一种基于OTP存储器的低成本高速MCU芯片的制作方法

本发明涉及一种mcu芯片，具体是一种基于otp存储器的低成本高速mcu芯片。

背景技术：

mcu芯片的运行速度与芯片生产制造时所采用的集成电路生产制程是相关的，当采用更高级的集成电路生产制程时，芯片的运行速度就能够明显地提高，但是需要付出更高的制造成本。当集成电路生产制程是一定的时候，我们会发现，在低成本的otp型mcu芯片中，mcu芯片的运行速率瓶颈总是在otp存储器的访问速度上。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于otp存储器的低成本高速mcu芯片，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于otp存储器的低成本高速mcu芯片，将需要快速执行的指令码从otp存储器（otp）中一次性地保存至加速存储器（ac_sram），使mcu芯片能够以超越otp存储器的访问速度上限的速率，加速存储器中读回指令码并且执行相应的指令操作

作为本发明进一步的方案：基于otp存储器的低成本高速mcu芯片包括时钟模块（clock）、复位模块（reset）、mcu内核（mcu_core）、芯片选项控制单元（option）、otp存储器（otp）、程序存储器接口控制模块（pmem_intf）、加速存储器（ac_sram）、加载控制模块（ld_ctrl）、普通数据存储器（sram）、数据存储器接口控制模块（dmem_intf），所述mcu内核（mcu_core）分别连接程序存储器接口控制模块（pmem_intf）、数据存储器接口控制模块（dmem_intf）和时钟模块（clock），数据存储器接口控制模块（dmem_intf）还分别连接普通数据存储器（sram）和加速存储器（ac_sram），加速存储器（ac_sram）还分别连接程序存储器接口控制模块（pmem_intf）和加载控制模块（ld_ctrl），程序存储器接口控制模块（pmem_intf）还连接otp存储器（otp），otp存储器（otp）还连接加载控制模块（ld_ctrl），加载控制模块（ld_ctrl）还连接芯片选项控制单元（option）。

作为本发明再进一步的方案：所述mcu内核（mcu_core）还连接复位模块（reset）。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过使用将需要快速执行的指令码从otp存储器中一次性地保存至加速存储器，可以使mcu芯片能够以超越otp存储器的访问速度上限的速率，从加速存储器中读回指令码并且执行相应的指令操作，从而可以在几乎不影响mcu芯片生产成本的前提下，使mcu芯片能够适用于对处理速度要求更高的使用场合，大大提高mcu芯片的市场竞争力。

附图说明

图1为基于otp存储器的低成本高速mcu芯片的电气原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种基于otp存储器的低成本高速mcu芯片，将需要快速执行的指令码从otp存储器（otp）中一次性地保存至加速存储器（ac_sram），使mcu芯片能够以超越otp存储器的访问速度上限的速率，加速存储器中读回指令码并且执行相应的指令操作

基于otp存储器的低成本高速mcu芯片包括时钟模块（clock）、复位模块（reset）、mcu内核（mcu_core）、芯片选项控制单元（option）、otp存储器（otp）、程序存储器接口控制模块（pmem_intf）、加速存储器（ac_sram）、加载控制模块（ld_ctrl）、普通数据存储器（sram）、数据存储器接口控制模块（dmem_intf），所述mcu内核（mcu_core）分别连接程序存储器接口控制模块（pmem_intf）、数据存储器接口控制模块（dmem_intf）和时钟模块（clock），数据存储器接口控制模块（dmem_intf）还分别连接普通数据存储器（sram）和加速存储器（ac_sram），加速存储器（ac_sram）还分别连接程序存储器接口控制模块（pmem_intf）和加载控制模块（ld_ctrl），程序存储器接口控制模块（pmem_intf）还连接otp存储器（otp），otp存储器（otp）还连接加载控制模块（ld_ctrl），加载控制模块（ld_ctrl）还连接芯片选项控制单元（option）。

所述mcu内核（mcu_core）还连接复位模块（reset）。

本发明的工作原理是：芯片选项控制单元（option）本质上为一组非易失性存储器，工作模式的配置需要在芯片应用到场景之前，由用户将配置控制信息烧写至这组非易失性存储器内部。mcu芯片在场应用时，当芯片上电复位之后，芯片选项控制单元（option）会从其内的非易失性存储器中加载出芯片的所有配置控制信息，用于控制芯片相关工作模式。mcu芯片有2种工作模式，通过芯片内部的芯片选项控制单元（option）来选择。当用户以普通模式使用mcu芯片的时候，芯片选项控制单元（option）输出的加速模式使能信号（ac_en）为低电平状态，加载控制模块（ld_ctrl）在检测到加速模式使能信号（ac_en）为低电平状态后，将不会启动从otp存储器中的加速指令码段加载至加速存储器（ac_sram）的过程。加速存储器（ac_sram）与mcu芯片内的普通数据存储器（sram）一起被用作mcu芯片内的数据存储器使用，满足用户应用的数据存储需求。数据存储器接口控制模块（dmem_intf）负责对mcu的数据存储访问进行译码，将mcu的数据请求地址对应地映射到加速存储器（ac_sram）或mcu芯片内的普通数据存储器（sram）上，并将对应的数据返回至mcu内核（mcu_core）。

