CN101976286B - 终端设备及终端设备中模拟电路的实现方法 - Google Patents

终端设备及终端设备中模拟电路的实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种终端设备及终端设备中模拟电路的实现方法，该终端设备包括控制装置和可编程模拟电路装置，其中，控制装置包括：获取模块，用于获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息，其中，该配置数据信息用于指示可重构模拟单元CAB之间互联开关的通断状态；下载模块，用于将该配置数据信息下载到可编程模拟电路装置；以及重启模块，用于重新启动可编程模拟电路装置；可编程模拟电路装置包括：可重构模拟阵列模块，用于使用该配置数据信息配置CAB的参数和/或连接关系。通过本发明增强了系统的容错能力，提高了系统的资源利用率。

Description

终端设备及终端设备中模拟电路的实现方法
技术领域
本发明涉及终端设备的电路设计领域，尤其涉及一种终端设备及终端设备中模拟电路的实现方法。
背景技术
终端设备在长时间和不当使用以及发生碰撞之后可能产生电路故障，其中，模拟电路故障按其性质来区分，可分为硬故障和软故障。硬故障又称大变动故障，是指故障元件的参数值突然发生较大的变化，是元件值在两种极端情况下变化，经常导致系统严重失效，甚至完全瘫痪，即，一种结构性损坏，例如，元件或连接线发生短路、开路和元件损坏等。软故障又称偏离故障，是指故障元件的参数值随着时间或环境条件而偏离允许的取值范围(即，元件的参数值超出容差范围)，一般它们均未使元件完全失效，即，是非结构性损坏，可能形成的状态是无限的。
目前，终端设备中包含的模拟电路部分主要实现滤波、放大等模拟功能，在使用不当或者发生碰撞后，这部分电路可能发生故障。发明人发现在上述的相关技术中，在处理电路故障时往往需要更换终端设备主板或者为主板更换损坏电路器件，时间周期长、人力和物质成本较高且会造成额外的资源浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种终端设备中模拟电路的实现方案，以至少解决上述终端设备在使用不当或者发生碰撞时需要替换故障电路元件而导致修复周期长、修复成本高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种终端设备。
根据本发明的终端设备，包括控制装置和可编程模拟电路装置，其中，控制装置包括：获取模块，用于获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息，其中，该配置数据信息用于指示可重构模拟单元CAB之间互联开关的通断状态；下载模块，用于将该配置数据信息下载到可编程模拟电路装置；以及重启模块，用于重新启动可编程模拟电路装置；可编程模拟电路装置包括：可重构模拟阵列模块，用于使用该配置数据信息配置CAB的参数和/或连接关系。
进一步地，获取模块还用于通过电路仿真或手动调试获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息。
进一步地，目标模拟电路包括以下至少之一：滤波器、放大器。
进一步地，可重构模拟阵列模块包括CAB，其中，CAB包括以下至少之一：可编程电容阵列、可编程电阻阵列、运算放大器、可编程开关。
进一步地，可编程模拟电路装置还包括：配置数据存储模块，用于存储下载模块下载到可编程模拟电路装置的配置数据信息。
进一步地，配置数据存储模块为配置数据寄存器。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种终端设备中模拟电路的实现方法。
根据本发明的终端设备中模拟电路的实现方法，包括以下步骤：获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息，其中，该配置数据信息用于指示可重构模拟单元CAB之间互联开关的通断状态；将该配置数据信息下载到终端设备的可编程模拟电路装置中，其中，可编程模拟电路装置包括用于使用该配置数据信息配置CAB的参数和/或连接关系的可重构模拟阵列；以及重新启动可编程模拟电路装置。
进一步地，获得与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息包括：通过电路仿真或手动调试获得与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息。
