CN105447254B - 一种芯片信号传输控制装置、系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片信号传输控制装置、系统和和方法，连接设置于第一芯片和第二芯片之间，用于控制第一芯片与第二芯片之间的信号传输，第一芯片包括至少两个第一引脚，第二芯片包括至少两个第二引脚，第一引脚与第二引脚的数量相等，该芯片信号传输控制装置用于接收传输信号，根据信号的传输方向，切换芯片信号传输控制装置与第一引脚或第二引脚之间的传输路径，使芯片信号传输控制装置分别与第一引脚和第二引脚之间形成位于同一电路板层的多个不同网络的传输路径。本发明能够使得高速信号互连走线设计时，减少信号线的过孔设计，实现信号直接连接，提升高速接口间通信信号的信号质量，确保系统稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种芯片信号传输控制装置、系统和方法。
背景技术
集成电路芯片广泛用于智能终端及嵌入式系统中。集成电路设计的高速接口越来越多，芯片之间的高速接口通信设计变得越来越复杂，高速信号的信号完整性设计成为设计的难点。
不同的外设芯片的高速接口有各自的引脚布局不同，高速接口的引脚设计成单端信号时，信号容易受到骚扰，使得系统不稳定；且芯片的高速接口与外设芯片高速接口布线时存在信号线交叉，只能通过设计过孔、盲孔、埋孔来进行互连，但是过孔的产生及过孔分布参数会对高速信号会产生不同程度的延时、反射，使信号阻抗不连续，产生过冲，回沟，信号沿斜率变化，导致信号系统的不稳定。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种芯片信号传输控制装置、系统和方法，能够使得高速信号互连走线设计时，减少信号线上的过孔设计，实现信号直接连接，提升高速接口间通信信号的信号质量，确保系统的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种芯片信号传输控制装置，连接设置于第一芯片和第二芯片之间，用于控制第一芯片与第二芯片之间的信号传输，第一芯片包括至少两个第一引脚，第二芯片包括至少两个第二引脚，第一引脚与第二引脚的数量相等，芯片信号传输控制装置用于接收传输信号，根据信号的传输方向，切换芯片信号传输控制装置与第一引脚或第二引脚之间的传输路径，使芯片信号传输控制装置分别与第一引脚和第二引脚之间的连接为同一电路板层布线不交叉。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种芯片信号传输控制系统，包括如前述技术方案的芯片信号传输控制装置、以及第一芯片和第二芯片，所述芯片信号传输控制装置分别与所述第一芯片和所述第二芯片的引脚之间形成位于同一电路板层的多个不同网络的传输路径。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种芯片信号传输控制方法，该方法的步骤包括：设置第一芯片和第二芯片进行信号传输，第一芯片包括至少两个第一引脚，第二芯片包括至少两个第二引脚，第一引脚与第二引脚的数量相等；分别与第一引脚和第二引脚之间的连接为同一电路板层布线不交叉；接收传输信号，根据信号的传输方向，切换与第一引脚或第二引脚之间的传输路径。
区别于现有技术，本发明的一种芯片信号传输控制装置通过调整芯片输出的信号向引脚传输的顺序，使向外设芯片特定引脚传输的信号通过与该特定引脚无交点连接的芯片引脚输出，使芯片与外设芯片通过无交点连接即可实现信号传输，能够使得高速信号互连走线设计时，减少信号线上的过孔设计，实现信号传输，提升高速接口间通信信号的信号质量，确保系统的稳定性。
附图说明
图1是本发明提供的一种芯片信号传输控制装置第一实施方式的结构示意图；
