一种可以自动计算延时的定时器电路及方法

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一种可以自动计算延时的定时器电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可以自动计算延时的定时器电路及方法,具体说是一种面向工业无线网络标准的硬件实现,用于片上系统级芯片的可以计算延时的定时器电路及方法。
【背景技术】
[0002]WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automat1n Process Automat1n面向工业过程自动化的工业无线网络标准技术)标准是中国工业无线联盟针对过程自动化领域制定的WIA子标准,是基于IEEE 802.15.4标准的用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统(以下简称WIA协议)。WIA协议中需要包含大量的定时需求,如定时打开接收器、接收超时超时定时、定时打开发送器、信道切换定时等。
[0003]目前一般有两种方法解决这种大量的定时需求:一种是采用多个定时器,每个定时器解决一种定时问题,这种方法需要依靠大量在定时器来实现,对系统的逻辑资源、电源消耗都带来了消极的影响;另一种方法是采用单一定时器,在进行延时定时操作时,需要处理器读取当前定时值,然后将延时值与定时值相加,再写回定时比较值,这又导致了处理器资源的浪费。

【发明内容】

[0004]针对上述技术不足,本发明的目的提供一种面向工业过程自动化的工业无线网络标准技术协议实现,用于片上系统级芯片的可以自动计算延时的定时器电路。该电路对传统电路包含两项改进:第一是增加了延时计算电路;第二是支持多路共用模式,可以在一个定时器下实现多路同时定时的功能。
[0005]本发明解决其技术问题采用以下技术方案:一种可以自动计算延时的定时器电路,包括定时器以及与其连接的定时控制电路;
[0006]所述定时器用于产生计数值,输入使能信号,发送计数值至定时控制电路;
[0007]定时控制电路用于根据输入的延时信息进行锁存比较,输出比较结果。
[0008]所述延时信息包括延时值、延时加载、定时模式选择、输出模式选择。
[0009]所述定时控制电路为多个。
[0010]所述定时控制电路包括延时锁存电路、定时匹配电路、定时模式电路、输出模式选择电路;所述延时锁存电路与定时匹配电路、定时模式电路连接,定时匹配电路与定时模式电路、输出模式选择电路连接。
[0011 ] 所述定时控制电路的
[0012]延时锁存电路用于对输入的定时值和延时值进行求和并锁存,输出延时锁存值至定时匹配电路,接收定时模式电路的锁存信号;
[0013]定时匹配电路用于对定时值和延时锁存值进行比较,输出比较结果至输出模式选择电路,接收定时模式电路的使能信号;
[0014]定时模式电路用于控制单次定时模式或周期定时模式,输入延时加载、定时模式选择信息,还接收定时匹配电路的比较结果,输出锁存信号和比较使能信号;
[0015]输出模式选择电路用于控制产生脉冲或电平方式的输出,接收输出模式选择信息和定时匹配电路的输出结果,产生比较匹配信号并输出。
[0016]—种可以自动计算延时的定时器方法,包括以下步骤:
[0017]a.在使能信号有效时,定时器电路工作并连续输出计数值;
[0018]b.在延时加载信号作用下,定时模式电路生成脉冲的锁存信号,并产生比较使能信号至定时匹配电路;
[0019]c.延时锁存电路接收定时模式电路的锁存信号,并在其有效时对定时值和延时值进行加法求和运算并进行锁存,然后输出延时锁存信号至定时匹配电路;
[0020]d.定时匹配电路接收比较使能信号、延时锁存值和定时值,在比较使能信号有效时,对延时锁存值和定时值进行比较,在二者相等时输出比较结果;
[0021]e.当定时模式选择为单次定时模式时,定时模式电路在接收比较结果后,禁止输出比较使能信号;
[0022]f.模式选择电路根据输出模式选择,对比较结果信号进行直接输出或锁存输出,得到脉冲信号或电平信号输出,完成定时。
[0023]当定时模式选择为连续定时模式时,定时模式电路在接收比较结果后,继续生成锁存信号脉冲;输出模式选择电路根据输出模式选择,对比较结果信号进行直接输出或锁存输出,得到脉冲信号或电平信号输出,完成定时;然后返回步骤C。
[0024]本发明具有以下有益效果及优点:
