CN110824975A

CN110824975A - 分布式微控制器

Info

Publication number: CN110824975A
Application number: CN201910733810.0A
Authority: CN
Inventors: G·斯考佐拉
Original assignee: STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Current assignee: STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: FR3084938A1; CN214751393U; EP3611628A1; EP3611628B1; US20200050579A1; US10817461B2; CN110824975B

Abstract

本公开涉及一种分布式微控制器。一种微控制器包括不同的电子功能和能够以无线方式在功能之间传输数据的互连电路。可以通过以下方式来操作微控制器：向互连电路的存储器中写入针对不具有包含在存储器中的配置特性的电子功能电路的配置特性，并且从存储器中擦除针对具有包含在存储器中的配置特性但是被确定为不能与互连电路无线通信的电子功能电路的配置特性。可以在互连电路与具有包含在存储器中的配置特性的电子功能电路之间无线传输数据。

Description

分布式微控制器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月10日提交的法国专利申请No.1857433的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及微控制器，并且在特定实施例中涉及微控制器的不同功能的互连。

背景技术

微控制器通常是一种集成电路，其收集计算机的基本电子功能，例如：中央处理单元或处理器、存储器(ROM和RAM)和输入输出接口。微控制器的不同电子功能通常经由总线彼此连接。

微控制器内的不同互连以有线方式形成。因此，不同功能的定位受到这种互连的限制。

此外，功能的数目限于集成在微控制器制造上的功能。

发明内容

一个实施例克服了通常的微控制器的全部或部分缺点。

一个实施例提供了一种包括不同的电子功能和能够以无线方式在功能之间传输数据的互连电路的微控制器。

根据一个实施例，至少一个功能包括中央处理单元，并且至少一个功能包括存储器。

根据一个实施例，不同的电子功能不通过有线连接互连。

根据一个实施例，电子功能包括输入/输出接口。

根据一个实施例，输入/输出接口包括与外围设备的有线连接。

根据一个实施例，互连电路是Wi-Fi路由器。

根据一个实施例，互连电路包括中央处理单元、路由器、存储器和数据发射/接收电路。

根据一个实施例，一种使用模式包括以下步骤：确定所存在的电子功能；如果存在其配置特性没有被包含在存储器中的电子功能，则将它们的配置特性写入互连电路的存储器中；如果不存在其配置特性被包含在存储器中的电子功能，则从互连电路的存储器中擦除它们的配置特性。

根据一个实施例，这些步骤在微控制器的操作期间周期性地执行。

根据一个实施例，该周期为约1ms至约10s。

根据一个实施例，使用模式包括以下步骤：确定待执行程序；确定由该程序使用的电子功能；确定这些电子功能是否可用；使这些电子功能不能被其他程序访问；在电子功能之间建立无线连接；并且执行该程序。

根据一个实施例，每个电子功能包括数据发射/接收电路。

根据一个实施例，互连电路能够检测电子功能到微控制器的添加和/或从微控制器的移除。

根据一个实施例，互连电路和至少一些电子功能以无线方式供电。

将结合附图在对特定实施例的以下非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点。

附图说明

图1示意性地示出了微控制器的实施例；

图2示出了与实施例一起使用的电子功能电路；

图3更详细地示出了图1的微控制器的一部分；

图4示意性地示出了被供电的微控制器的实施例；

图5示意性地示出了执行程序的微控制器的实施例；

图6示出了图1的微控制器的使用模式；以及

图7提供了使用模式的另一图示。

具体实施方式

在不同附图中，相同的元素用相同的附图标记表示。为清楚起见，仅示出了并且详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元素。

本文中使用术语“大致”、“约”、“基本上”和“大约”来表示所讨论的值的正或负10％、优选地是正负5％的公差。

除非另有说明，否则当参考连接在一起的两个元件时，这表示元件直接连接而没有除了导体之外的中间元件，并且当参考耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以直接耦合(连接)或者经由一个或多个其他元件耦合。

片上系统(SOC)设备可以包括芯片中的无线电电路。这样，连接的对象可以包括具有处理信息的能力的微控制器、以及无线电电路。这种组合有时能够以非常低的功耗发送数据。如本文中公开的，可以实现包括无线电能力的功能电路以使制造商和用户受益。