图2是芯片与其外设芯片的连接位置关系示意图；
图3是本发明提供的一种芯片信号传输控制装置第二实施方式的结构示意图；
图4是本发明提供的一种芯片信号传输控制系统第一实施方式的结构示意图；
图5是本发明提供的一种芯片信号传输控制方法第一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
集成电路的PIN指的是集成电路与外围器件进行信号互连的引脚，过孔是连接PCB表层和底层的导通孔，盲孔就是连接PCB表层和内层而不贯通整版的导通孔，埋孔就是连接PCB内层的导通孔，过孔、盲孔、埋孔对于一定频率的信号存在分布电感、分布电容等分布参数，高速信号经过过孔、盲孔或者埋孔时对信号的边沿，信号阻抗连续性等产生“损伤”，高速信号线走线设计时尽量减少走线上的过孔。
高速信号线设计过孔一方面由于芯片的集成度越来越来高，PIN密度越来越大，PCB的面积要求越来越小，另一方面是集成电路PIN布局只能与部分外设芯片进行信号无交叉点直接连接，与其它外设芯片的进行信号互连时只能通过设计过孔来实现，“牺牲”了信号质量，降低主动芯片的应用范围，有些高速信号由于对信号质量要求很严格，因为必须采用过孔的设计重新选型主控芯片或者外设芯片。这样造成工序、资源以及时间的浪费。
参阅图1和图2，图1是本发明提供的一种芯片信号传输控制装置第一实施方式的结构示意图，图2是芯片与其外设芯片的连接位置关系示意图。
芯片之间进行信号传输时，从其中一者的引脚传输到另一者的相应引脚，发射和接收信号的引脚被称为处于同一网络，第一芯片101上的多个第一引脚1011发射信号传输到第二芯片102上的相应第二引脚1021时，生成多个不同网络。而在生成多个不同网络时，两芯片的引脚直接连接可能会出现交叉连接的情况，现有技术通常采用在电路板上设置过孔，使多个不同网络位于不同的电路板层面上。但是这又对信号阻抗连续性造成影响。因此需要寻找避免在电路板上使用过孔的装置和方法。本实施方式中，芯片信号传输控制装置100设置于第一芯片101和第二芯片102之间，第一芯片101的第一引脚1011和第二芯片102的第二引脚1021分别连接到芯片信号传输控制装置100上，以平行、无交点发散或汇聚的方式连接，故第一芯片101和片信号传输控制装置100以及第二芯片102和信号传输控制装置100在同一电路板层面上形成不同网络的传输路径。
芯片信号传输控制装置100从第一芯片101接收处理完成、待输出的信号。第一芯片101与第二芯片102进行信号传输时，往往会同时传输多个信号，通过第一芯片101的不同引脚传输到第二芯片102的相应引脚。芯片信号传输控制装置100接收到多种类型的信号后，切换传输路径输出，信号传输到芯片信号传输控制装置100后，切换继续传输的路径，使信号从同一层面不同网络的传输路径中输出。例如，第一芯片101输出信号的第一引脚1011分别为a、b、c和d，对应在第二芯片102上接收信号的第二引脚1021分别为d’、c’、b’和a’。如果直接将信号传输到第二引脚d’、c’、b’和a’，连接线路会发生交叉，如图2所示。为避免交叉，在本实施方式中，设置芯片信号传输控制装置100，使第一引脚1011中的引脚a、b、c和d发出的信号传输到芯片信号传输控制装置100，经芯片信号传输控制装置100转换信号的传输路径，使其从连接第二引脚1021中的a’、b’、c’和d’引脚的传输路径中输出，可实现避免使用过孔。
在本发明的其他实施方式中，芯片信号传输控制装置100是对第一芯片101或第二芯片102内的寄存器编程设置产生，属于第一芯片101或第二芯片102内的一部分。在上述实施方式中设置的芯片信号传输控制装置100利于减小电路板的体积。
