专利名称：内嵌控制单元的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种可利用寄存器化的方式来控制不同可编程外围的内嵌控制单元，且特别是有关于设计一种适用于笔记本电脑的内嵌控制单元，此单元在得到完全验证后，便可产生RTL(Register Transistor Level寄存器晶体管电平)，并可整合至南桥芯片组(south bridge chipset)内部，达到降低成本的目的。
背景技术：
由于现今个人电脑产业已经相当成熟，许多零组件都已经标准化，因此设计上的难度也大大的降低。请参照图1，其绘示为一般台式电脑的系统架构图。台式电脑包括中央处理单元102、北桥芯片组(north bridgechipset)104与南桥芯片组106。一般我们亦通称南桥芯片组为输入/输出控制电路(I/O controller)。其中，各种外接外围装置，例如是外接键盘122，是与南桥芯片组106耦接，以传送或接收外界的输入消息。台式电脑必须相当标准化，以方便使用者增添各种外围装置。然而，各笔记本电脑厂商为突破笔记本电脑机构本身的限制，如限高、限重、省电等特殊规格的要求外，而将电路设计在同一片主机板上，常会加上许多特殊的外围功能以利于使用者使用上的便利性，并可藉以区别其他公司的产品。所提供的特殊外围功能例如是，提供电子邮件(e-mail)显示灯，有收到电子邮件时就会点亮，或是在键盘上提供特殊键，如上网键、收发电子邮件键、CD-ROM点唱功能、特殊省电方式、特殊规格的触控板、电池容量的读取与控制、风扇与散热的特殊设计等，以简化使用者的操作步骤。这些特殊功能在传统的作法是量身订制一颗内嵌控制(Embedded Controller，EC)IC，此IC通常包括一微处理器(microprocessor)以及外接或内建的非易失性存储器(non-volatile memory)，以因应笔记本电脑所需的特殊功能，并提供设计人员随时可以修改程序之用。因此各笔记本电脑厂商皆须培养软件与硬件方面的人才，以便设计出内嵌控制IC的种种特殊功能。但如此一来，不但会提高了产品的复杂度，同时亦会影响到固件开发和侦错的时程，以及额外的硬件材料成本。
请参照图2，其绘示为一般的笔记本电脑系统架构图。笔记本电脑包括中央处理单元102、北桥芯片组104、南桥芯片组106与内嵌控制IC 208，且多个内建外围装置是由内嵌控制IC 208所控制，此些内建外围装置例如是触控板210、LED显示灯212、风扇214、电池216、内建键盘218、光盘机220等，并且可以有外接外围装置，例如是外接键盘122，耦接至南桥芯片组106。LED显示灯212例如是电子邮件显示灯、电池充电显示灯及休眠显示灯等等。其中，内嵌控制IC 208的内部电路包含了一个微处理器。而内嵌控制IC 208以总线LPC(Low pin count connector)连结至南桥芯片组106。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种可弹性应用的内嵌控制单元，可以不经撰写应用软件即可以达到种种特殊功能的外围装置的控制。
根据本发明的目的，提出一种内嵌控制单元，置于一电脑中，用以控制多个外围装置。内嵌控制单元包括多个外围功能控制器，用以控制此些外围装置，如同以往利用固件方式来控制一样，且各外围功能控制器是依据一选择信号而决定是否启动。并有多组内建的寄存器群，可供各外围装置因应不同厂牌、不同规格来作微调。使得未来笔记本电脑的设计开发可以如图1所示的台式电脑那般成熟，降低使用者所须的技术门槛。
换句话说，本发明是一种内嵌控制单元，用以装设在一笔记本电脑中，以取代多数熟知的笔记本电脑中可编程处理器的功能。此内嵌控制单元已内建多个外围功能控制器，以控制多种笔记本电脑常用的外围装置。此内嵌控制单元内的外围功能控制器可依据各种不同厂家型号、不同规格的笔记本电脑常用外围装置，直接串接起来使用。并且能够按照内不可调式寄存器的设定，达到减少或完全不需要固件支援的控制。
