬件的设计(硬件简单的固定配置)，灵活性大大增强，可以在线调整至新的工作模式。例如本发明如果需要调整CPU的初始工作主频，只需要用户给CPU下发一个修改主频的命令，CPU就可以在线修改配置字，重新启动设备，刷新工作主频，从而达到用户需要的工作模式。
图1为现有配置CPU初始工作模式的示意图；图2为本发明调整处理器模式配置方法的流程图；图3为本发明系统复位的示意图；图4为本发明调整处理器模式配置的系统的原理框图；图5为本发明调整处理器模式配置的另一种系统的原理框图。
具体实施例方式
在嵌入式系统中，更新CPU模式是一种常见的需要，例如某种以太网交换机随着用户群的变化，用户需求的变化，必须适用市场需要，处理各种不同业务及新出现的业务，CPU需要工作于不同的模式下。配置模式的更新为设备处理不同的业务提供了方便的升级手段。
本发明主要通过CPU自行更改自身的硬件配置模式，从而达到动态更新CPU初始化工作模式的目的，使得CPU的初始化模式配置不再依赖于硬件设计，不再固化，更加灵活。本发明针对不同的应用环境，并且能根据用户需求及时调整其工作模式，从而避免如需将处理器的工作模式调整到其它的工作环境时，必须将其返厂，重新修改电路的硬件设计。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
请参阅图2，为本发明调整处理器配置模式的方法的流程图，所述方法包括步骤步骤S11提供一个存储单元用以存放决定处理器工作模式的配置字，并使得处理器复位时可以读取该存储单元内预设的缺省配置字；步骤S12将一个新的配置字写入所述地址指示的配置字存储单元以替换原有的配置字；步骤S13使新配置字生效，处理器按新的配置模式工作。
本发明在步骤S11之前还包括步骤预先设置缺省配置字，所述缺省配置字为存储器中某个特定地址存储系统首次使用的配置字。一般情况下所述缺省配置字(初始配置字)是在BOOTROM烧写时当作一个普通数据写入的，需要注意的是该地址一旦用来存储配置字，就不能存储其它数据了。也就是说，在使用中，处理器的程序不访问该地址就行了，只有在刷新配置字时，处理器才访问该地址。当系统复位信号到来时，CPU的地址总线、数据总线、控制总线均输出高阻态，通过存储器地址的电阻上下拉，获得配置字存储单元的地址，存储器通过数据总线输出当前配置字。
所述当前配置字是指CPU复位时从片外读取的配置状态，在系统上电、用户按下复位键、系统死机设备自动重启等情况下，CPU开始启动，这时CPU首先检测配置管脚的状态，即检测处理器MODE1、MODE2、MODE3、MODE4管脚的状态，所述模式MODE1～MODE4的状态我们就称为配置字，所述配置字用来决定CPU的工作模式的一组数据，即所述配置字在上电复位过程中由CPU通过模式配置管脚从片外读取。
当系统检测到复位信号时，首先，锁存器先对当前数据总线的内容进行锁存，即锁存从数据总线上输入到处理器的配置字，且锁存后的配置字不再发生变化，处理器将一直工作于该配置字所对应的工作模式，直到下次复位信号的到来时才会改变。然后，锁存器再判断CPU的配置管脚是否采用复用数据总线的方式，若是，则需要将所述复位信号延迟一段时间后送给CPU，同时所述锁存器将锁存后的配置字输出到CPU的模式配置管脚，以保证CPU在复位时存储器输出的数据的稳定性，即保证处理器在系统复位时，获取稳定的配置字。
特别是在系统复位期间，CPU通过采样锁存器锁存的配置字，来获得当前自身的工作模式。CPU对配置字的采样就是复位时CPU模式配置管脚的状态，CPU读取该状态决定工作模式，完全是CPU芯片的硬件检测，就像CPU收到复位信号就会引起CPU复位一样。当用户需要改变CPU的工作模式时，CPU将根据用户需要的模式对应的配置字写入存储器中配置字存储单元的地址。也就是说CPU在正常工作时，存储器(比如FLASH芯片)就是作为CPU的一个常用的存储器使用，CPU可以随意访问FLASH进行读写操作。存储器中所述配置字存储单元的地址也是CPU可以随时读写的，在CPU决定需要改变配置字时，直接把新配置字写到存储器中就行了。该实现过程就像我们升级PC机的BIOS程序一样，即CPU刷新配置字。当所述配置字刷新之后，需要系统复位才能使新配置字生效，让CPU进入新的工作模式。