进一步地，通过电路仿真获得与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息包括：当可重构模拟阵列中的模拟电路发生故障时，根据该模拟电路的输入输出信号确定发生故障的线路和/或元件；使用可重构模拟电路阵列绕过发生故障的线路和/或元件建立目标模拟电路的仿真电路，并获得目标模拟电路的配置数据信息。
进一步地，使用可重构模拟电路阵列绕过发生故障的线路和/或元件建立目标模拟电路的仿真电路包括：使用可重构模拟电路阵列中冗余的CAB替换发生故障的CAB，建立目标模拟电路的仿真电路。
通过本发明，采用通过配置数据对终端设备中可重构模拟单元的参数和/或连接关系进行配置，解决了终端设备在使用不当或者发生碰撞时需要替换故障电路元件而导致修复周期长、修复成本高的问题，增强了系统的容错能力，提高了系统的资源利用率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的终端设备的结构框图；
图2是根据本发明优选实施例的终端设备的结构框图；
图3是根据本发明实施例的终端设备中模拟电路的实现方法的流程图；
图4是根据本发明实施例一的可重构模拟电路的电路结构示意图；
图5是根据本发明实施例二的可编程模拟阵列的结构示意图；
图6是根据本发明实施例三的实现特定功能模拟电路的方法流程图；以及
图7是根据本发明实施例四的电路故障修复方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
根据本发明的实施例，提供了一种终端设备，图1是根据本发明实施例的终端设备的结构框图，如图1所示，该终端设备10包括控制装置12和可编程模拟电路装置14，其中，控制装置12包括：获取模块122，用于获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息，其中，该配置数据信息用于指示可重构模拟单元(Configurable Analogue Block，简称为CAB)之间互联开关的通断状态；下载模块124，耦合至获取模块122，用于将该配置数据信息下载到可编程模拟电路装置14；以及重启模块126，耦合至下载模块124，用于重新启动可编程模拟电路装置14；可编程模拟电路装置14耦合至控制装置12，包括：可重构模拟阵列模块142，用于使用该配置数据信息配置CAB的参数和/或连接关系。
通过上述装置，采用通过配置数据对终端设备中可重构模拟单元的参数和/或连接关系进行配置，解决了终端设备在使用不当或者发生碰撞时需要替换故障电路元件而导致修复周期长、修复成本高的问题，增强了系统的容错能力，提高了系统的资源利用率。
例如，用户要想利用终端设备的可编程模拟电路装置14(可以包括可编程模拟陈列)中的模拟电路实现某种特定的功能时，首先要知道目标模拟电路(即，要想实现的特定功能的模拟电路)功能和参数指标，再利用获取模块122获取与该目标模拟电路对应的配置数据信息，使用下载模块124将该配置数据信息下载到可编程模拟电路装置14中后，重启模块126重启该可编程模拟电路装置14后，可编程模拟电路装置14中的模拟电路重新启动时，会读取该配置数据信息，生成与该配置数据信息对应的电路网络结构和元件参数。
优选地，获取模块122还用于通过电路仿真或手动调试获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息。该方法可以有效地获取可编程模拟电路装置14中模拟电路的配置参数，从而使用户可以使用可重构模拟电路阵列实现不同功能和参数指标的模拟电路，提高了系统的灵活性和处理能力。
在具体实施过程中，终端设备的可编程模拟电路装置14中的模拟电路发生故障时，在确定该故障是由可编程模拟电路装置14中的模拟电路引起的情况下，用户可以通过电路仿真方式，使用可重构模拟电路阵列模块142绕过发生故障的线路和/或元件建立可以实现与故障前相同功能的仿真电路，从而可以获取到与实现该仿真电路对应的配置数据信息(即，目标模拟电路的配置数据信息)，再将其下载到可编程模拟电路装置14中，使得可编程模拟电路装置14中的模拟电路重新启动时，生成与该配置数据信息对应的电路网络结构和元件参数，从而可以让重启之后的可编程模拟电路装置14中。
优选地，目标模拟电路包括以下至少之一：滤波器、放大器。该方法实现简单、可操作性强。