图1示意性地示出了微控制器100的实施例。

在本示例中，微控制器100包括七个不同的电子功能和一个互连电路116(互连)。更具体地，这里的功能包括两个中央处理单元102(CPU1)和104(CPU2)、两个存储器106(存储器1)和108(存储器2)、一个电源电路110(电源)、时钟112(定时器)、一个输入/输出接口114(外围设备)。

实际上，微控制器100可以包括任何数目的电子功能，提供有具有至少一个数据处理单元和至少一个存储器。

互连电路116能够以无线方式在微控制器100的不同电子功能之间传输数据。数据表示任何所需信号，即它们的地址、实际数据或控制信号。因此，微控制器的每个电子功能包括能够接收和发射数据的电路。这种发射/接收电路能够经由互连电路在不同功能之间建立无线连接，并且例如彼此兼容。

电源电路110例如是无线电源电路。然后，能够形成微控制器的一部分的不同电子功能能够由这样的电源电路110供电。

存储器106和108例如是易失性或非易失性存储器。

输入/输出接口114是形成外围设备(未示出)与微控制器100之间的接口的电路。外围设备例如通过有线连接118耦合到接口114。因此，数据可以经由外围设备与接口114之间的有线连接以及经由接口114与微控制器100内部的功能之间的无线连接来在外围设备与微控制器100之间传输。

每个电子功能可以是单独封装的集成电路芯片。通过无线电力和通信，芯片不需要引脚，这将节省成本。在这种情况下，每个封装将包括无线电源模块和无线电模块。该微控制器的一个示例如图2所示。

能够与互连电路116一起操作的电子功能可以在任何时间以任何数目添加到微控制器或从微控制器移除。为此，将功能置于互连电路116的范围内。

电路116例如是Wi-Fi路由器。

互连电路116的另一示例结合图3描述。

图3更详细地示出了图1的微控制器的一部分。

电路116(互连)包括中央处理单元202(CPU)、存储器206(存储器)、路由器208(路由器)和射频发射/接收电路210(无线电)，其中中央处理单元202(CPU)例如包括逻辑电路204(逻辑)和定序器205(定序器)。

电路116还包括能够由无线电源电路110(图1中示出)供电的未示出的电源电路。

路由器208和发射/接收电路210使得能够在微控制器100的不同功能之间传输数据。

在各种实施例中，定序器205可以用于发现要添加到系统或要从系统移除的新组件。存储器206可以用于存储系统中的组件的特性，例如RAM、ROM、外围设备等的特性。路由器208可以包括接收来自CPU的读取/写入RAM或外围设备的请求以及程序运行所需要的所有交换的电路。控制逻辑204可以用于选择哪个CPU运行在不同存储器上找到的哪个程序，以及在系统的一部分不可用的情况下启动和停止程序执行。

互连可以利用HW ad hoc(RTL)或基于微控制器的系统来实现，以处理大多数复杂情况。

图4示出了被供电的系统的示例。这里，无线电源166用于对功能电路进行无线供电，在该示例中，功能电路包括核153、EEPROM154、外围设备156、互连158、RAM 160、定时器162和闪存164。

图5示出了在功能操作期间(例如，当执行程序时)的图4的系统。如图所示，互连158可以与每个其他功能通信。虽然没有必要，但无线充电器可以同时为这些功能供电。

图6示出了包括诸如结合图3描述的互连电路116的图1的微控制器的使用模式。

在第一步骤302(INIT)期间，初始化微控制器100。所存在的不同的电子功能被激活。特别地，电源电路110设置为操作，这使得能够为其他功能供电。此外，电子功能和互连电路116被初始化以准备操作。

在步骤302之后的步骤304(检测功能)期间，互连电路116检测所存在的、即可用于微控制器100的电子功能。电路116例如检测位于电路116的范围内的电子功能。

然后，电路116在步骤306(新功能？)确定是否存在其先前未检测到的电子功能，即具有未包含在存储器206中的配置特性的功能。如果是(分支308，是)，则电路116在存储器206中记录每个新功能的配置特性。这对应于步骤310(添加信息到存储器)。配置特性表示例如能够进行以下操作的特性：传输数据，确定应当在其间传输数据的功能，以及确定所存在的功能是否足以执行给定程序。

例如，在功能是存储器的情况下，电路116例如记录存储器的类型(ROM、RAM、闪存等)、存储器大小、某些特定地址、存储器速度等。在包括程序的存储器(例如，非易失性存储器)的情况下，电路116记录存储器中包含的程序的数目、和资源，即用于执行程序的电子功能的类型和数目。