其中，所述系统复位可以采用CPU自动复位或者人工复位系统的方式。所述CPU自动复位就是指CPU通过I/O口接到复位芯片的管脚上，当处理器输出低电平时，复位芯片输出复位信号，对系统设备进行复位。下面举一实例进行说明，如图3所示，CPU11通过I/O口接到专用的复位芯片15(ADM706)的MR管脚上，当CPU输出一个低电平，ADM706芯片15的RESET管脚就会输出一个200ms以上脉宽的复位信号，对系统设备进行复位。所述人工复位就是按系统的复位按钮。所述自动复位和人工复位都相当于PC机从菜单选择电脑重启和按PC机的复位键。一旦启动复位信号，即转到所述步骤11进行操作，即存储器通过数据总线输出当前的配置字。
本发明还提供一种调整处理器配置模式的系统，详见图4。所述该系统包括处理器11、配置字存储单元12和配置字输出单元13。所述配置字存储单元12通过地址总线16和数据总线17与处理器11相连，其内至少设置一个用以存放该配置字并在系统初始化时可读取的地址空间；所述配置字输出单元13与处理器11和配置字存储单元12分别连接，通过检测复位信号，读取并锁存从配置字存储单元12输出的配置字18，经过延迟处理后将其发送给处理器11的配置管脚。
所述配置字18指CPU11复位时从片外读取的配置状态，在系统上电、用户按下复位键15时，CPU11开始启动，这时CPU首先检测配置管脚的状态，即检测处理器MODE1、MODE2、MODE3、MODE4管脚的状态，所述模式MODE1～MODE4的状态我们就称为配置字，所述配置字决定了CPU的初始工作模式，即所述配置字在上电复位过程中由CPU通过模式配置管脚从片外读取。
所述配置字存储单元12为CPU可读写的非易失性存储器，如FLASH芯片。CPU11启动工作离不开BOOTROM，当CPU11启动时，程序指针自动指向某个地址(这个地址是CPU芯片设计固定的，芯片手册中会给出)，从这个地址开始执行程序。我们从这个地址开始存放一段程序，CPU11就可以执行了。这段程序我们就称为bootrom，在PC机中俗称BIOS程序。一般情况下BOOTROM均使用FLASH芯片，本发明使用BOOTROM作为配置字存储器件，这样可以省去专用的存储器，不会对设备增加额外的成本。在现有技术中，不存在配置字存储器，而是将使用的固定电阻接死，并不能根据用户的需求及时进行修改，若想修改必须将其返厂进行重新焊接外接电阻来改变处理器的工作模式。在本发明中，若根据用户需求，更换处理器的工作模式，即需要动态修改配置字，一种实施方式是增加一个读写存储器用来专门存放配置字，但是成本可能略有增加；另外一种更优的实施方式，即将配置字直接存放在CPU启动必须的BOOTROM存储器中，这样与现有技术相比，不仅不会增加成本，还能根据需求及时调整处理器的工作模式。
CPU需要对配置字存储单元12读写，所以CPU的地址总线16和数据总线17均接到了配置字存储单元12。由于CPU的硬件配置字位宽一般小于数据总线位宽，所以只需要在配置字存储单元12中占用一个地址空间即可。配置字就是一个管脚状态，CPU上电时读取的状态，不论这个状态是通过电阻拉死的还是从存储器送出来的，CPU只关心这个管脚的电平是0还是1。比如，8bit的BOOTROM存储器，一个存储器单元，即一个地址空间，就有8位数据位，有8位独立的0或1，我们把这8位输出给CPU的配置管脚，CPU就可获得相应的配置模式了。在背景技术中提到的CPU就只需要4位配置字，而我们8bit的存储器一个地址空间就能提供8位配置字，有4位富余。在复位阶段，CPU的地址和数据总线均输出高阻态，因此只需要将存储器件的地址通过电阻上下拉至存储字放置的地址。存储器的数据输出依赖于地址的选择，例如一个8位位宽的256MB的存储器芯片，有28位地址线，8位数据线，当CPU需要访问某个地址的内容时，只需要送出相应地址，存储器芯片就会将该存储单元的8位数据从数据线输出。存储器的地址线依然也就是一些0、1电平而已，例如需要访问存储器中地址位0x20的数据，只需要将地址位的二进制接上“0000000000000000000000100000”的电平即可，(至于这个地址是CPU输出的还是电阻拉的，存储器并不关心)，即可在上电后从存储芯片将配置字读出，而设备正常工作后，上下拉是不会对CPU总线造成影响的。例如配置字放在CPU启动的BOOTROM的0x4这个地址，只需将BOOTROM芯片的A2地址线上拉，也就是说通过电阻把A2接到电源，通过电阻将某信号线接到电源称为上拉，接到地称为下拉，其他地址线下拉，芯片的读使能信号也通过电阻拉为有效。
