DE102004016387A1

DE102004016387A1 - Schnittstellenschaltung für einen einzelnen Logik-Eingangspin eines elektronischen Systems

Info

Publication number: DE102004016387A1
Application number: DE102004016387A
Authority: DE
Inventors: Dieter Merk
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-27
Also published as: EP1605334A3; EP1605334A2; US7770081B2; US20050229055A1

Abstract

Eine Schnittstellenschaltung für einen einzelnen Logik-Eingangspin eines elektronischen Systems, die einen Dekodierer umfasst, der ein impulskodiertes Signal, das an den Pin angelegt wird, in eine Folge von niedrigen und hohen Logikwerten umwandelt, und eine Zustandsmaschine, die auf die Folge von Logikwerten so reagiert, dass sie das elektronische System zwischen verschiedenen Betriebsarten hin- und herschaltet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schnittstellenschaltung für einen einzelnen Logik-Eingangspin eines elektronischen Systems.

Kleine elektronische Systeme können einen einzelnen Eingangspin für die Annahme von seriellen Daten aus der Umgebung aufweisen. Für das Programmieren und Testen solcher Systeme nach der Fertigung würden zusätzliche dedizierte Pins benötigt, ebenso, wie wenn der Bedarf bestünde, das System in einen energiesparenden, deaktivierten Modus, einen Testmodus oder einen Auswahlmodus zu schalten.

Die vorliegende Erfindung bietet eine Schnittstellenschaltung, die es erlaubt, einen einzelnen Eingangspin eines elektronischen Systems auf mehrfache Weise zu nutzen.

Im Speziellen bietet die Erfindung eine Schnittstellenschaltung für einen einzelnen Logik-Eingangspin eines elektronischen Systems. Die Schnittstellenschaltung umfasst einen Dekodierer, der ein impulskodiertes Signal, das an den Eingangspin angelegt wird, in eine Folge von niedrigen und hohen Logikwerten umwandelt. Die Schnittstellenschaltung umfasst auch eine Zustandsmaschine, die auf die Folge von Logikwerten so reagiert, dass sie das elektronische System zwischen verschiedenen Betriebsarten hin und her schaltet. Je nach ausgewählter Betriebsart fungiert der einzelne Eingangspin als einer von mehreren separaten (logischen) Eingangskanälen. Dementsprechend kann der einzelne Eingangspin eines kleinen elektronischen Systems auf verschiedene Arten eingesetzt werden. Da das impulskodierte Signal eine unbegrenzte Anzahl von verschiedenen logischen Hoch-/Niedrig-Folgen, d.h. Bitmustern, definieren kann, von denen jedes einem bestimmten Zustand des Zustandsautomaten entspricht, ist die Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten des einzelnen Eingangspins praktisch unbegrenzt.

