CN103092809B - 电子装置与其处理器内部功能方块的线性区操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种电子装置、与所使用的处理器内部功能方块线性区操作方法。该电子装置包括具有第一以及第二多工输入输出脚位(MPP1与MPP2)的处理器、用于连接外接装置的外接装置连接端口、以及第一与第二阻抗元件。外接装置连接端口还与MPP1连接，具有一待测电位。第一阻抗元件一端连接外接装置连接端口、且另一端连接一高电平电位。第二阻抗元件一端连接外接装置连接端口、且另一端连接至MPP2。处理器被配置为：若该待测电位位于该处理器一功能方块的一非线性操作区，自MPP2输出该高电平电位或一低电平电位，以确保该待测电位操作在该功能方块的线性操作区。该功能方块是多工耦接MPP1。

Description

电子装置与其处理器内部功能方块的线性区操作方法

技术领域

本发明是有关于处理器的多工输入输出脚位(Multi-Purpose Pin，MPP)的应用，特别有关于处理器内部以多工输入输出脚位接收模拟信号的模拟数字转换器的线性区操作方法。

背景技术

为了减少芯片的输入/输出脚位数量、降低生产成本，处理器常使用多工输入输出技术，令单一脚位有多工用途。例如，以多工器设计一多工输入输出端口，使对应的一多工输入输出脚位可由多种功能方块轮流使用。所述多工输入输出技术包括数字信号应用、以及模拟信号应用。

然而，在模拟-数字转换应用上，以上多工器设计会压缩模拟数字转换器的线性操作区；例如，会有footroom、headroom非线性操作区(以下分别称之为低部、高部非线性操作区)产生。如此一来，关于处理器内部的模拟数字转换器，若经由上述多工输入输出技术导入的信号的电位过低、落入低部非线性操作区，该模拟数字转换器的运作就会失真。另外，若经由上述多工输入输出技术导入的信号的电位过高、落入高部非线性操作区，该模拟数字转换器的运作也会失真。

发明内容

本发明揭露一种电子装置、与该电子装置所使用的处理器内部功能方块的线性区操作方法。

根据本发明一种实施方式所实现的一电子装置包括一处理器、一外接装置连接端口、一第一阻抗元件以及一第二阻抗元件。该处理器包括一第一多工输入输出脚位以及一第二多工输入输出脚位。该外接装置连接端口用以连接一外接装置。该外接装置连接端口与该第一多工输入输出脚位连接，且具有一待测电位。该第一阻抗元件具有一第一端连接该外接装置连接端口、且具有一第二端连接至一高电平电位。该第二阻抗元件具有一第一端连接该外接装置连接端口、且具有一第二端连接至该第二多工输入输出脚位。该处理器被配置为在该待测电位位于该处理器内一功能方块的一非线性操作区时，自该第二多工输入输出脚位输出该高电平电位或一低电平电位其中之一，以确保该待测电位操作在该功能方块的一线性操作区内。该功能方块多工耦接该第一多工输入输出脚位。

另一实施方式揭露一种处理器内部功能方块的线性区操作方法。根据所述方法，以一处理器的一第一多工输入输出脚位连接一外接装置连接端口。该外接装置连接端口用于连接一外接装置、且具有一待测电位。此外，以一第一阻抗元件的一第一端连接该外接装置连接端口、且将该第一阻抗元件的一第二端连接至一高电平电位。所述方法还以一第二阻抗元件的一第一端连接该外接装置连接端口、且将该第二阻抗元件的一第二端连接至该处理器的一第二多工输入输出脚位。在该待测电位位于该处理器内一功能方块的一非线性操作区时，令该第二多工输入输出脚位输出该高电平电位或一低电平电位其中之一，以确保该待测电位操作在该功能方块的一线性操作区内。该功能方块多工耦接该第一多工输入输出脚位。