优选地，可重构模拟阵列模块142包括CAB，其中，CAB包括以下至少之一：可编程电容阵列、可编程电阻阵列、运算放大器、可编程开关。该方法提高了终端设备中模拟电路的可配置性，节约了成本，提高了系统的性能。
图2是根据本发明优选实施例的终端设备的结构框图，如图2所示，可编程模拟电路装置14还包括：配置数据存储模块144，耦合至下载模块124和可重构模拟阵列模块142，用于存储下载模块124下载到可编程模拟电路装置14的配置数据信息。
本实施例可以将下载模块124下载到可编程模拟电路装置14的配置数据信息存储起来，从而使得可编程模拟电路装置14中的模拟电路重新启动时，从该配置数据存储模块144中读取该配置数据信息，从而生成与该配置数据信息对应的电路网络结构和元件参数。可见，该方法可以使得重启后的可重构模拟电路阵列模块142中的模拟电路可以根据配置数据存储模块144中的配置数据信息生成相应的电路网络结构和元件参数，提高了系统的效率和利用率。
优选地，配置数据存储模块144为配置数据寄存器。该方法实现简单、可操作性强。
对应于上述的方法，在本实施例中还提供了一种终端设备中模拟电路的实现方法，图3是根据本发明实施例的终端设备中模拟电路的实现方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤S302，获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息，其中，该配置数据信息用于指示可重构模拟单元CAB之间互联开关的通断状态；
步骤S304，将该配置数据信息下载到终端设备的可编程模拟电路装置中，其中，可编程模拟电路装置包括用于使用该配置数据信息配置CAB的参数和/或连接关系的可重构模拟阵列；以及
步骤S306，重新启动可编程模拟电路装置。
通过上述步骤，采用通过配置数据对终端设备中可重构模拟单元的参数和/或连接关系进行配置，解决了终端设备在使用不当或者发生碰撞时需要替换故障电路元件而导致修复周期长、修复成本高的问题，增强了系统的容错能力，提高了系统的资源利用率。
例如，可编程模拟阵列可以包括可编程模拟单元(CAB)和可编程互联网络。
优选地，在步骤S302中，通过电路仿真或手动调试获得与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息。
优选地，通过电路仿真获得与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息包括：当可重构模拟阵列中的模拟电路发生故障时，根据该模拟电路的输入输出信号确定发生故障的线路和/或元件；使用可重构模拟电路阵列绕过发生故障的线路和/或元件建立目标模拟电路的仿真电路，并获得目标模拟电路的配置数据信息。
优选地，使用可重构模拟电路阵列绕过发生故障的线路和/或元件建立目标模拟电路的仿真电路包括：使用可重构模拟电路阵列中冗余的CAB替换发生故障的CAB，建立目标模拟电路的仿真电路。
可见，上述终端设备10是具有电路容错能力的，上述的软硬件设计方法是对设计工具改进，利用电路可配置(Reconfiguration ofcircuitry)技术可以使传统意义上硬件和软件的界限变得模糊，让硬件系统软件化。
需要说明的是，本发明实施例基于电路的可配置技术，提供了一种利用模拟阵列结构实现模拟电路设计的方案，该设计方案的最大优点在于其能够利用配置数据的方式获得特定的模拟电路功能，在电路发生故障时，可以通过重新配置数据的方式对故障进行容错，实现快速修复、无需手工更换电路等特性。
以下各个实施例结合了上述优选的实施方式。
实施例一
在本实施例中，采用本发明实施例的上述设计方案，提供了一种终端设备。图4是根据本发明实施例一的可重构模拟电路的电路结构示意图，如图4所示，该终端设备包括可编程模拟阵列42、配置数据存储器44、输入输出模块46以及控制电路模块48，下面对各部分进行详细说明。
可编程模拟阵列42(即，可重构模拟阵列)，用于通过配置可编程互联网络的结构实现CAB之间或者CAB内部电路结构的任意互联，达到改变电路结构，实现特性功能的目的。例如，CAB可以由可编程电容阵列、可编程电阻阵列和运算放大器组成和一些可编程开关组成。通过断开或闭合编程开关可以利用一个CAB实现简单的放大、一阶滤波等基本的电路功能，其电路参数值可以通过改变所包含的可编程电容、电容阵列和运算放大器增益值的来改变。