In einem bestimmten Ausführungsbeispiel besitzt das kleine elektronische System einen Aktivierungs-/Deaktivierungseingang, der selektiv als Programmiereingang verwendet werden kann. In einer Entwicklung dieses Konzepts kann der einzelne Eingangspin selektiv dazu verwendet werden, das elektronische System in einen Testmodus zu schalten. Alternativ dazu kann der Eingangspin mit Multifunktionalität ein Auswahleingang sein oder irgendein anderer Eingang, der keinen ununterbrochenen Einsatz erfordert.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Dekodierer Verzögerungsmittel, um das angelegte impulskodierte Signal um einen festen Bruchteil seiner Periodendauer zu verzögern, und Abtastmittel, um das nicht verzögerte impulskodierte Signal zu bestimmten Zeitpunkten abzutasten, die einem vorher festgelegten Zustandswechsel des verzögerten impulskodierten Signals entsprechen. So wird das impulskodierte Signal in ein Bit „0" dekodiert, wenn es zum Abtastzeitpunkt einen niedrigen Wert aufweist, und ein hoher Wert würde in ein Bit „1" dekodiert werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen:
stellt 1 ein Blockdiagramm eines kleinen elektronischen Systems mit einem einzelnen Eingangspin dar;
2 stellt ein Signaldiagramm dar, das die Dekodierung eines impulskodierten Signals veranschaulicht;
3 ist eine schematische Darstellung von Zuständen, die die Zustandsmaschine annimmt; und
4 stellt ein Signaldiagramm dar, das einen typischen Programmierzyklus veranschaulicht.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein kleines elektronisches System abgebildet, in dem die erfindungsgemäße Schnittstellenschaltung implementiert ist. Das System umfasst einen Dekodierer 10, der mit einem Eingangspin IN und eine Zustandsmaschine 12 verbunden ist, die eine Ausgabe vom Dekodierer 10 empfängt. Die Ausgabe vom Dekodierer 10 ist eine Folge von niedrigen und hohen Logikwerten. 1 zeigt auch andere Teile eines elektronischen Systems, die für das Verständnis der Erfindung wichtig sind. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel umfassen diese einen Mikrocontroller 14. Natürlich könnten statt dessen auch andere Schaltungen vorhanden sein, wie zum Beispiel eine Vorrichtung zur Taktverarbeitung. In diesem Beispiel empfängt der Mikrocontroller 14 Befehle vom Zustandsautomaten 12; diese Befehle können zum Beispiel AKTIVIEREN, DEAKTIVIEREN oder TESTEN lauten. Der Mikrocontroller 14 hat beispielsweise zwei Ausgänge OUT 1 und OUT 2. Außerdem ist eine Stromversorgung 16 mit dem Mikrocontroller 14 verbunden, die auch Befehle von der Zustandsmaschine 12 empfängt. Diese Befehle können zum Beispiel AN und AUS lauten. Der Eingang einer Programmierlogik 18 ist mit der Zustandsmaschine 12 verbunden und sie gibt Daten an zwei Speicher aus, einen Register-RAM 20 (Direktzugriffsspeicher) und einen programmierbaren EEPROM 22 (elektrisch löschbarer programmierbarer Festspeicher). Der RAM 20 empfängt auch die dekodierten Signale vom Dekodierer 10.
Die Zustandsmaschine 12 nimmt unterschiedliche Zustände in Übereinstimmung mit vorher festgelegten Mustern von niedrigen und hohen Logikwerten an. In jedem der unterschiedlichen Zustände stellt die Zustandsmaschine 12 einen unterschiedlichen Befehl an seinen Ausgängen zur Verfügung.
In einer normalen Betriebsart eines elektronischen Systems empfängt der Eingangspin IN eine konstante logische „1" als Aktivierungssignal für den Mikrocontroller 14. Dementsprechend nimmt die Zustandsmaschine 12 den „Zustand1" an. Wenn ein vorher festgelegtes impulskodiertes Signal EN an den Eingangspin IN angelegt wird, schaltet die Zustandsmaschine 12 in einen anderen Zustand um, wodurch das elektronische System in verschiedene Betriebsarten geschaltet wird. Somit kann der Eingangspin IN gemäß dem Zustand der Zustandsmaschine 12 beispielsweise für das Programmieren des EEPROM 22, für das Deaktivieren aller Stromquellen oder für den Eintritt in einen Testmodus verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 2 wird die Funktion des Dekodierers 10 näher erläutert. Der Dekodierer 10 umfasst eine feste Verzögerungsschaltung D und einen Sampler S. Die im impulskodierten Signal EN enthaltenen binären Informationen werden bei einer logischen „1" in Impulse mit langer Dauer und bei einer logischen „0" in Impulse mit kurzer Dauer kodiert. Die Impulsfolge EN hat eine Periodendauer T und ist mit kurzen Impulsen mit einer Dauer t1 und langen Impulsen mit einer Dauer t3 impulskodiert. Die Zeitintervalle t2 und t4 geben die restliche Zeit der Periodendauer T ohne Impulse an. Die Verzögerungsschaltung D verzögert das impulskodierte Signal EN um einen festen Bruchteil der Periodendauer T, die Dauer der Verzögerung ist in 2 als Verzögerungszeit t5 eingetragen. Die Verzögerungszeit t5 muss länger als die Dauer t1 der kurzen Impulse und kürzer als die Dauer t3 der langen Impulse sein.
t1 < t5 < t3
Das verzögerte Signal EN_VERZÖGERT wird vom Sampler S als Takt für das Abtasten des impulskodierten Signals EN verwendet. In 2 wird jede ansteigende Flanke des verzögerten impulskodierten Signals EN_VERZÖGERT für das Abtasten des Signals EN verwendet. Wie durch die gestrichelten Linien angegeben, wird bei kurzen Impulsen ein niedriger Wert ermittelt und bei langen Impulsen ein hoher Wert. Somit lauten die Beispieldaten, die vom in 2 dargestellten, impulskodierten Signal EN dekodiert wurden, „001100".