初始配置字在BOOTROM烧写时当作一个普通数据一起写入，所述烧写是通过一个叫做烧片机的设备将一堆数据写到FLASH芯片中，需要注意的是该地址不能用作其他用途，因为，该地址是用来存储了配置字的，所以就不能存其他数据了。特别是在使用中，CPU的程序不访问这个地址就行了。只有在刷新配置字时才访问。
所述配置字输出单元13在复位阶段从CPU数据总线锁存配置字存储单元12的CPU硬件配置字。在复位时，通过对FLASH存储器地址的上下拉，以及输出控制信号，能使FLASH在CPU地址数据总线输出三态的时候，自动输出该地址的存储内容，即配置字。所述三态就是高阻态，相当于管脚悬空。在复位期间，CPU的输出就是三态，由CPU芯片设计决定的。锁存完毕后无论数据总线如何变化，输出单元输出的配置字不再变化，直到下次复位到来。复位通过RESET信号来判断，当RESET有效就会引起系统复位。如果CPU只在RESET刚到来时读取配置字，则CPU的复位信号需要通过配置字输出单元延迟处理后再送给CPU，即保证输出单元正确锁存硬件配置字输出给CPU的配置管脚，然后将延迟后的RESET信号输出对CPU进行复位。如果CPU初始配置通过数据总线进行，即配置输入口为数据总线，则配置字输出单元仅完成复位信号延迟功能，不再需要对配置字的锁存，对CPU的复位信号进行延迟是保证CPU的复位到来时，BOOTROM中存储的配置字已经从配置字存储单元可靠的输出到数据总线上了。
配置字输出单元的输入端口，即CPU总线接口只是单向的输入接口，不会对CPU数据总线造成额外的任何影响。
另外，本发明再提供另一种调整处理器配置模式的系统，详见图5。该系统至少包括处理器11和可擦写存储器22。所述处理器11具有配置管脚，该配置管脚上的输入决定该处理器工作模式；可擦写存储器22，通过地址总线16和数据总线17与处理器11相连，其中所述地址总线16被配置为指向可擦写存储器22的某一预设地址，该预设地址所指示的存储空间内存放有配置字，从而使得系统初始化时处理器11可读取该地址所指向的存储空间内的配置字并将其输出到处理器配置管脚。其中所述配置字是预先设置到可擦写存储器中的。该预设地址是通过地址总线上的电阻14上下拉获得的。本发明所述另一种调整处理器模式配置的系统，还包括配置字输出单元13，该配置字输出单元与处理器11和可擦写存储器22分别连接，通过检测复位信号15，读取并锁存从配置字存储单元输出的配置字18，经过延迟处理后将其发送给处理器11的配置管脚。所述系统的实现与上述实现过程相同，在这里不在赘述。
当CPU需要更新工作模式时，只需要通过地址和数据总线对配置字存储单元写入新的启动配置字，然后发出设备复位命令，将设备复位，即可实现CPU模式的重新配置。CPU正常工作时，FLASH芯片就是作为CPU的一个存储器使用的，CPU可以随意访问FLASH进行读写操作。存储器存储配置字的地址也是CPU可以随时读写的，在CPU决定需要改变配置字时，直接把新配置字写到存储器中就行了。至于复位命令，CPU只需对系统中的复位芯片发出一个重启的命令就行了，就像我们的PC机可以在菜单中选择重新启动计算机一样。下面是一个例子，CPU通过I/O口接到专用的复位芯片ADM706的MR管脚上，当CPU输出一个低电平，ADM706的RESET管脚就会输出一个200ms以上脉宽的复位信号，对系统设备进行复位。
