CN113126541B - 微控制电路及印刷电路板 - Google Patents

Abstract

一种微控制电路及印刷电路板，设置于一印刷电路板上，并包括一第一传输接口、一第二传输接口、一旁路电路以及一控制电路，第一传输接口用以耦接一第一外部装置，第一外部装置设置于印刷电路板之外，第二传输接口用以耦接一第二外部装置，第二外部装置设置于印刷电路板之上，旁路电路耦接于第一及第二传输接口之间，当旁路电路被触发时，第一外部装置通过旁路电路与第二外部装置相通，控制电路根据一设定值，触发旁路电路。

Description

微控制电路及印刷电路板

技术领域

本发明有关于一种微控制电路，特别是有关于一种应用于一印刷电路板中的微控制电路。

背景技术

在已知的印刷电路板中，通常具有至少一微控制电路与多个内部装置。在测试阶段，测试人员可能耦接不同的外部装置至印刷电路板。该外部装置通过微控制电路与印刷电路板的多个内部装置相通。由于不同的外部装置具有不同的传输接口，故印刷电路板必须提供相对应的传输接口，才能耦接不同的外部装置。

发明内容

本发明提供一种微控制电路，设置于一印刷电路板上，并包括一第一传输接口、一第二传输接口、一旁路电路以及一控制电路。第一传输接口用以耦接一第一外部装置。第一外部装置设置于印刷电路板之外。第二传输接口用以耦接一第二外部装置。第二外部装置设置于印刷电路板之上。旁路电路耦接于第一传输接口及第二传输接口之间。当旁路电路被触发时，第一外部装置通过旁路电路与第二外部装置相通。控制电路根据一设定值，触发旁路电路。

本发明还提供一种印刷电路板，用以耦接一外部装置，包括一第一内部装置以及一微控制电路。微控制电路包括一第一传输接口、一第二传输接口、一旁路电路以及一控制电路。第一传输接口用以耦接外部装置。外部装置设置于印刷电路板之外。第二传输接口用以耦接第一内部装置。旁路电路耦接于第一传输接口及第二传输接口之间。当旁路电路被触发时，外部装置通过旁路电路与第一内部装置相通。控制电路根据一设定值，触发旁路电路。

附图说明

图1为本发明的操作系统的示意图；

图2A为本发明的操作系统的另一可能实施例；

图2B为本发明的操作系统的另一可能实施例；

图3为本发明的操作系统的另一可能实施例；

图4为本发明的操作系统的另一可能实施例。

[符号说明]

100、200A、200B、300、400：操作系统；

101、201、301、401：印刷电路板；

102、202、205、302、402：外部装置；

110、210、230、310、410、430：内部装置；

120、220、320、420：微控制电路；

121、221、321、421：旁路电路；

122、222、322、422：控制电路；

123、223、323：缓存器；

124、224、324：中央处理器；

125、225、325：内存；

126、226：按钮；

203、204、403、404：传输接口；

IF₁、IF₃：外部传输接口；

IF₂、IF₄：内部传输接口；

SW₁～SW₄、SW₃₁、SW₃₂：旁路开关；

ST₁～ST₄：触发信号；

SV：设定值；

P₁₁、P₁₂、P₂₁、P₂₂：接脚；

A～D、1～4：节点。

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出实施例，并配合所附图式，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各组件的配置为说明之用，并非用以限制本发明。另外，实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。

图1为本发明的操作系统的示意图。如图1所示，操作系统100包括一印刷电路板101以及一外部装置102。在本实施例中，外部装置102独立于印刷电路板101之外。当用户将外部装置102接上印刷电路板101时，印刷电路板101根据外部装置102所提供的信号而动作，如除错或更新。

本发明并不限定外部装置102的种类。在一可能实施例中，外部装置102为一除错器，用以检查印刷电路板101内部的组件是否正常运作。在另一可能实施例中，外部装置102为一刻录器，用以将一程序代码(program code)刻录在印刷电路板101中，用以升级或更新印刷电路板101内部的程序代码。当外部装置102未耦接印刷电路板101时，印刷电路板101根据本身所储存的程序代码而动作。