在具体实施过程中，可以通过设计一个高效灵活的可编程互联网络将多个CAB联系在一起可以组成一个可编程模拟阵列。互联网络中每一个交叉的地方均由一个可编程开关控制。CAB和互联网络中的可编程开关状态均可以用0和1来表示其通断状态，那么对应某一个特定的连接关系就有一长串0/1字串，称之为配置数据串。多个CAB之间的电路连接关系由互联网络的配置数据串决定。通过改变CAB单元的参数结构以及多个CAB之间的连接关系来改变整个模拟电路阵列最终实现的电路功能和具体参数。即，使用配置数据寄存器44来存储该配置数据串，控制电路部分实现将特定的配置数据下载到寄存器中，所有这些就可以组成了一个可重构、可配置的模拟电路结构。
配置数据存储器44，用于存储表示所有互联开关通断状态的配置数据信息。例如，配置数据存储器44中存储可编程互联网络中所包含的开关状态，并直接控制其通断情况。
输入输出模块46，用于将可编程模拟阵列结构中特定电路节点的电路信号引出。例如，输入输出模块46输入电路信号、并引出特定所需的电路数据节点的电路信号。
控制电路模块48，用于将配置数据从主机下载入配置数据存储器44。例如，控制电路模块48将具体的参数配置情况下载入配置数据寄存器44。需要说明的是，配置数据寄存器44的数据代表了电路阵列中每个开关位置的通断状态，不同的开关连接关系将在两个方面影响模拟电路的特性：首先是电路中各个单元之间的电路连接关系，其次是每个单元个体的电路参数。
实施例二
图5是根据本发明实施例二的可编程模拟阵列的结构示意图，如图5所示，其具体的电路结构和功能描述如下：
输入输出节点52，用于引出互联网络中特定电路节点的电路信号；
开关盒54，包括可编程开关，其中，可编程开关用于实现任意一条横向线路和纵向线路在水平方向上的互联；
CAB 56，包括可编程电阻、电容阵列、放大器和可编程开关等，是实现电路功能的最小单位；
连接盒58，用于实现纵向线路和CAB 56之间的互联。
实施例三
本实施例提供了一种利用可重构模拟阵列结构实现特定电路功能的方法，图6是根据本发明实施例三的实现特定功能模拟电路的方法流程图，如图6所示，配置实现终端设备中任意电路功能的方法包括以下步骤：
步骤S602，确定所要实现的模拟电路功能和/或参数指标。以滤波器为例，确定其所需滤波器的阶数、增益和转折频率等参数。
步骤S604，采用仿真的方法或者其他方式(例如，手动调试)获得实现目标功能的模拟电路的配置数据信息。其中，这些配置数据信息决定了网络中各个开关的通断状态。具体地，可以利用仿真软件为可重构模拟阵列建立仿真模型，通过配置可编程开关来调整电路中各个元器件的参数，使得最终获得的等效电路可以达到所需功能的参数指标。
步骤S606，通过控制电路将所要实现的目标模拟电路的配置信息下载入配置数据寄存器。此时，可重构模拟阵列中的开关信息可以以二进制数据的形式保存在配置数据寄存器中。
步骤S608，通过重新启动电路使配置信息生效，生成新的网络互联关系和元件参数，最终实现目标电路功能。
实施例四
本实施例中，首先通过电路仿真或者其他方式得到实现某一特定电路功能的开关配置数据信息，将此配置数据下载入配置数据寄存器，实现该特定功能的电路。这种可重构模拟电路的优越性体现在其可配置、可重构特性上，这种特性使其可应用于故障修复技术的研究上，即，在电路发生故障的情况下，可以通过改变电路的配置数据而改变电路的网络结构，绕过故障单元，从而实现电路故障的修复。
图7是根据本发明实施例四的电路故障修复方法的流程图，如图7所示，在终端设备的电路发生故障时，可重构模拟阵列实现电路容错功能的修复方法，包括以下步骤：
步骤S702，终端设备发生电路级故障。例如，模拟电路的参数发生偏移。
步骤S704，检测所发生的故障是否是由终端设备中模拟电路部分引起，以确定是否可以采用本发明实施例所提出的修复机制进行修复。若是由模拟电路部分引起的，则进入步骤S708，否则，进入步骤S706。例如，检测到电路故障发生的部位，以确定是否是模拟电路部分引起的，若是由模拟电路引起的，则可以利用新的配置数据改变可编程模拟阵列结构的开关状态以绕过故障单元。
步骤S706，如果该故障并非模拟电路部分引起，则无法使用本发明修复，故障修复失败。
步骤S708，启动修复策略，获取新的配置数据。具体地，首先要确定故障发生的位置和具体CAB单元，然后利用互联网络绕过故障位置、采用其它冗余CAB替换故障CAB单元，新的网络关系将会生成新的配置数据。
步骤S710，启动控制电路，将新的配置数据下载到配置数据寄存器中，以改变电路结构重新实现原有电路功能。
