CN213518255U - 片上系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种片上系统，其中所述片上系统包括：微控制单元MCU和现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编辑门阵列FPGA的内部逻辑资源包括微控制单元MCU系统总线和通用串行总线USB控制器，所述微控制单元MCU通过所述微控制单元MCU系统总线与所述通用串行总线USB控制器连接。通过实施本实用新型，能解决现有技术中存在的架构设计复杂、研发周期较长及研发成本较高等问题。

Description

片上系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种片上系统。

背景技术

USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)是一种应用在计算机领域的新型接口技术。USB接口具备传输速度快，支持热插拔及连接多个设备的特点。目前，USB接口已在各类设备中被广泛采用。

传统片上系统(System on Chip，SoC)架构设计为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)和USB专用芯片。具体地，MCU通过控制USB专用芯片来读取USB数据包，进而解析该USB数据包。其中，利用USB专用芯片作为控制器，这样的架构设计比较复杂、研发周期较长、且研发成本较高。

发明内容

本实用新型实施例提供了一种片上系统，能解决现有技术中存在的架构设计复杂、研发周期较长及研发成本较高等问题。

第一方面，提供了一种片上系统，包括：(微控制单元)MCU和(现场可编辑门阵列)FPGA，所述现场可编辑门阵列FPGA的内部逻辑资源包括微控制单元MCU系统总线和通用串行总线USB控制器，所述微控制单元MCU通过所述微控制单元MCU系统总线与所述通用串行总线USB控制器通信连接。

在一些实施例中，所述片上系统还包括外部通用串行总线USB设备，所述通用串行总线USB控制器还与所述外部通用串行总线USB设备通信连接，所述微控制单元MCU通过所述微控制单元MCU系统总线与所述通用串行总线USB控制器与所述外部通用串行总线USB设备通信连接。

在一些实施例中，所述外部通用串行总线USB设备为通用串行总线USB接口网卡，或其他具备通用串行总线USB接口的通信设备。

在一些实施例中，所述外部通用串行总线USB设备的硬核集成电路嵌入所述现场可编辑门阵列FPGA内核中。

在一些实施例中，所述通用串行总线USB控制器具有数据寄存器，所述微控制单元MCU通过所述微控制单元MCU系统总线和所述通用串行总线USB控制器与所述数据寄存器通信连接。

在一些实施例中，所述片上系统还包括外部微控制单元MCU设备，所述微控制单元MCU还与所述外部微控制单元MCU设备通信连接。

在一些实施例中，所述外部微控制单元MCU设备包括串行外设SPI接口设备和/或内部集成电路I2C接口设备。

通过本申请实施例，能依托FPGA设计包含MCU系统总线和USB控制器在内的片上系统，MCU通过MCU系统总线与USB控制器通信连接。该设计秉承FPGA可编程的特点，简化数据解析过程，降低软件设计的复杂度，方便移植不同的使用场景。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种片上系统的结构示意图。

图2是本实用新型提供的一种FPGA的结构示意图。

图3是本实用新型提供的另一种片上系统的结构示意图。

图4是本实用新型提供的另一种片上系统的结构示意图。

图5是本实用新型提供的另一种片上系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施例作进一步的详细描述。

为解决现有片上系统设计中存在的设计架构比较复杂、研发周期较长及研发成本较高等问题，本实用新型提供另一种片上系统。请参见图1，是本实用新型提供的一种片上系统的结构示意图。如图1所示的片上系统100中包括集成在同一片体上的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)101和FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)102。请一并参见图2是本实用新型提供的一种FPGA的结构示意图，如图2所示的FPGA102的内部逻辑资源包括MCU系统总线1021及通用串行总线USB控制器1022。由图1和图2组合得到图3，图3是本申请实施例提供的另一种片上系统的结构示意图。如图3所示的片上系统100中包括MCU101和FPGA102，其中FPGA中包括利用FPGA的逻辑资源实现的MCU系统总线1021和USB控制器1022。其中，该逻辑资源是指FPGA中能利用一定规律或规则进行组合以实现一定功能的硬件资源，如触发器、多通道选择器等。

在一个示例中，MCU系统总线1021和USB控制器1022均位于FPGA102的内核中。该内核是一种预先设计好的甚至已经验证的具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。