在另一种实施方式中，所实现的一电子装置包括一处理器、一外接装置连接端口、一第一阻抗元件以及一第二阻抗元件。该处理器包括一第一多工输入输出端口以及相关的一第一多工输入输出脚位、一第二多工输入输出端口以及相关的一第二多工输入输出脚位、一控制模块以及一模拟数字转换器。该控制模块控制上述第一以及第二多工输入输出端口，以设定上述第一以及第二多工输入输出脚位的作用。该模拟数字转换器连接该第一多工输入输出端口，接收的是自该第一多工输入输出脚位输入该处理器的模拟信号。该外接装置连接端口用于连接一外接装置，且在该电子装置内部与该第一多工输入输出脚位连接。该第一阻抗元件具有一第一端连接该外接装置连接端口、且具有一第二端控制在一高电平电位。该高电平电位等同上述第二多工输入输出脚位输出的一高电平状态。该第二阻抗元件耦接于该外接装置连接端口以及该第二多工输入输出脚位之间。若该待测电位位于该模拟数字转换器的一非线性操作区，该控制模块还控制该第二多工输入输出端口输出该高电平电位或一低电平电位其中之一，以确保该待测电位操作在该模拟数字转换器的一线性操作区内。

下文特举实施例，并配合所附图示，详细说明本发明内容。

附图说明

以下图示配合之后所列举详细实施方式，将帮助了解本发明内容，其中：

图1图解根据本发明一种实施方式所实现的一电子装置100；

图2A以及图2B是关于第二多工输入输出脚位MPP2的作用切换，图解其对待测电位Vref的影响；以及

图3更以流程图图解第二多工输入输出脚位MPP2的作用切换程序。

具体实施方式

以下叙述列举本发明的多种实施方式。以下叙述介绍本发明的基本概念，且并非意图限制本发明内容。实际发明范围应依照申请专利范围界定之。

图1图解根据本发明一种实施方式所实现的一电子装置100。电子装置100包括一处理器102、一外接装置连接端口(此处简化标示为节点104)、一第一阻抗元件R1以及一第二阻抗元件R2。

首先，讨论处理器102部分。处理器102包括一第一多工输入输出端口106(具有多工器功能)以及相关的一第一多工输入输出脚位MPP1、一第二多工输入输出端口108(具有多工器功能)以及相关的一第二多工输入输出脚位MPP2、一控制模块110、以及一模拟数字转换器112。该控制模块110负责控制上述第一以及第二多工输入输出端口106以及108，以设定上述第一以及第二多工输入输出脚位MPP1以及MPP2的作用。模拟数字转换器112连接该第一多工输入输出端口106，接收的是自该第一多工输入输出脚位MPP1输入该处理器102的模拟信号。

至于外接装置连接端口104，是用于连接外接装置114(此图例将外接装置以一电阻RL─又称之为待测电阻─简化标示之)，并且在该电子装置100内部连接着该第一多工输入输出脚位MPP1。此外，该外接装置连接端口104还与该第一阻抗元件R1连接，且该第一阻抗元件R1另外一端是控制在一高电平电位V_IO。该高电平电位V_IO可等同上述第二多工输入输出脚位MPP2作输出使用时的一高电平状态。至于该第二阻抗元件R2，则是耦接于该外接装置连接端口104以及该第二多工输入输出脚位MPP2之间。

关于该控制模块110，其对该第二多工输入输出端口108的控制包括使该第二多工输入输出脚位MPP2在「作输入使用」以及「作输出使用」两者切换，以确保由该第一多工输入输出脚位MPP1导入该模拟数字转换器112的信号操作在线性区间。关于低部、高部非线性模拟数字转换区间，该第二多工输入输出脚位MPP2在作输出使用时可分别输出其高电平状态、低电平状态应付之。

关于上述第二多工输入输出脚位MPP2的作用切换，图2A以及图2B图解其对一待测电位Vref的影响。

参阅图2A，第二多工输入输出脚位MPP2是作输入使用。首先，考虑外接装置连接端口104无外接装置(RL)连接的状况。此时，待测电位Vref受高电平电位V_IO影响，也是高电平状态。此信息可用来判定外接装置连接端口104未与外接装置连接。一旦外接装置连接端口104连接外接装置(RL)，第一阻抗元件R1以及外接装置(RL)会形成一分压电路，待测电位Vref会偏离高电平电位V_IO。此信息可用来判定外接装置连接端口104有与外接装置连接。

判定连接有外接装置(RL)后，可再对待测电位Vref进行一次判断，确认其是否过高或过低、落入模拟数字转换的高部或低部非线性操作区。若待测电位Vref是对应模拟数字转换的非线性操作区，则切换第二多工输入输出脚位MPP2作输出使用、且输出高电平电位V_IO或低电平电位V_LOW。该低电平电位V_LOW可为外接装置该待测电阻RL另外一端所耦接的电位。