亦即，本发明是将原来具有存储器的微处理器内嵌式控制器，改变为利用硬件IC的状态机器(state machine)来控制，以简化以往微处理器设计中，需固件人员协助进行高级程序语言的撰写，再编译成机器语言，并烧录到此微处理器内部或外接的存储器后才可以使用的方式。此外，如上所示，本发明亦可简化笔记本电脑的研发流程并降低研发成本。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1绘示为一般台式电脑的系统架构图。
图2绘示一般笔记本电脑的系统架构图。
图3绘示依照本发明一较佳实施例的一种笔记本电脑系统架构图。
图4绘示为内嵌控制单元的一例方块图。
图5绘示乃熟知的键盘控制器的一例方块图。
图6绘示乃熟知的光盘机控制器的一例方块图。
图7绘示依照本发明另一较佳实施例的一种笔记本电脑系统架构图。
具体实施例方式
请参照图3，其绘示为依据本发明一较佳实施例的一种笔记本电脑系统架构图。其与图2中的一般笔记本电脑系统架构不同点在于内嵌控制单元308是为较便宜、不需微处理器，但功能齐全且具扩充性的可编程的逻辑电路及状态机器(state machine)。请参照图4，其绘示为本发明的内嵌控制单元308的一实施例的功能方块图。其中，内嵌控制单元308包括多个外围功能控制器。外围功能控制器用以提供各个厂商所需的多种外围功能以控制此些外围装置。而此些外围功能控制器是依据客户的需求以选择信号决定启动与否。在本实施例中的外围功能控制器例如是触控板控制器(touch pad controller)302-1，用以监测触控板210的指向座标。通常，触控板210的装置会将使用者利用指尖在触控板210移动的座标值，透过SM Bus(System Management Bus)或者其他接口传送出去。而触控板控制器302-1便具有此功能接口，先接收座标值，并透过LPC或者PCI Bus传回南桥芯片组，使其数据可以传送到作业系统(OS)的鼠标控制程序内；另外，显示灯控制器302-2，用以决定LED显示灯212的显示与否，风扇控制器302-3，用以监测风扇214的转速，电池控制器302-4，用以监测电池216的充电情况与使用情况、键盘控制器302-5，用以监测内建键盘218，光盘机控制器302-6，用以在电脑不开机的情况下控制光盘机220以播放音乐。等所有的所需功能设计完成后即可转换成RTL语言，将内嵌控制单元电路予以内建至南桥控制芯片组中，以达到更高的整合价值。
传统的内嵌控制单元是包括微处理器，因此需撰写固件(firmware)以对此些内建外围装置进行控制。本发明的内嵌控制单元208是以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)技术建构而成，因此只需由硬件人员定义脚位即可进行控制。以硬件的方式实施此些外围控制器是为此领域的人所共知，在此以键盘控制器与光盘控制器为例做个简单的说明。
请参照图5，其所绘示乃熟知的键盘控制器302-5的一功能方块图。键盘控制器302-5是由移位寄存器(shift regisster)502、键盘矩阵电路(scanmatrix)504、滤波器506、缓冲器508、位址产生器510、对应器512、比较器514以及输出元件516所组成。各元件间的耦接关系如图中所绘示。由于每家笔记本电脑制造厂商所生产的数种键盘，每个键盘按键在键盘上的位置以及排列方式都不相同，故在键盘矩阵电路504上，每个接点所对应的键盘按键也会随着产品的不同而有所差异。因此，对应器512所储存的键盘矩阵电路504上位址的接点与指令之间的对应关系也必须随着键盘产品的不同而改变。对应器512可以是一可编程非易失性存储器(Programmable Nonvolatile Memory)，其中储存的键盘矩阵电路504上位址的接点与指令之间的对应关系，可以藉由写入与抹除而编程。