[0025]1.本发明电路面向工业无线网络协议标准的硬件实现,片上系统级芯片领域,提供一种可以计算延时的定时器电路。
[0026]2.本发明电路采用单一定时器,定时控制电路复用的结构,解决了传统使用多个定时器的缺点,节省了逻辑资源。
[0027]3.本发明电路包括延时锁存电路、定时模式电路等结构,可直接进行延时值计算,避免了传统设计需要处理器参与计算的缺点,减少了处理器资源开销,也为全硬件实现协议提供了方便。
【附图说明】
[0028]图1是本发明的结构框图;
[0029]图2是定时控制电路的结构框图;
【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0031]—种可以自动计算延时的定时器电路,包括定时器电路和定时控制电路两部分组成。其中定时器电路只需要一个,定时控制电路可以包含多个。
[0032]—种可以自动计算延时的定时器电路的输入输出端口包括:外部输入端口包括定时器使能、延时值、延时加载、定时模式选择、输出模式选择,输出端口包括比较匹配。其中定时器使能端口只有I个;延时值、延时加载、定时模式选择、输出模式选择和比较匹配端口构成一组,当包含多个定时控制电路时,可包含多组延时值、延时加载、定时模式选择、输出模式选择和比较匹配端口。
[0033]定时器电路是在使能信号的控制下,提供计数值输出。该计数值可稳定、递增、在满足定时长度前提下周期性计时。该计数值可为后续电路提供时间参考,用于产生定时比较中断。在本发明专利所述的一种可以自动计算延时的定时器电路中,所有的定时控制电路的定时值端口均由定时器电路的计数值端口接入,即定时器电路是唯一的。
[0034]定时控制电路的功能包括定时模式控制、延时锁存、定时匹配、输出模式控制等。定时控制电路的定时模式支持周期性定时和单次定时两种模式。定时控制电路的延时锁存是指在锁存信号的作用下对当前的定时器电路的计时值和外部输入的延时值进行加法求和,并将求加结果锁存在寄存器中。定时控制电路的定时匹配是指对延时锁存的值与定时器电路的计时值进行比较,生成比较匹配信号。定时控制电路的输出模式控制支持电平输出模式和边沿输出模式两种模式。在本发明专利所述的一种可以自动计算延时的定时器电路中,定时控制电路不是唯一的,可以包含多个定时控制电路。每个定时控制电路可以完成一路定时器的功能,可以由多个定时控制电路实现多路定时器的功能。
[0035]单次定时模式是指定时器只完成一次定时操作,产生单次的比较匹配信号;周期定时模式是指连续生成定时操作,产生周期性的比较匹配信号。
[0036]本发明电路的原理描述如下:
[0037]所述定时器电路为累加型定时器,包含使能控制。在使能控制有效时,可连续计数,当发生溢出时,从O开始重新计数。
[0038]定时控制电路的作用是实现一组自动计算延时的定时器。在实际应用中,根据不同的功能需求,可以由多个定时控制电路。
[0039]所述定时控制电路由四部分电路组成,分别为延时锁存电路、定时匹配电路、定时模式电路和输出模式选择电路。
[0040]所述定时控制电路中的延时锁存电路的作用是计算下一个延时比较值并进行锁存。
[0041 ] 定时控制电路中的定时匹配电路的作用是在使能信号的控制下,比较当前的定时值与锁存延时信号,当二者相等时生成指示信号。
[0042]定时控制电路中的定时模式电路有两个作用:一是实现定时模式选择控制,可实现单次延时定时和周期性延时定时;另一个是实现延时加载控制,包括对两种定时模式的支持。
[0043]定时控制电路中的输出模式选择电路的作用是根据需要,可以生成脉冲输出比较匹配信号或电平输出比较匹配信号两种模式。
[0044]本发明的定时器控制方法包含以下步骤:
[0045]a.在使能信号有效时,定时器电路工作并连续输出计数值;
[0046]b.在延时加载信号作用下,定时模式电路生成脉冲的锁存信号,并产生比较使能信号至定时匹配电路;
[0047]c.延时锁存电路接收定时模式电路的锁存信号,并在其有效时对定时值和延时值进行加法求和运算并进行锁存,然后输出延时锁存信号至定时匹配电路;
[0048]d.定时匹配电路接收比较使能信号、延时锁存值和定时值,在比较使能信号有效时,对延时锁存值和定时值进行比较,在二者相等时输出比较结果;
[0049]e.当定时模式选择为单次定时模式时,定时模式电路在接收比较结果后,禁止输
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