参阅图2B，第二多工输入输出脚位MPP2即是作输出使用、且视状况输出高电平电位V_IO或低电平电位V_LOW。第二多工输入输出脚位MPP2输出高电平电位V_IO的状态下，第二阻抗元件R2将与第一阻抗元件R1并联改变分压电路的结构。第二多工输入输出脚位MPP2输出低电平电位V_LOW的状态下，第二阻抗元件R2将与外接装置的阻抗RL并联改变分压电路的结构。随着分压电路的结构变化，待测电位Vref随之调整，脱离模拟数字转换的非线性操作区。

关于第一以及第二阻抗元件R1以及R2的阻抗值设计，可遵循以下原则。

在第一种实施方式中，可令该第一阻抗元件R1的阻抗大于该第二阻抗元件R2一特定数量级─例如，第一阻抗元件R1为100K欧姆，第二阻抗元件R2为1K欧姆。此设计可用来应付低阻抗(例如，1K、10K欧姆)的外接装置(RL)，如耳机或车座…等。当第二多工输入输出脚位MPP2作输入使用时，100K欧姆的第一阻抗元件R1与低阻抗外接装置(RL)所形成的分压电路会使得待测电位Vref落入模拟数字转换的低部非线性操作区(在一种实施方式中，是以一下临界值判断该待测电位Vref是否过低)。对应之，切换第二多工输入输出脚位MPP2为输出高电平电位V_IO。如此一来，1K欧姆的第二阻抗元件R2与100K欧姆的第一阻抗元件R1的并联会大大改变分压结果，待测电位Vref因而跳脱模拟数字转换的低部非线性操作区，提升到较高的电平，使得模拟数字转换器得以在线性区操作。

在第二种实施方式中，可令该第一阻抗元件R1的阻抗小于该第二阻抗元件R2一特定数量级─例如，第一阻抗元件R1为1K欧姆，第二阻抗元件R2为100K欧姆。此设计可用来应付高阻抗(例如，100K欧姆)的外接装置(RL)。当第二多工输入输出脚位MPP2作输入使用时，1K欧姆的第一阻抗元件R1与高阻抗外接装置(RL)所形成的分压电路会使得待测电位Vref落入模拟数字转换的高部非线性操作区(在一种实施方式中，是以一上临界值判断该待测电位Vref是否过高)。对应之，切换第二多工输入输出脚位MPP2为输出低电平电位V_LOW。如此一来，100K欧姆的第二阻抗元件R2与高阻抗(例如，100K欧姆)外接装置(RL)的并联会大大改变分压结果，待测电位Vref因而脱离模拟数字转换的高部非线性操作区，降至较低的电平，使得模拟数字转换器得以在线性区操作。

或者，在其它实施方式中，也可在阻抗值差距极大的两个阻抗元件、高电平电位(V_IO)供应源与处理器102之间采用开关切换设计，视需求决定第一、第二阻抗元件R1以及R2的阻抗孰大孰小，以兼顾高、低阻抗外接装置。

关于第二多工输入输出脚位MPP2的作用切换，图3更以流程图图解之。步骤S302首先初始化该第二多工输入输出脚位MPP2作输入使用。步骤S304则是以图2A所讨论的技术判断外接装置连接端口104是否连接有外接装置(RL)。若无连接外接装置，则继续S304的检测判断步骤。若有连接外接装置，则流程进入步骤S306，解读待测电位Vref的值，判断是否落在模拟数字转换的线性操作区。若待测电位Vref是落在模拟数字转换的线性操作区，则流程进入步骤S308，第二多工输入输出脚位MPP2仍维持其输入作用，模拟数字转换器112在线性区操作。模拟数字转换需求结束后，流程进行步骤S310，以图2A所讨论的技术检测外接装置的移除操作。若感测到外接装置被移除，流程可重新进入步骤S304，以检测下一次的外接装置连接。若步骤S306判定待测电位Vref是落在模拟数字转换的非线性操作区，则流程进入步骤S312：第二多工输入输出脚位MPP2被切换成作输出使用、且视需求输出其高、低电平电位(V_IO、V_LOW)，使模拟数字转换器112在线性区操作。步骤S312还在模拟数字转换需求结束后重置第二多工输入输出脚位MPP2作输入使用。接着，流程进行步骤S310，以图2A所讨论的技术检测外接装置的移除操作。若感测到外接装置被移除，流程重新进入步骤S304，以检测下一次的外接装置连接。上述第二多工输入输出脚位MPP2功能的初始化、切换与重置，可由图1控制单元110控制第二多工输入输出端口108达成。