比较器514中，设计有多个状态储存器，以分别储存Caps Lock键、Num Lock键、Alt键、Fn键、Shift键......等等按键的切换状态。当比较器514收到对应器512输出的对应信号mo时，就会依据对应信号mo以及状态储存器储存的各个特殊功能键的切换状态来决定键盘指令读取装置302-5要输出的指令为何。输出元件516会依据比较信号sc以串行(serial)的方式输出时脉信号sclk以及数据信号sdata，至此，键盘指令读取装置302-5便完成读取使用者所按下的键盘按键并将之转换成指令信号的程序。
请参照图6，其绘示乃熟知的光盘机控制器的一例方块图。光盘机控制器302-6包括控制单元602及命令执行单元604，用以在电脑未开机的状态下播放光盘机220中的CD音乐。控制单元602接收外部的按钮S1、S2、S3及S4的信号，外部的按钮例如是播放键、暂停键、下一曲及上一曲等。然后命令执行单元604将控制单元接收的信号转换为光盘机的控制命令并输出以控制光盘机220的运作。
又，本发明的内嵌控制单元308是可以与南桥芯片组结合。请参照图7，其绘示依照本发明另一较佳实施例的一种笔记本电脑系统架构图。此图中的南桥芯片组702是具有内嵌控制单元，使得此图中的笔记本电脑的架构图与图1中的台式电脑的架构相同，而仍可以添加多种外围功能。因此可以使得研发成本降低。
本发明上述实施例所揭露的内嵌控制单元可以简化研发流程，降低研发成本。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种输入/输出控制电路(I/O controller)用以控制多个外围装置，该输入/输出控制电路包括一内嵌控制单元，该内嵌控制单元包括多个外围功能控制器，各所述外围功能控制器用以控制该些外围装置之一。
2.如权利要求1所述的输入/输出控制电路，其中各所述外围功能控制器是依据一选择信号而决定是否启动。
3.如权利要求1所述的输入/输出控制电路，其中该内嵌控制单元是以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)技术建构而成。
4.一种电脑系统，用以控制多个外围装置，该电脑系统包括一中央处理单元；一北桥控制电路，该北桥控制电路是耦接至该中央处理单元；一南桥控制电路，该南桥控制电路是耦接至该北桥控制电路；一内嵌控制单元，该内嵌控制单元是分别耦接至该南桥控制电路及该些外围设备，其中该内嵌控制单元包含一外围功能控制器，用以控制该些外围装置。
5.如权利要求4所述的电脑系统，其中，各所述外围功能控制器是依据一选择信号而决定是否启动。
6.一种电脑系统，用以控制多个外围装置，该电脑系统包括一中央处理单元；一北桥控制电路，该北桥控制电路是耦接至该中央处理单元；一南桥控制电路，该南桥控制电路耦接至该北桥控制电路，该南桥控制电路包含一内嵌控制单元，该内嵌控制单元是分别耦接至该南桥控制电路及该些外围设备，其中该内嵌控制单元包含一外围功能控制器，用以控制该些外围装置。
7.如权利要求6所述的电脑系统，其中，且各所述外围功能控制器是依据一选择信号而决定是否启动。
全文摘要
一种内嵌控制单元，用以装设在一笔记本电脑中，以取代多数笔记本电脑中可编程处理器的功能。此内嵌控制单元已内建多个外围功能控制器，以控制多种笔记本电脑常用的外围装置。此内嵌控制单元内的外围功能控制器是可依据各种不同厂家型号、不同规格的笔记本电脑常用外围装置，直接串接起来使用。并且能够按照内不可调式寄存器的设定，达到减少或完全不需要固件支援的控制，以简化笔记本电脑的研发流程及成本。
文档编号G06F13/10GK1459733SQ0212039
公开日2003年12月3日 申请日期2002年5月24日 优先权日2002年5月24日
发明者郭宏益, 林益明 申请人:威盛电子股份有限公司