印刷电路板101包括一内部装置110以及一微控制电路120。内部装置110与微控制电路120整合于印刷电路板101之中，但内部装置110独立于微控制电路120之外。因此，对于微控制电路120而言，内部装置110也可称为一外部装置。本发明并不限定内部装置110的种类。在一可能实施例中，内部装置110为一非易失性内存，如一电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory；EEPROM)。在另一可能实例中，内部装置110为一无线网络模块，如一物联网(Internet of Things；IoT)设备。本发明并不限定内部装置的数量。在其它实施例中，印刷电路板101具有更多的内部装置。在此例中，该内部装置均耦接微控制电路120。

在一可能实施例中，微控制电路120为一微控制器(Microcontroller Unit；MCU)，并包括一外部传输接口IF₁、一内部传输接口IF₂、一旁路电路(bypass circuit)121以及一控制电路122。外部传输接口IF₁用以耦接印刷电路板101以外的装置，如外部装置102。本发明并不限定外部传输接口的数量。在其它实施例中，微控制电路120具有更多的外部传输接口，用以耦接更多的外部装置。本发明并不限定外部传输接口IF₁的种类。在一可能实施例中，外部传输接口IF₁为一通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter；UART)界面、一集成电路间(Inter-Integrated Circuit；I2C)接口或是一串行外围接口(Serial Peripheral Interface；SPI)。

内部传输接口IF₂用以耦接独立于微控制电路120之外，但整合于印刷电路板101之内的装置，如内部装置110。本发明并不限定内部传输接口的数量。在其它实施例中，微控制电路120具有更多的内部传输接口，用以耦接更多的内部装置。本发明并不限定内部传输接口IF₂的种类。在一可能实施例中，内部传输接口IF₂的种类相同于外部传输接口IF₁的种类。在另一可能实施例中，内部传输接口IF₂为一UART接口、一I2C接口或是一SPI。

在其它实施例中，内部传输接口IF₂的种类可能相同于外部传输接口IF₁的种类。举例而言，外部传输接口IF₁及内部传输接口IF₂均为UART接口。在另一可能实施例中，内部传输接口IF₂的种类不同于外部传输接口IF₁的种类。举例而言，外部传输接口IF₁为UART接口、I2C接口及SPI之一者，而内部传输接口IF₂为UART接口、I2C接口及SPI之另一者。

在本实施例中，旁路电路121耦接于外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₂之间。当旁路电路121被触发时，旁路电路121提供一传输路径，用以在外部装置102与内部装置110之间传送信号。此时，内部装置110可通过旁路电路121接收到来自外部装置102的信号，或是通过旁路电路121提供信号给外部装置102。因此，即使外部传输接口IF₁的种类(如UART接口)不同于内部传输接口IF₂的种类(如I2C接口)，内部装置110仍可通过旁路电路121接收到来自外部装置102的信号。然而，当旁路电路121未被触发时，旁路电路121切断传输路径，用以停止在外部装置102与内部装置110之间传送信号。

本发明并不限定旁路电路121的架构。在本实施例中，旁路电路121包括一旁路开关SW₁。旁路开关SW₁耦接于外部传输接口IF₁与外部传输接口IF₂之间，并接收触发信号ST₁。当触发信号ST₁被使能时，旁路开关SW₁导通，用以传送外部传输接口IF₁的信号至内部传输接口IF₂或是传送内部传输接口IF₂的信号给外部传输接口IF₁。当触发信号ST₁不被使能时，旁路开关SW₁不导通，用以停止传送信号。在其它实施例中，当微控制电路120具有更多的外部传输接口或更多的内部传输接口时，旁路电路121具有更多的旁路开关。在此例中，每一旁路开关耦接一相对应的外部传输接口以及一相对应的内部传输接口之间。