在步骤310之后，以及在电路116未检测到先前未检测到的电子功能的情况下(分支312，否)，电路116确定其配置特性包含在存储器206中的某些功能是否不存在或不可访问(步骤314，缺少功能？)。如果是，即，如果这些功能中的一些不再存在(分支316，是)，则电路116从存储器206中擦除与这些功能相对应的特性(步骤318，从存储器移除信息)。

在步骤318之后，以及在电路116确定其配置特性包含在存储器206中的所有功能存在并且可访问的情况下(分支320，否)，电路116进入下一步骤(步骤322)。

作为变型，步骤314和318可以在步骤306和310之前执行，或者可以同时执行。

步骤304至318形成一组步骤321。步骤321可以在微控制器100的操作期间重复。例如，步骤321周期性地重复，例如，周期在大约1ms到大约10s的范围内，例如，在大约7.5ms到大约4s的范围内。例如，步骤321在每个步骤322之前执行。

之后，电路116确定是否尝试执行程序(步骤322，程序运行？)，例如，在中央处理单元的指令上。程序表示微控制器100的任何活动，其中数据在微控制器的不同功能之间传输。电路116可以例如使得能够同时执行多个程序。

如果不执行程序(分支324，否)，则互连电路116处于等待模式。如果要执行至少一个程序(分支326，是)，则电路116例如经由逻辑电路204确定该程序使用的功能是否存在并且可用(步骤328，功能可用？)。例如，如果程序包括向存储器写入数据或从存储器读取数据，则所使用的功能例如是中央处理单元和存储器。

如果这些功能中的至少一个不存在或不可用(分支330，否)，则电路116前进到另一程序并且返回到步骤322。如果程序使用的所有功能都存在并且可用(分支332，是)，则例如由逻辑电路204锁定功能(步骤334，锁定资源)，也就是说，它们不再可用于可能试图使用它们的其他程序。作为变型，某些功能可能一次能够执行多于一个程序。然后，当这些功能同时执行最大数目的程序时，这些功能被认为是不可用的。

一旦执行了该步骤，就经由发射/接收电路210和路由器208在由程序使用的功能之间建立无线连接(步骤336，功能之间的连接)并且经由逻辑电路204启动程序(步骤338，运行程序)。在程序启动之后，电路116确定是否应当执行另一程序(步骤322)。

如果功能被移除，例如，如果它不再在电路116的范围内或者被关闭，则使用该功能的程序被重定向到另一类似功能，或者被置于等待或停止。程序的配置特性可以例如包括用于这种情况的指令。

图7提供了参考图3的系统的操作的另一表示。在启动之后，互连开始扫描组件。当找到组件时，该组件的特性被添加到存储器206中。例如，对于RAM，系统可以存储可用存储器的量、速度、位数以及操作电路所需要的所有信息。在ROM的情况下，系统可以存储RAM的相同信息，但是另外存储所包含的待执行程序的数目以及每个程序需要哪些资源。

当系统包括ROM(或EPROM或等同物)中包含的一个程序时，控制逻辑204将检查所有资源是否可用。作为示例，这些资源可以包括CPU、RAM和外围设备。在所有资源都可用的情况下，控制逻辑将锁定这些资源，并且可能使它们不可用于其他程序。在多任务CPU的情况下，可以在程序之间共享资源。

控制逻辑204将在路由器208内添加一些规则，以便在所选择的资源之间建立虚拟连接。控制逻辑204将使得所选择的CPU 202能够启动程序。来自CPU 202的请求将通过路由器208，并且路由器208将请求发送到外部组件，反之亦然(在来自外部组件的数据的情况下)，这将被路由到正确的CPU。交换将与有线互连的情况下相同。

如果从系统中移除组件，则将从组件存储器列表中移除相应特性。与该资源关联的程序将处于待机或取消状态。如果控制逻辑可以找到等效资源，则可以决定重新启动程序。这种行为可以放在程序本身的特性中，并且例如，它可以自动启动或等待程序启动它。以这种方式，自动启动程序可以类似于在出错或故障的情况下重新启动的操作系统。其他程序可以由用户运行，就像智能手机中的app或计算机系统中安装的程序一样。