当用户以加速模式使用mcu芯片的时候，当芯片上电复位之后，芯片选项控制单元（option）输出的加速模式使能信号（ac_en）为高电平状态，加载控制模块（ld_ctrl）在检测到加速模式使能信号（ac_en）为高电平状态后，将启动从otp存储器中的加速指令码段加载至加速存储器（ac_sram）的过程。otp存储器中特定的区域将需要快速运行的程序指令码逐一读出，并且存储至加速存储器（ac_sram）中。当加载过程完成后，复位模块（reset）将释放mcu内核复位信号，mcu芯片开始执行用户指令。同时，复位模块（reset）将持续使加载控制模块（ld_ctrl）处于复位状态，以节省功耗。在加速模式下，用户程序所对应的指令码分两种部分：一部分是常规运行指令码；另一部分是快速运行指令码。快速运行指令码保存于otp存储器中的特定区域。通过此前所述的过程，快速运行指令码已经被完整地保存至加速存储器（ac_sram）中。程序存储器接口控制模块（pmem_intf）负责对mcu的程序存储访问进行译码，将mcu的指令请求地址对应地映射到加速存储器（ac_sram）或mcu芯片内的otp存储器上，并将对应的指令返回至mcu内核（mcu_core）。mcu芯片工作时，当需要执行常规指令码时，mcu内核通过程序存储器接口控制模块（pmem_intf），以常规运行速率从otp存储器中读回指令码，然后在mcu内核中对读回的指令码进行译码，和执行相应的指令操作。当需要执行快速指令码时，mcu内核需要先通过输出时钟选择控制信号（ck_ctrl）至时钟模块（clock），控制时钟模块（clock）将芯片内核运行时钟切换至高频时钟输出模式，然后通过程序存储器接口控制模块（pmem_intf），可以以相对较快的速率从加速存储器（ac_sram）中读回指令码，然后在mcu内核中对读回的指令码进行译码，和执行相应的指令操作。当mcu芯片需要从快速指令段的处理过程，需要切换为执行普通指令时，亦需要先通过控制时钟模块（clock）将芯片内核运行时钟切换至常规时钟输出模式，然后才可以以常规运行速率从otp存储器中读回指令码并执行。对于mcu芯片典型的高速应用，mcu芯片一般只在较小一部分指令段需要以较高的速度进行运行处理，而在其余的大多数指令里面，只需要常规的运行处理速度就足够了。因此，只需要常规速度运行处理的指令依然保存于otp存储器当中，而需要快速运行处理的小部分指令即保存于加速存储器当中，所以本方案具有较高的实用性。

本发明描述一种基于otp存储器的低成本高速mcu芯片实现方案。本发明中，mcu芯片包括有普通模式和加速模式。在低成本的otp型mcu芯片中，mcu芯片的运行速率瓶颈总是在otp存储器的访问速度上。

在低成本的otp型mcu芯片中，mcu芯片的运行速率瓶颈总是在otp存储器的访问速度上。本发明通过使用将需要快速执行的指令码从otp存储器中一次性地保存至加速存储器，可以使mcu芯片能够以超越otp存储器的访问速度上限的速率，从加速存储器中读回指令码并且执行相应的指令操作，从而可以在几乎不影响mcu芯片生产成本的前提下，使mcu芯片能够适用于对处理速度要求更高的使用场合，大大提高mcu芯片的市场竞争力。

对于mcu芯片典型的高速应用，mcu芯片一般只在较小一部分指令段需要以较高的速度进行运行处理，而在其余的大多数指令里面，只需要常规的运行处理速度就足够了。因此，只需要常规速度运行处理的指令依然保存于otp存储器当中，而需要快速运行处理的小部分指令即保存于加速存储器当中，所以本方案具有较高的实用性。

另外，当使用场合只需要使用到mcu芯片的常规速度即可满足其对指令处理速度的要求，但是却需要较大的数据存储空间时，mcu芯片内部的加速存储器（ac_sram）亦能够被作为数据存储器来使用。因此，通过本方案还可以使mcu芯片适用于对数据存储空间要求更高的使用场合。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。