控制电路122根据一设定值SV，决定是否触发旁路电路121。举例而言，当设定值SV为一第一数值时，控制电路122触发旁路电路121。因此，旁路电路121导通外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₂之间的至少一传输路径。此时，外部装置102可能输出一程序代码，用以更新内部装置110的程序代码。在另一可能实施例中，外部装置102可能提供一测试信号给内部装置110，并根据内部装置110的回复，判断内部装置110是否正常运作。然而，当设定值SV为一第二数值时，控制电路122不触发旁路电路121。因此，旁路电路121切断外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₂之间的传输路径。

本发明并不限定设定值SV的产生方式。在一可能实施例中，设定值SV由一固件写入缓存器123中。在另一可能实施例中，设定值SV由控制电路122所写入。在此例中，控制电路122根据外部波形设定设定值SV。在本实施例中，微控制电路120还包括一中央处理器124以及一内存125。

中央处理器124读取并执行内存125所储存的程序代码PRC，用以产生设定值SV，并将设定值SV储存于缓存器123中。缓存器123可能整合于控制电路122之中，但并非用以限制本发明。在另一实施例中，缓存器123可能独立于控制电路122之外。在其它实施例中，缓存器123及内存125之至少一者整合于中央处理器124中。本发明并不限定缓存器123及内存125的种类。在一可能实施例中，缓存器123为一易失性内存，而内存125为一非易失性内存。

在其它实施例中，印刷电路板101还包括一按钮126。按钮126为一机械式开关，如指拨开关。当用户按下按钮126时，中央处理器124设定缓存器123的设定值SV为第一数值。当用户未按下按钮126时，中央处理器124设定缓存器123的设定值SV为第二数值。在其它实施例中，控制电路122直接检测按钮126的状态。当按钮126被按下时，控制电路122触发旁路电路121。当按钮126未被按下时，控制电路122不触发旁路电路121。

图2A为本发明的操作系统的另一可能实施例。如图2A所示，操作系统200A包括一印刷电路板201以及一外部装置202。在本实施例中，外部装置202具有传输接口203及204。传输接口203的种类可能相同或不同于传输接口204的种类。在一可能实施例中，传输接口203为一UART接口，而传输接口204为一SPI。由于外部装置202的特性与图1的外部装置102的特性相似，故不再赘述。

在本实施例中，印刷电路板201包括内部装置210、内部装置230以及一微控制电路220。内部装置210及内部装置230分别耦接微控制电路220。本发明并不限定内部装置210及内部装置230的种类。在一可能实施例中，内部装置210为一记忆装置，如EEPROM，而内部装置230为一无线网络模块，如IoT设备。

在本实施例中，微控制电路220包括外部传输接口IF₁、外部传输接口IF₃、内部传输接口IF₂、内部传输接口IF₄、一旁路电路221以及一控制电路222。外部传输接口IF₁及外部传输接口IF₃分别用以耦接外部装置202的传输接口203及传输接口204。由于外部传输接口IF₃的特性与外部传输接口IF₁的特性相同，故不再赘述。

内部传输接口IF₂、内部传输接口IF₄分别耦接内部装置210及内部装置230。由于内部传输接口IF₄的特性与内部传输接口IF₂的特性相同，故不再赘述。在一可能实施例中，内部传输接口IF₂为一UART接口，而内部传输接口IF₄为一I2C接口。

旁路电路221用以在外部传输接口IF₁或外部传输接口IF₃与内部传输接口IF₂或内部传输接口IF₄之间传送信号。举例而言，当触发信号ST₁被使能时，旁路电路221导通外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₂之间的至少一传输路径。因此，外部装置202可通过传输接口203与内部装置210相通。当触发信号ST₂被使能时，旁路电路221导通外部传输接口IF₃与内部传输接口IF₂之间的至少一传输路径。因此，外部装置202可通过传输接口204与内部装置210相通。当触发信号ST₃被使能时，旁路电路221导通外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₄之间的至少一传输路径。因此，外部装置202可通过传输接口203与内部装置230相通。当触发信号ST₄被使能时，旁路电路221导通外部传输接口IF₃与内部传输接口IF₄之间的至少一传输路径。因此，外部装置202可通过传输接口204与内部装置230相通。