使得CPU工作模式不再依赖于简单固定的配置，灵活性大大增强，可以在线切换至新的工作模式。目前技术方案通过电阻来实现，如果需要修改CPU工作模式，必须把设备送回生产厂家，将不用的电阻焊下，再焊上需要的电阻，才能改变CPU的工作模式，例如现有技术中若需要CPU工作频率有100MHz调整到200MHz，就必须把配置管脚MODE4通过外接电阻从下拉改为上拉，才能调整处理器的工作模式。而本发明不需修改设备，只需用户给CPU下发一个修改主频的命令，CPU就能在线修改配置字，重启设备，刷新工作主频。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种调整处理器配置模式的方法，其应用于电子系统之中，其特征在于，包括步骤A、提供一个存储单元用以存放决定处理器工作模式的配置字，并使得处理器复位时可以读取该存储单元内预设的缺省配置字；B、将一个新的配置字写入所述地址指示的配置字存储单元以替换原有的配置字；C、使新配置字生效，处理器按新的配置模式工作。
2.根据权利要求1所述调整处理器配置模式的方法，其特征在于，步骤A中系统通过调整预设缺省配置字占用地址上的电阻来获取配置字存储单元的地址。
3.根据权利要求1或2所述调整处理器配置模式的方法，其特征在于，在步骤A和步骤B之间还包括步骤31)系统通过对复位信号的检测，锁存新配置字，并将新配置字输入到处理器的模式配置管脚；32)处理器通过采样所述新配置字，获得新的配置模式。
4.根据权利要求3所述调整处理器配置模式的方法，其特征在于，步骤31)中将新配置字输入到处理器的模式配置管脚之前还包括步骤判断所述处理器的配置管脚是否采用复用总线，若是，则将复位信号延迟一段时间后再发送给处理器进行复位，以确保配置字输出稳定，否则，直接将复位信号发送给处理器进行复位。
5.根据权利要求1所述调整处理器模式配置的方法，其特征在于，步骤A之前还包括步骤所述预设的缺省配置字是通过烧写器预先写入配置字存储单元的。
6.一种调整处理器配置模式的系统，包括处理器；其特征在于，还包括配置字存储单元，通过地址总线和数据总线与处理器相连，其内至少设置一个用以存放该配置字并在系统初始化时可读取的地址空间；配置字输出单元，与处理器和配置字存储单元分别连接，通过检测复位信号，读取并锁存从配置字存储单元输出的配置字，经过延迟处理后将其发送给处理器的配置管脚。
7.根据权利要求6所述调整处理器配置模式的系统，其特征在于，所述配置字存储单元为处理器能读写的非易失性存储器。
8.根据权利要求7所述调整处理器模式配置的系统，其特征在于，所述配置字存储单元地址线上设有上下拉电阻用以获得所述初始化可读取的地址。
9.根据权利要求6所述调整处理器模式配置的系统，其特征在于，所述配置字输出单元包括锁存器，所述锁存器在处理器的地址总线和数据总线均输出三态时，锁存并输出该地址上的配置字。
10.一种调整处理器配置模式的系统，其特征在于，该系统至少包括处理器，其具有配置管脚，该配置管脚上的输入决定该处理器工作模式；可擦写存储器，通过地址总线和数据总线与处理器相连，其中所述地址总线被配置为指向存储器的某一预设地址，该预设地址所指示的存储空间内存放有配置字，从而使得系统初始化时处理器可读取该地址所指向的存储空间内的配置字并将其输出到处理器配置管脚。
11.根据权利要求10所述调整处理器模式配置的系统，其特征在于，该预设地址是通过地址总线上的电阻上下拉获得的。
12.根据权利要求10所述调整处理器模式配置的系统，其特征在于，还包括配置字输出单元，该配置字输出单元与处理器和可擦写存储器分别连接，通过检测复位信号，读取并锁存从配置字存储单元输出的配置字，经过延迟处理后将其发送给处理器的配置管脚。
全文摘要
本发明涉及一种调整处理器配置模式的方法。所述方法包括A、提供一个存储单元用以存放决定处理器工作模式的配置字，并使得处理器复位时可以读取该存储单元内预设的缺省配置字；B、将一个新的配置字写入所述地址指示的配置字存储单元以替换原有的配置字；C、使新配置字生效，处理器按新的配置模式工作。本发明还提供一种调整处理器配置模式的系统，所述系统包括处理器、配置字存储单元和配置字输出单元。以及还提供另一种系统，包括处理器、可擦写存储器和存储器输出单元。本发明通过CPU自行更改自身的硬件配置，动态更新CPU的启动模式，从而解决CPU工作模式不再依赖于硬件的设计。
文档编号G06F15/76GK1725207SQ20051006814
公开日2006年1月25日 申请日期2005年4月27日 优先权日2005年4月27日
发明者洪建明, 董树国, 马梁 申请人:杭州华为三康技术有限公司