区别于现有技术，本发明的一种芯片信号传输控制装置通过调整芯片输出的信号向引脚传输的顺序，使向外设芯片特定引脚传输的信号通过与该特定引脚无交点连接的芯片引脚输出，使芯片与外设芯片通过无交点连接即可实现信号传输，能够使得高速信号互连走线设计时，减少信号线上的过孔设计，实现信号传输，提升高速接口间通信信号的信号质量，确保系统的稳定性。
参阅图3，图3是本发明提供的一种芯片信号传输控制装置第二实施方式的结构示意图。该装置200包括开关模块210和控制模块220。
开关模块210的数量与第一芯片201传输信号的第一引脚2011数目相同。在本实施方式中，开关模块210的数量为4个。每一开关模块210是由与开关模块210数量相同的开关件211组成，即每一开关模块210包括4个开关件211。装置200在接收到信号后，将信号传输到每一开关模块210中不同的开关件211上。所有开关模块210的开关件2111处于断开的状态。控制模块220连接每一开关模块210，用于控制每一开关件211的闭启，且在同一时刻，每一开关模块210的开关件211中有且仅有一个处于闭合状态。信号传输到该闭合的开关件211的信号可输出到第二芯片202。控制模块220根据第二芯片202的引脚位置以及各类信号的输出方向，控制各类信号从与第二芯片202的目标引脚直接连接的第一芯片(未标示)的引脚输出。在本实施方式中，设定输出四种信号的第一引脚2011为a、b、c和d，对应在第二芯片202上接收信号的第二引脚2012分别为d’、c’、b’和a’。引脚a、b、c和d各自连接一开关模块210，此时为使引脚a、b、c和d和第二芯片202的引脚a’、b’、c’和d’直接连接，需将发送到引脚a’、b’、c’和d’的信号通过引脚a、b、c和d输出。控制模块220控制连接引脚a的开关模块210中，接收到待发送到外设第二芯片202的第二引脚a’的信号的开关件2111处于闭合状态，连接引脚a的开关模块210的其他开关件处于断开状态。经装置200转换信号传输路径后，发送到第二芯片202的第二引脚a’的信号从与第二芯片202与装置200形成不同网络的传输路径中相应的网络路径中输出。同理，使待发送到第二芯片202的引脚b’、c’和d’的信号从第一芯片(未标示)的b、c和d引脚输出，引脚之间的连接无需交叉，不必设立过孔连接。
在本发明的其他实施方式中，开关模块210的开关件211为一四刀单掷的开关件211。芯片信号传输控制装置200是对第一芯片201或第二芯片202内的寄存器编程设置产生，属于第一芯片201或第二芯片202内的一部分。在上述实施方式中设置的芯片信号传输控制装置200利于减小电路板的体积。
区别于现有技术，本发明的一种芯片信号传输控制装置通过调整芯片输出的信号向引脚传输的顺序，使向外设芯片特定引脚传输的信号通过与该特定引脚连接的芯片引脚输出，使芯片与外设芯片通过无交点连接即可实现信号传输，能够使得高速信号互连走线设计时，减少信号线上的过孔设计，实现信号直接传输，提升高速接口间通信信号的信号质量，确保系统的稳定性。
参阅图4，图4是本发明提供的一种芯片信号传输控制系统第一实施方式的流程示意图。该装置400包括前述实施方式中的芯片信号传输控制装置410，第一芯片420及第二芯片430，芯片信号传输控制装置410设置于第一芯片420和第二芯片430之间，且与第一芯片420和第二芯片430各自的至少2个引脚连接，且通过引脚的方式和第一芯片420、第二芯片430连接。三者设置于电路板上时，属于电路板的同一层面，芯片信号传输控制装置410与第一芯片420和第二芯片430分别连接时，连接的线路在电路板上表现为平行或是无交点发散或汇聚。当第一芯片420的信号传入芯片信号传输控制装置410时，芯片信号传输控制装置410切换信号输出到第二芯片430的传输路径，使之从与待接收信号的第二引脚连接的芯片信号传输控制装置410的信号输出口输出。