本发明并不限定旁路电路221的架构。在本实施例中，旁路电路221包括旁路开关SW₁～SW₄。旁路开关SW₁～SW₄排列成一旁路矩阵(bypass matrix)。如图2A所示，旁路开关SW₁耦接于外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₂之间。当触发信号ST₁被使能时，旁路开关SW₁导通，用以在外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₂之间传送信号。当触发信号ST₁不被使能时，旁路开关SW₁不导通，用以停止传送信号。

旁路开关SW₂耦接于外部传输接口IF₃与内部传输接口IF₂之间。当触发信号ST₂被使能时，旁路开关SW₂导通，用以在外部传输接口IF₃与内部传输接口IF₂之间传送信号。当触发信号ST₂不被使能时，旁路开关SW₂不导通，用以停止传送信号。

旁路开关SW₃耦接于外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₄之间。当触发信号ST₃被使能时，旁路开关SW₃导通，用以在外部传输接口IF₁与内部传输接口IF₄之间传送信号。当触发信号ST₃不被使能时，旁路开关SW₃不导通，用以停止传送信号。

旁路开关SW₄耦接于外部传输接口IF₃与内部传输接口IF₄之间。当触发信号ST₄被使能时，旁路开关SW₄导通，用以在外部传输接口IF₃与内部传输接口IF₄之间传送信号。当触发信号ST₄不被使能时，旁路开关SW₄不导通，用以停止传送信号。

在本实施例中，控制电路222根据设定值SV产生触发信号ST₁～ST₄。在一可能实施例中，设定值SV具有许多位。在此例中，控制电路222根据每一位的数值，使能或不使能触发信号ST₁～ST₄。本发明并不限定设定值SV的产生方式。在一可能实施例中，设定值SV系由固件产生。在此例中，中央处理器224执行内存225的程序代码PRC，用以产生设定值SV，并将设定值SV储存于缓存器223中。在另一可能实施例中，中央处理器224根据按钮226的状态，写入设定值SV至缓存器223。

图2B为本发明的操作系统的另一可能实施例。图2B相似图2A，不同之处在于，图2B的操作系统200B还包括一外部装置205。在此例中，外部装置202耦接外部传输接口IF₁，而外部装置205耦接外部传输接口IF₃。由于外部装置205的特性与图1的外部装置102的特性相似，故不再赘述。

在本实施例中，外部装置202通过外部传输接口IF₁，与内部装置210及内部装置230之至少一者相通。同样地，外部装置205通过外部传输接口IF₃，与内部装置210及内部装置230之至少一者。在一可能实施例中，当外部装置202与内部装置210及内部装置230之一者相通时，外部装置205与内部装置210及内部装置230之另一者相通。在其它实施例中，外部装置202可能同时与内部装置210及内部装置230相通。在此例中，由于外部装置202通过单一外部传输接口(如IF₁)与多个内部装置相通，故可减少微控制电路220的外部传输接口的数量。

图3为本发明的操作系统的另一可能实施例。图3相似图1，不同之处在于，旁路电路321包括旁路开关SW₃₁及SW₃₂。旁路开关SW₃₁耦接于外部传输接口IF₁的接脚P₁₁与内部传输接口IF₂的接脚P₂₁之间。当触发信号ST₁被使能时，旁路开关SW₃₁导通。此时，外部装置302通过接脚P₁₁与内部装置310相通。当触发信号ST₁不被使能时，旁路开关SW₃₁不导通，用以停止传送信号。

旁路开关SW₃₂耦接于外部传输接口IF₁的接脚P₁₂与内部传输接口IF₂的接脚P₂₂之间。当触发信号ST₂被使能时，旁路开关SW₃₂导通。此时，外部装置302通过接脚P₁₂与内部装置310相通。当触发信号ST₂不被使能时，旁路开关SW₃₂不导通，用以停止传送信号。