步骤S712，重新启动电路，使新的配置数据生效，从而生成新的网络结构。在新的网络结构中，故障CAB或故障线路被绕过并以其它冗余单元替换，参数重新设置之后电路再次实现所需目标输出。
步骤S714，终端中模拟电路故障得到修复，设备可以重新使用。
可见，本实施例可以实现电路功能级的容错和修复，即，在故障发生时可以通过配置存储寄存器的方式修复故障，以达到快速修复、节约成本的目的。
综上所述，通过上述实施例，利用模拟阵列结构实现一种可重构、可配置、具有容错功能的模拟电路的方法，解决了终端设备在使用不当或者发生碰撞时需要替换故障电路元件而导致修复周期长、修复成本高的问题，增强了系统的容错能力，提高了系统的资源利用率。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种终端设备，其特征在于，包括控制装置和可编程模拟电路装置，其中，
所述控制装置包括：获取模块，用于获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息，其中，所述配置数据信息用于指示可重构模拟单元CAB之间互联开关的通断状态；下载模块，用于将所述配置数据信息下载到所述可编程模拟电路装置；以及重启模块，用于重新启动所述可编程模拟电路装置；
所述可编程模拟电路装置包括：可重构模拟阵列模块，用于使用所述配置数据信息配置所述CAB的参数和/或连接关系；
其中，所述获取模块通过电路仿真获取与所述目标模拟电路的功能和参数指标对应的所述配置数据信息，包括：当所述可重构模拟阵列模块中的模拟电路发生故障时，根据所述模拟电路的输入输出信号确定发生故障的线路和/或元件；使用所述可重构模拟电路阵列模块绕过所述发生故障的线路和/或元件建立所述目标模拟电路的仿真电路，并获得所述目标模拟电路的所述配置数据信息。
2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述获取模块还用于通过手动调试获取与所述目标模拟电路的功能和参数指标对应的所述配置数据信息。
3.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述目标模拟电路包括以下至少之一：滤波器、放大器。
4.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述可重构模拟阵列模块包括所述CAB，其中，所述CAB包括以下至少之一：可编程电容阵列、可编程电阻阵列、运算放大器、可编程开关。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述可编程模拟电路装置还包括：
配置数据存储模块，用于存储所述下载模块下载到所述可编程模拟电路装置的所述配置数据信息。
6.根据权利要求5所述的终端设备，其特征在于，所述配置数据存储模块为配置数据寄存器。
7.一种终端设备中模拟电路的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取与目标模拟电路的功能和参数指标对应的配置数据信息，其中，所述配置数据信息用于指示可重构模拟单元CAB之间互联开关的通断状态；
将所述配置数据信息下载到终端设备的可编程模拟电路装置中，其中，所述可编程模拟电路装置包括用于使用所述配置数据信息配置所述CAB的参数和/或连接关系的可重构模拟阵列；以及
重新启动所述可编程模拟电路装置；
其中，通过电路仿真获得与所述目标模拟电路的功能和参数指标对应的所述配置数据信息包括：当所述可重构模拟阵列中的模拟电路发生故障时，根据该模拟电路的输入输出信号确定发生故障的线路和/或元件；使用所述可重构模拟电路阵列绕过所述发生故障的线路和/或元件建立所述目标模拟电路的仿真电路，并获得所述目标模拟电路的所述配置数据信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，获得与所述目标模拟电路的功能和参数指标对应的所述配置数据信息包括：
通过手动调试获得与所述目标模拟电路的功能和参数指标对应的所述配置数据信息。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使用所述可重构模拟电路阵列绕过所述发生故障的线路和/或元件建立所述目标模拟电路的所述仿真电路包括：
使用所述可重构模拟电路阵列中冗余的所述CAB替换所述发生故障的所述CAB，建立所述目标模拟电路的所述仿真电路。
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