进一步，第一芯片420产生的信号需要差分信号处理电路进行处理后，得到的差分信号出差到第二芯片430，在本实施方式中，在第一芯片420和芯片信号传输控制装置410间设置一差分电路装置440，对第一芯片420产生的信号差分处理后输出。
区别于现有技术，本发明的一种芯片信号传输控制装置通过调整芯片输出的信号向引脚传输的顺序，使向外设芯片特定引脚传输的信号通过与该特定引脚连接的芯片引脚输出，使芯片与外设芯片通过无交点连接即可实现信号传输，能够使得高速信号互连走线设计时，减少信号线上的过孔设计，实现信号直接传输，提升高速接口间通信信号的信号质量，确保系统的稳定性。
参阅图5，图5是本发明提供的一种芯片信号传输控制方法第一实施方式的流程示意图。该方法的步骤包括：
S301：设置第一芯片和第二芯片进行信号传输，第一芯片包括至少两个第一引脚，第二芯片包括至少两个第二引脚，第一引脚与第二引脚的数量相等。
芯片在工作过程中，信号传输到外设芯片或从外设芯片输入。芯片的引脚需要与外设芯片上特定的引脚建立连接，此时芯片的引脚与外设芯片对应的引脚建立连接时，在电路板上布线存在线路交叉的情况。为解决布线交叉的问题，常采用在电路板上设置过孔、盲孔及埋孔等方式，避免线路布线交叉。但是这又对信号阻抗连续性造成影响因此本发明通过改变芯片引脚输出或输入信号的类型，对信号阻抗连续性造成影响。
设置第一芯片和第二芯片进行信号传输，第一芯片包括至少两个第一引脚，第二芯片包括至少两个第二引脚，第一引脚与第二引脚的数量相等。在本实施方式中，第一芯片和第二芯片各有4个第一引脚和第二引脚。
S302：分别与第一引脚和第二引脚之间形成位于同一电路板层的多个不同网络的传输路径。
在本实施方式中，开关的数量为4个。每一开关是由与开关数量相同的开关件组成，即每一开关包括4个开关件。且在其他实施方式中，4个开关件可替换为一四刀单掷的开关件。将信号传输到每一开关中不同的开关件上。开关件的一端连接第一芯片的第一引脚，一端连接第二芯片的第二引脚，此时，四种信号连接到每一开关的不同的开关件上。所有开关的开关件处于断开的状态。分别与第一引脚和第二引脚之间形成位于同一电路板层的多个不同网络的传输路径。
S303：接收传输信号，根据信号的传输方向，切换与第一引脚或第二引脚之间的传输路径。
控制每个开关的四个开关件中有且仅有一个处于闭合状态。信号传输到该闭合的开关件的信号可从该引脚输出到第二芯片。根据外设芯片的引脚位置以及各类信号的输出方向，控制各类信号从与外设芯片的目标引脚耦接的芯片的引脚输出。第一芯片和第二芯片连接方式为耦接，耦接的方式是第一引脚与第二芯片的第二引脚之间的连线是无交叉点连线的方式。在本实施方式中，设定输出四种信号的引脚为a、b、c和d，对应在外设芯片上接收信号的引脚分别为d’、c’、b’和a’。引脚a、b、c和d各自连接一开关，此时为使引脚a、b、c和d和外设芯片的引脚a’、b’、c’和d’耦接，需将发送到引脚a’、b’、c’和d’的信号通过引脚a、b、c和d输出。控制连接引脚a的开关中，接收到待发送到外设芯片的引脚a’的信号的开关件处于闭合状态，连接引脚a的开关的其他开关件处于闭合状态。待发送到外设芯片的引脚a’的信号从与外设芯片的引脚a’耦接的引脚a输出。同理，使待发送到外设芯片的引脚b’、c’和d’的信号从芯片的b、c和d引脚输出，实现了芯片和外设芯片的耦接，引脚之间的连接无需交叉，不必设立过孔连接。
在本发明的其他实施方式中，通过对第一芯片或第二芯片内的寄存器编程设置，以使所述第一引脚和所述第二引脚之间的连接为同一电路板层布线不交叉。