本发明并不限定旁路开关SW₃₁与旁路开关SW₃₂的导通时间。在一可能实施例中，旁路开关SW₃₁与旁路开关SW₃₂可能同时导通。在其它实施例中，当旁路开关SW₃₁与旁路开关SW₃₂之一者导通时，旁路开关SW₃₁与旁路开关SW₃₂之另一者不导通。由于外部装置302、内部装置310、控制电路322、中央处理器324、内存325的特性与图1的外部装置102、内部装置110、控制电路122、中央处理器124、内存125的特性相同，故不再赘述。

图4为本发明的操作系统的另一可能实施例。如图4所示，操作系统400包括一印刷电路板401以及一外部装置402。外部装置402具有传输接口403及传输接口404，用以耦接印刷电路板401。当传输接口403传送信号时，传输接口404可能传送或不传送信号。由于外部装置402的特性与图1的外部装置102相似，故不再赘述。

印刷电路板401包括内部装置410、内部装置430以及一微控制电路420。内部装置410及内部装置430耦接微控制电路420，并独立于微控制电路420之外。由于内部装置410及内部装置430的特性与图1的内部装置110相似，故不再赘述。微控制电路420包括外部传输接口IF₁、外部传输接口IF₃、内部传输接口IF₂、内部传输接口IF₄、一旁路电路421以及一控制电路422。外部传输接口IF₁及外部传输接口IF₃用以耦接外部装置402。内部传输接口IF₂及内部传输接口IF₄用以耦接内部装置410及内部装置430。

在本实施例中，控制电路422判断外部装置402所输出的波形是否为一特定波形。当外部装置402所输出的波形为一特定波形，控制电路422根据外部装置402所输出的波形的旁路成分，控制旁路电路421，使得外部装置402通过旁路电路421与内部装置410及内部装置430之至少一者相通。

在一可能实施例中，控制电路422译码外部装置402所输出的波形，用以得知一特定码、一密码成分、一压点成分以及一旁路成分。在此例中，控制电路422根据特定码的数值，得知外部装置402想要与内部装置410与内部装置430之至少一者相通。当外部装置402想要传送信号予内部装置410或内部装置430时，控制电路422判断密码成分是否符合一密钥，若是，控制电路422根据压点成分，得知外部装置402想要通过外部传输接口IF₁或外部传输接口IF₃输出信号，并根据旁路成分，得知外部装置402想要与内部装置410和/或内部装置430相通。因此，控制电路422导通旁路电路421里相对应的旁路开关。

在本实施例中，控制电路422具有一认证功能。当外部装置402所输出的波形里的密码成分符合一密钥时，控制电路422导通旁路电路421里相对应的旁路开关。因此，可提高内部装置410及内部装置430的安全性，以避免内部装置410及内部装置430的数据被不当修改。在一可能实施例中，该密钥可事先储存于一非易失性内存(未显示)中。

在本实施例中，旁路电路421具有多个旁路开关，每一旁路开关耦接于节点A～D之一者与节点1-4之一者之间。在一可能实施例中，节点A～D耦接至外部传输接口IF₁及外部传输接口IF₃。在此例中，节点1-4耦接至内部传输接口IF₂及内部传输接口IF₄。举例而言，节点A耦接至外部传输接口IF₁的一第一接脚(未显示)，节点B耦接至外部传输接口IF₁的一第二接脚(未显示)，节点C耦接至外部传输接口IF₃的一第一接脚(未显示)，节点D耦接至外部传输接口IF₃的一第二接脚(未显示)。在其它实施例中，当微控制电路420具有四外部传输接口时，节点A-D分别耦接一外部传输接口。

在一些实施例中，节点1耦接至内部传输接口IF₄的一第一接脚(未显示)，节点2耦接至内部传输接口IF₄的一第二接脚(未显示)，节点3耦接至内部传输接口IF₂的一第一接脚(未显示)，节点4耦接至内部传输接口IF₂的一第二接脚(未显示)。在其它实施例中，当微控制电路420具有四个内部传输接口时，节点1-4分别耦接一内部传输接口。在一些实施例中，节点A～D耦接至内部传输接口IF₂及内部传输接口IF₄。在此例中，节点1-4耦接至外部传输接口IF₁及外部传输接口IF₃。