在一种实施方式中，第一多工输入输出端口106所提供的一路径可引导该第一多工输入输出脚位MPP1耦接一连接判断模块(图1所示的116方块)。该连接判断模块116用于实现图2A所提及的外接装置连接、移除判断(对应图3步骤S304与310)，并负责判断待测电位Vref是否落于模拟数字转换的低部、高部非线性操作区(图3步骤S306)。关于此实施方式，控制模块110是在步骤S308与S312时控制该第一多工输入输出端口106将该第一多工输入输出脚位MPP1的信号导向该模拟数字转换器112。至于图3其余步骤，控制模块110是控制该第一多工输入输出端口106将该第一多工输入输出脚位MPP1的信号导向该连接判断模块116。

在一种实施方式中，步骤S308以及S312中，待测电位Vref经该模拟数字转换器112转换为数字值后，是用于查表判断该外接装置的类型。

以上实施例讨论并不意图限定本发明在上述模拟数字转换器的线性操作技术。凡是应用以上所揭露的第二多工输入输出脚位作用切换技术以及第一、第二阻抗元件、使得第一多工输入输出脚位所接收的信号得以移位至处理器内部功能方块的线性操作区者，即属于本发明的范围。

例如，在本发明另外一种实施方式中，所揭露的是处理器内部功能方块的线性区操作方法。根据所述方法，以一处理器的一第一多工输入输出脚位连接一外接装置连接端口；该外接装置连接端口用于连接一外接装置、且具有一待测电位。此外，还以一第一阻抗元件的一第一端连接该外接装置连接端口、且将该第一阻抗元件的一第二端连接至一高电平电位，并且，以一第二阻抗元件的一第一端连接该外接装置连接端口、且将该第二阻抗元件的一第二端连接至该处理器的一第二多工输入输出脚位。根据所述方法，若该待测电位位于处理器内部一功能方块的一非线性操作区，则自该第二多工输入输出脚位输出该高电平电位或一低电平电位其中之一，以确保该待测电位操作在该功能方块的线性操作区。如此一来，该待测电位Vref经由该第一多工输入输出脚位导入该功能方块后可被正确处理。所述方法还在该第一多工输入输出脚位使用多工功能：首先令处理器以该第一多工输入输出脚位获得该待测电位的信息，待确定该待测电位位于上述功能方块的线性操作区后，才将该第一多工输入输出脚位所接收的信号切换为导向上述功能方块。

所述方法更初始化该第二多工输入输出脚位作输入使用。此时，该待测电位的电位变化还可被用来判断是否有外接装置连接该外接装置连接端口。此外，所述方法还可在上述功能方块结束使用后重置该第二多工输入输出脚位作输入使用，使该待测电位得以反映外接装置的连接状况，供下一次的外接装置连接检测使用。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (17)

1.一种电子装置，包括：

一处理器，包括：

一第一多工输入输出脚位；

一第二多工输入输出脚位；

一外接装置连接端口，用以连接一外接装置，该外接装置连接端口与该第一多工输入输出脚位连接，且具有一待测电位；

一第一阻抗元件，具有一第一端连接该外接装置连接端口、且具有一第二端连接至一高电平电位；以及

一第二阻抗元件，具有一第一端连接该外接装置连接端口、且具有一第二端连接至该第二多工输入输出脚位；

其中，该处理器被配置为：

若该待测电位位于该处理器内一功能方块的一非线性操作区，自该第二多工输入输出脚位输出该高电平电位或一低电平电位其中之一，以确保该待测电位操作在该功能方块的一线性操作区内，其中，该功能方块多工耦接该第一多工输入输出脚位。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其中该处理器还配置为初始化该第二多工输入输出脚位作输入使用。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，该处理器还配置为在该功能方块完成操作后重置该第二多工输入输出脚位作输入使用。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其中：

该第一阻抗元件的阻抗大于该第二阻抗元件；且

该处理器还配置为在该待测电位低于一下临界值时，切换该第二多工输入输出脚位输出该高电平电位，使该待测电位脱离该功能方块的低部非线性操作区。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其中：