所描述的实施例的优点在于，可以形成具有很多功能的微控制器，其不受可用空间和线连接数目的限制。因此，如果需要，可以添加功能，例如存储器、中央处理单元等。

所描述的实施例的另一优点是，组件可以在物理上彼此远离。性能限制仅由互连的带宽和无线电力给出。

所描述的实施例的另一优点是，不再需要在微控制器内部提供导线连接，这降低了制造成本。在示例实施例中，核、EEPROM、RAM、闪存或互连不需要引脚。在各种实施例中，物理电连接仅用于诸如USB、以太网、键盘、图形卡等外围芯片。

上文中已经描述了具有不同变型的各种实施例。本领域技术人员将想到其他变化。应当注意，本领域技术人员可以组合这些各种实施例和变型的各种元件。

这些改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本发明的精神和范围内。因此，前面的描述仅是示例性的，而不是限制性的。本发明仅受以下权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种微控制器，包括：

多个不同的电子功能电路；以及

互连电路，能够在所述功能电路之间无线传输数据。

2.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述功能电路中的一个功能电路包括中央处理单元，并且所述功能电路中的另一功能电路包括存储器。

3.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述不同的电子功能电路不通过有线连接互连。

4.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述功能电路中的一个功能电路包括输入/输出接口。

5.根据权利要求4所述的微控制器，其中所述输入/输出接口包括用于与外围设备连接的有线连接。

6.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述互连电路是Wi-Fi路由器。

7.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述互连电路包括中央处理单元、路由器、存储器和数据发射/接收电路。

8.根据权利要求1所述的微控制器，其中每个电子功能电路包括数据发射/接收电路。

9.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述互连电路能够检测电子功能电路到所述微控制器的添加、以及从所述微控制器的移除。

10.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述互连电路和所述功能电路中的至少一些功能电路以无线方式供电。

11.一种操作微控制器的方法，所述方法包括：

确定能够与互连电路无线通信的电子功能电路；

向所述互连电路的存储器中写入针对不具有包含在所述存储器中的配置特性的电子功能电路的配置特性；

从所述存储器中擦除针对具有包含在所述存储器中的配置特性、但是被确定为不能与所述互连电路无线通信的电子功能电路的配置特性；以及

在所述互连电路与具有包含在所述存储器中的配置特性的电子功能电路之间无线传输数据。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述确定、所述写入和所述擦除步骤在所述微控制器的操作期间周期性地被执行。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述周期在约1ms至约10s的范围内。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括：

确定待执行程序；

确定由所述程序使用的所述电子功能电路；

确定由所述程序使用的所述电子功能电路是否能够与所述互连电路无线通信；

在所述电子功能电路之间建立无线连接；以及

执行所述程序。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括使由所述程序使用的所述电子功能电路不能被其他程序访问。

16.一种计算系统，包括：

多个单独封装的半导体芯片；

其中所述芯片中的第一芯片包括互连电路；

其中所述芯片中的第二芯片包括处理器；

其中所述芯片中的第三芯片包括存储器；

其中所述多个封装的半导体芯片中的所述芯片中的每个芯片包括用于无线通信的电路和用于无线充电的电路；以及

其中所述多个封装的半导体芯片中的所述芯片都不包括外部导电触点。

17.根据权利要求16所述的计算系统，其中所述互连电路包括中央处理单元、路由器、存储器电路和数据发射/接收电路。

18.根据权利要求16所述的计算系统，还包括附加半导体芯片，所述附加半导体芯片包括用于无线通信的电路和外部导电触点。

19.根据权利要求18所述的计算系统，还包括电耦合到所述附加半导体芯片的所述外部导电触点的外围设备。

20.一种操作根据权利要求16所述的计算系统的方法，所述方法包括：

确定能够与所述互连电路无线通信的芯片的存在；

向所述互连电路的存储器中写入针对不具有包含在所述存储器中的配置特性的芯片的配置特性；

从所述存储器中擦除针对具有包含在所述存储器中的配置特性、但是被确定为不能与所述互连电路无线通信的芯片的配置特性；以及

21.一种操作根据权利要求16所述的计算系统的方法，所述方法包括：

确定待执行程序；

确定哪些芯片包括由所述程序使用的功能电路；

确定由所述程序使用的所述功能电路是否能够与所述互连电路无线通信；

在所述功能电路之间建立无线连接；以及

执行所述程序。