再一个示例中，请参见图4是本实用新型提供的另一种片上系统的结构示意图。如图4所示的片上系统中，USB控制器1022还用于与外部USB设备103通信连接。该外部USB设备103包括但不限于USB接口网卡、打印机、扫描仪、U盘、读卡器及移动硬盘等具备USB接口的设备。进一步地，外部USB设备103至少部分电路集成到该片上系统中。可选地，外部USB设备103的硬核集成电路嵌入在FPGA内核中，这样能快速实现FPGA102与外部USB设备103之间的通信连接。

MCU101用于通过MCU系统总线1021与USB控制器1022通信连接，以实现MCU101与外部USB设备103之间的数据交互。换句话说，MCU101通过FPGA102与外部USB103通信连接。

再一个示例中，USB控制器1022包括USB总线识别模块(图未示)。该模块能自主识别外部USB设备103使用的总线标准，并将该总线标准反馈给MCU101，便于MCU101通过MCU系统总线1021发出命令以用于控制USB控制器1022的运行，进而实现MCU101与外部USB103之间的数据交互。

再一个示例中，外部USB设备103具有用于存储数据的至少一个数据寄存器(图未示)，MCU101通过MCU系统总线1021和USB控制器1022与各个数据寄存器通信连接。USB控制器1022还用于接收外部USB设备103的第一数据，并将该第一数据处理为MCU101可接收的第二数据，并将该第二数据存储至外部USB设备103的有效的数据寄存器中。

再一个示例中，USB控制器1022将数据寄存器中存储的第二数据通过MCU系统总线1021发送给MCU101，以实现USB控制器1022与MCU101之间的数据交互。或者，MCU101通过MCU系统总线1021与USB控制器1022通信连接，以直接读取数据寄存器中存储的第二数据。这样能实现MCU101与USB控制器1022之间高速、有效地数据交互。

再一个示例中，请参见图5是本申请实施例提供的另一种片上系统的结构示意图。如图5所示的片上系统100除了包括MCU101、FPGA102及外部USB设备103外，还包括外部MCU设备104。其中，MCU101与外部MCU设备104通信连接，FPGA102通过MCU系统总线1021与MCU101通信连接，以实现外部MCU设备104与FPGA102的数据交互。由此可以实现外部MCU设备104与外部USB设备103的数据交互等，增强片上系统的通用性。

外部MCU设备104可包括内部集成电路(Inter-Integrated Circuit，I2C)设备，例如温度传感器、湿度传感器等外围设备。可选地，外部MCU设备还可包括串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)设备，例如闪存、网络控制器等外围设备。

本实用新型以MCU101为核心，通过FPGA102内核连接扩展的外部USB设备，FPGA内核通过MCU系统总线1021与MCU101连接，基于FPGA可编程的特点可为MCU自由扩展外部USB设备，提高MCU的扩展性和通用性。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本实用新型中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本实用新型中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种片上系统，其特征在于，包括：微控制单元MCU和现场可编辑门阵列FPGA，所述现场可编辑门阵列FPGA的内部逻辑资源包括微控制单元MCU系统总线和通用串行总线USB控制器，所述微控制单元MCU通过所述微控制单元MCU系统总线与所述通用串行总线USB控制器通信连接。

2.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，所述片上系统还包括外部通用串行总线USB设备，所述通用串行总线USB控制器还与所述外部通用串行总线USB设备通信连接，所述微控制单元MCU通过所述微控制单元MCU系统总线和所述通用串行总线USB控制器与所述外部通用串行总线USB设备通信连接。

3.根据权利要求2所述的片上系统，其特征在于，所述外部通用串行总线USB设备为通用串行总线USB接口网卡，或具备通用串行总线USB接口的通信设备。

4.根据权利要求2所述的片上系统，其特征在于，所述外部通用串行总线USB设备的硬核集成电路嵌入所述现场可编辑门阵列FPGA内核中。

5.根据权利要求2所述的片上系统，其特征在于，所述外部通用串行总线USB设备具有数据寄存器，所述微控制单元MCU通过所述微控制单元MCU系统总线和所述通用串行总线USB控制器与所述数据寄存器通信连接。

6.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，所述片上系统还包括外部微控制单元MCU设备，所述微控制单元MCU还与所述外部微控制单元MCU设备通信连接。

7.根据权利要求6所述的片上系统，其特征在于，所述外部微控制单元MCU设备包括串行外设SPI接口设备和/或内部集成电路I2C接口设备。

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