该第一阻抗元件的阻抗小于该第二阻抗元件；且

该处理器还配置为在该待测电位高于一上临界值时，切换该第二多工输入输出脚位输出该低电平电位，使该待测电位脱离该功能方块的高部非线性操作区。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其中该外接装置具有一待测电阻，其一端具有该低电平电位，另一端在该外接装置外接该外接装置连接端口时与该外接装置连接端口连接。

7.一种处理器内部功能方块的线性区操作方法，包括：

以一处理器的一第一多工输入输出脚位连接一外接装置连接端口，该外接装置连接端口用于连接一外接装置、且具有一待测电位；

以一第一阻抗元件的一第一端连接该外接装置连接端口、且将该第一阻抗元件的一第二端连接至一高电平电位；

以一第二阻抗元件的一第一端连接该外接装置连接端口、且将该第二阻抗元件的一第二端连接至该处理器的一第二多工输入输出脚位；并且

在该待测电位位于该处理器内一功能方块的一非线性操作区时，令该第二多工输入输出脚位输出该高电平电位或一低电平电位其中之一，以确保该待测电位操作在该功能方块的一线性操作区内，其中，该功能方块多工耦接该第一多工输入输出脚位。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

初始化该第二多工输入输出脚位作输入使用。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

在该功能方块完成操作后，重置该第二多工输入输出脚位作输入使用。

10.根据权利要求7所述的方法，其中：

该第一阻抗元件的阻抗大于该第二阻抗元件；并且

在该待测电位低于一下临界值时，切换该第二多工输入输出脚位输出该高电平电位，使该待测电位脱离该功能方块的低部非线性操作区。

11.根据权利要求7所述的方法，其中：

该第一阻抗元件的阻抗小于该第二阻抗元件；并且

在该待测电位高于一上临界值时，切换该第二多工输入输出脚位输出该低电平电位，使该待测电位脱离该功能方块的高部非线性操作区。

12.根据权利要求7所述的方法，其中该低电平电位为该外接装置的一待测电阻的一第一端所耦接的电位，该待测电阻的一第二端在该外接装置外接该外接装置连接端口时与该外接装置连接端口连接。

13.一种电子装置，包括：

一处理器，包括：

一第一多工输入输出端口以及相关的一第一多工输入输出脚位；

一第二多工输入输出端口以及相关的一第二多工输入输出脚位；

一控制模块，控制该第一多工输入输出端口以及该第二多工输入输出端口，以设定上述第一以及第二多工输入输出脚位的作用；以及

一模拟数字转换器，连接该第一多工输入输出端口，接收的是自该第一多工输入输出脚位输入该处理器的模拟信号；

一外接装置连接端口，用以连接一外接装置，且在该电子装置内部与该第一多工输入输出脚位连接；

一第一阻抗元件，具有一第一端连接该外接装置连接端口并供应一待测电位、且具有一第二端控制在一高电平电位，该高电平电位等同上述第二多工输入输出脚位输出的一高电平状态；以及

一第二阻抗元件，耦接于该外接装置连接端口以及该第二多工输入输出脚位之间；

其中，若该待测电位位于该模拟数字转换器的一非线性操作区，该控制模块还控制该第二多工输入输出端口输出该高电平电位或一低电平电位其中之一，以确保该待测电位操作在该模拟数字转换器的一线性操作区内。

14.根据权利要求13所述的电子装置，其中该控制模块还控制该第二多工输入输出端口初始化该第二多工输入输出脚位作输入使用。

15.根据权利要求14所述的电子装置，其中该控制模块还在该模拟数字转换器完成操作后，控制该第二多工输入输出端口重置该第二多工输入输出脚位作输入使用。

16.根据权利要求13所述的电子装置，其中：

该第一阻抗元件的阻抗大于该第二阻抗元件；并且

在该待测电位落入该模拟数字转换器的一低部非线性操作区时，该控制模块控制该第二多工输入输出端口，使该第二多工输入输出脚位停止作输入使用，改切换为输出上述高电平状态，使该待测电位脱离该模拟数字转换器的低部非线性操作区。

17.根据权利要求13所述的电子装置，其中：

该第一阻抗元件的阻抗小于该第二阻抗元件；且

在该待测电位落入该模拟数字转换器的一高部非线性操作区时，该控制模块控制该第二多工输入输出端口，使该第二多工输入输出脚位停止作输入使用，改切换为输出上述低电平状态，使该待测电位脱离该模拟数字转换器的高部非线性操作区。