由于旁路电路421可传送外部传输接口IF₁的信号给内部装置410及内部装置430之至少一者，故可减少外部传输接口的数量。再者，即使外部装置402的传输接口不同于内部装置410和/或内部装置430的传输接口，由于旁路电路421耦接于外部装置402与内部装置410及内部装置430之间，故内部装置410及内部装置430可通过旁路电路421，接收到来自外部装置402的信号。

除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属技术领域中具有通常知识者的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。

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，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明保护范围内，当可作些许的更动与润饰。举例来，本发明实施例所述的系统、装置或是方法可以硬件、软件或硬件以及软件的组合的实体实施例加以实现。因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种微控制电路，其特征在于，设置于一印刷电路板上，包括：

一第一传输接口，用以耦接一第一外部装置，其中所述第一外部装置设置于所述印刷电路板之外；

一第二传输接口，用以耦接一第二外部装置，其中所述第二外部装置设置于所述印刷电路板之上；

一旁路电路，耦接于所述第一传输接口及所述第二传输接口之间，当所述旁路电路被触发时，所述第一外部装置通过所述旁路电路与所述第二外部装置沟通；

一控制电路，根据一设定值，触发所述旁路电路；以及

一按钮，

其中：

当所述按钮被按下时，所述控制电路触发所述旁路电路，当所述按钮未被按下时，所述控制电路不触发所述旁路电路；

当所述旁路电路被触发时，所述旁路电路直接传送所述第一传输接口的信号至所述第二传输接口或是直接传送所述第二传输接口的信号给所述第一传输接口。

2.根据权利要求1所述的微控制电路，其特征在于，还包括：

一缓存器，用以储存所述设定值。

3.根据权利要求1所述的微控制电路，其特征在于，所述控制电路译码所述第一外部装置所输出的波形，用以得知一密码成分，所述控制电路判断所述密码成分是否符合一密钥，当所述密码成分符合所述密钥时，所述控制电路触发所述旁路电路。

4.根据权利要求1所述的微控制电路，其特征在于，还包括：

一第三传输接口，用以耦接所述第一外部装置；

其中当所述旁路电路被触发时，所述第一外部装置通过所述第一传输接口或所述第三传输接口与所述第二外部装置相通。

5.根据权利要求4所述的微控制电路，其特征在于，所述第一传输接口为一通用异步收发传输器接口，所述第三传输接口为一串行外围接口。

6.根据权利要求4所述的微控制电路，其特征在于，还包括：

一第四传输接口，用以耦接一第三外部装置，其中所述第三外部装置设置于所述印刷电路板之中。

7.根据权利要求6所述的微控制电路，其特征在于，所述第二传输接口为一通用异步收发传输器接口，所述第四传输接口为一集成电路间接口。

8.根据权利要求1所述的微控制电路，其特征在于，所述旁路电路具有多个旁路开关，所述旁路开关排列成一旁路矩阵。

9.一种印刷电路板，其特征在于，用以耦接一外部装置，包括：

一第一内部装置；以及

一微控制电路，包括：

一第一传输接口，用以耦接所述外部装置，其中所述外部装置设置于所述印刷电路板之外；

一第二传输接口，用以耦接所述第一内部装置；

一旁路电路，耦接于所述第一传输接口及所述第二传输接口之间，当所述旁路电路被触发时，所述外部装置通过所述旁路电路与所述第一内部装置沟通；

一控制电路，根据一设定值，触发所述旁路电路；以及

一按钮，

其中：

当所述按钮被按下时，所述控制电路触发所述旁路电路，当所述按钮未被按下时，所述控制电路不触发所述旁路电路；

当所述旁路电路被触发时，所述旁路电路直接传送所述第一传输接口的信号至所述第二传输接口或是直接传送所述第二传输接口的信号给所述第一传输接口。