区别于现有技术，本发明的一种芯片信号传输控制装置通过调整芯片输出的信号向引脚传输的顺序，使向外设芯片特定引脚传输的信号通过与该特定引脚连接的芯片引脚输出，使芯片与外设芯片通过无交点连接即可实现信号传输，能够使得高速信号互连走线设计时，减少信号线上的过孔设计，实现信号直接传输，提升高速接口间通信信号的信号质量，确保系统的稳定性。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种芯片信号传输控制装置，连接设置于第一芯片和第二芯片之间，用于控制第一芯片与第二芯片之间的信号传输，所述第一芯片包括至少两个第一引脚，所述第二芯片包括至少两个第二引脚，所述第一引脚与所述第二引脚的数量相等，其特征在于，所述芯片信号传输控制装置用于接收传输信号，根据所述信号的传输方向，切换所述芯片信号传输控制装置与所述第一引脚或所述第二引脚之间的传输路径，使所述芯片信号传输控制装置分别与第一引脚和第二引脚连接，分别连接后布线在同一电路板层上且不交叉。
2.根据权利要求1所述的芯片信号传输控制装置，其特征在于，所述芯片信号传输控制装置包括：
开关模块，与所述第一引脚数量相同，且每一所述开关模块的一端分别与每一所述第一引脚连接，每一所述开关模块的另一端分别与一个所述第二引脚连接,每个所述开关模块包括与所述开关模块数量相同的开关件，用于控制所述传输路径的通断；
控制模块，用于通过控制各个所述开关件的闭合或断开来控制切换所述芯片信号传输控制装置与所述第一引脚或所述第二引脚的传输路径。
3.根据权利要求2所述的芯片信号传输控制装置，其特征在于，
同一开关模块的各开关件的一端分别连接到不同的所述第一引脚,同一个开关模块的各个开关件的另一端都连接到同一个第二引脚。
4.根据权利要求1所述的芯片信号传输控制装置，其特征在于，所述芯片信号传输控制装置是对所述第一芯片或所述第二芯片内的寄存器编程设置产生。
5.一种芯片信号传输控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的芯片信号传输控制装置、以及第一芯片和第二芯片，所述芯片信号传输控制装置分别与所述第一芯片和所述第二芯片的引脚之间形成位于同一电路板层的多个传输路径。
6.根据权利要求5所述的芯片信号传输控制系统，其特征在于，所述系统还包括差分电路装置，用于将所述第一芯片或所述第二芯片生成的信号的类型转换成差分信号后，传输到芯片信号传输控制装置。
7.一种芯片信号传输控制方法，其特征在于，包括：
设置第一芯片和第二芯片进行信号传输，所述第一芯片包括至少两个第一引脚，所述第二芯片包括至少两个第二引脚，所述第一引脚与所述第二引脚的数量相等；
芯片信号传输控制装置分别与第一引脚和第二引脚连接，分别连接后布线在同一电路板层上且不交叉；
接收传输信号，根据所述信号的传输方向，切换与所述第一引脚或所述第二引脚之间的传输路径。
8.根据权利要求7所述的芯片信号传输控制方法，其特征在于，在接收传输信号，切换与所述第一引脚或所述第二引脚之间的传输路径的步骤中，包括：
设置与所述第一引脚数量相同的开关组，且每一所述开关组的一端分别与每一所述第一引脚连接，每一所述开关组的另一端分别与一个所述第二引脚连接,每个所述开关组包括与所述开关组数量相同的开关件，以控制所述传输路径的通断；
通过控制各个所述开关件的闭合或断开来控制切换所述芯片信号传输控制装置与所述第一引脚或所述第二引脚的传输路径。
9.根据权利要求8所述的芯片信号传输控制方法，其特征在于，同一开关组的各开关件的一端分别连接到不同的所述第一引脚,同一个开关组的各个开关件的另一端都连接到同一个第二引脚。
10.根据权利要求8所述的芯片信号传输控制方法，其特征在于，通过对所述第一芯片或所述第二芯片内的寄存器编程设置，以使所述第一引脚和所述第二引脚之间的连接为同一电路板层布线不交叉。
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