Die Funktion der Zustandsmaschine 12 wird nun unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. Es wird von einer Zustandsmaschine mit drei verschiedenen Zuständen ausgegangen, wobei jeder Zustand durch einen anderen Block symbolisiert ist. Pfeile zeigen den Wechsel von einem Zustand in einen anderen an. Beim „Einschalten" nimmt die Zustandsmaschine 12 den „Zustand1" an, der den normalen, üblichen Betrieb mit einem konstanten Ausgangsbefehl „1" bedeutet, mit dem die Zustandsmaschine 12 den Mikrocontroller 14 aktiviert.
Wenn ein impulskodiertes Signal EN, wie das in 2 gezeigte Signal mit zwei kurzen, zwei langen und wieder zwei kurzen Impulsen, die zu „001100" kodiert sind, an den Eingangspin IN angelegt wird, dann wechselt die Zustandsmaschine 12 in ihren „Zustand2". Natürlich könnte jedes andere beliebige Bitmuster definiert werden, um in den „Zustand2" zu wechseln.
Sobald die Zustandsmaschine 12 in „Zustand2" gewechselt hat, wartet sie auf vorher festgelegte Anweisungen oder ein vorher festgelegtes Bitmuster: die ersten beiden Bitpositionen stellen eine Speicheradresse im Register-RAM 20 dar: „00" bedeutet „schreibe in Wort 0", „01" bedeutet „schreibe in Wort 1" und „10" bedeutet „schreibe in Wort 2". Die folgenden acht Bitpositionen stellen Programmierdaten dar, sie sind die Nutzdaten oder die Informationen, die in die angegebene Adresse geschrieben werden sollen. Wenn in einem bestimmten Zeitraum keine Bits an die Zustandsmaschine 12 gesendet werden, oder diese nicht die festgelegte Reihenfolge aufweisen, führt dies zu einem Time-out.
Nachdem die Programmierdaten in den RAM 20 geschrieben wurden, wird durch eine Bitfolge „11" ein abschließender Schritt initialisiert, in dem die Programmierdaten vom Register-RAM 20 in den programmierbaren EEPROM 22 geschrieben werden. Ein Pfeil EN=11 zeigt in 3 die Änderung von „Zustand2" zu „Zustand3" an. Nachdem acht weitere Bits registriert wurden, kehrt die Zustandsmaschine 12 zu „Zustand1" zurück.
4 versinnbildlicht die entsprechende Impulsfolge, die am Eingangspin IN eintritt. Die in der ersten Zeile von 4 abgebildeten Impulse 24 sind sechs Impulse, die vom Dekodierer 10 in ein Bitmuster „001100" kodiert werden, wodurch der Zustandsautomat 12 zu „Zustand2" wechselt. Auf diese sechs Impulse folgen zwei kurze Impulse, die die Adresse angeben. Auf die Pulsfolge 24 können zwei kurze Impulse folgen, die das Wort 0 angeben, oder ein langer und dann ein kurzer Impuls, um Wort 1 anzugeben, oder ein kurzer und dann ein langer Impuls, um die Adresse von Wort 2 anzugeben.
Da vom ersten empfangenen Impuls zuerst im Adressregister das niedrigstwertige Bit gelesen wird, hat die Darstellung als Impulsfolge eine andere Reihenfolge als das Bitmuster. Ein kurzer Impuls (dekodiert als „0"), auf den ein langer Impuls (dekodiert als „1") folgt, entspricht der Adresse „10" für Wort 2. Auf die zwei Impulse, die die zwei Adressbits darstellen, folgen acht Impulse, die die acht Bits der Nutzdaten 26 darstellen. Natürlich kann es sich hierbei entsprechend den Programmierdaten 26 um lange oder kurze Impulse handeln. Dies ist in 4 durch übereinander gesetzte lange und kurze Impulse symbolisiert. In der letzten Zeile der 4 wird die Impulsfolge mit zwei langen, als „11" dekodierten Impulsen (EN=11) fortgesetzt, wodurch die Zustandsmaschine 12 in „Zustand3" wechselt. Hierauf folgen acht Scheinimpulse 28, die das Timing für die Schreiboperation im programmierbaren EEPROM 22 bestimmen. Nachdem die Daten vom RAM 20 an den EEPROM 22 übertragen und in diesen geschrieben und die acht Scheinimpulse registriert wurden, kehrt der „Zustand3" zu „Zustand1" zurück.
Durch die Integration der erfindungsgemäßen Schnittstellenschaltung in kleine elektronische Systeme, wie offenbart wurde, kann derselbe Eingangspin IN für viele verschiedene Zwecke verwendet werden, indem ein impulskodiertes Signal angelegt wird, um eine bestimmte Funktionalität dieses Pins zu identifizieren, so dass beispielsweise eine Aktivierungseingabe oder eine Auswahleingabe alternativ für das interne Programmieren des elektronischen Systems verwendet werden kann. Die Multifunktionalität eines solchen Eingangspins kann von außerhalb eines beliebigen Produktes nicht erkannt werden, wodurch die erfindungsgemäße Multifunktionalität eines Eingangspins als Option zur Verfügung gestellt werden kann.

Claims

Schnittstellenschaltung für einen einzelnen Logik-Eingangspin eines elektronischen Systems, die einen Dekodierer umfasst, der ein impulskodiertes Signal, das an den Pin angelegt wird, in eine Folge von niedrigen und hohen Logikwerten umwandelt, und eine Zustandsmaschine, die auf die Folge von Logikwerten so reagiert, dass sie das elektronische System zwischen verschiedenen Betriebsarten hin und her schaltet.
Schnittstellenschaltung gemäß Anspruch 1, bei der der Dekodierer Verzögerungsmittel umfasst, um das angelegte impulskodierte Signal um einen festen Bruchteil seiner Periodendauer zu verzögern, und Abtastmittel, um das nicht verzögerte impulskodierte Signal zu bestimmten Zeitpunkten abzutasten, die einem vorher festgelegten Zustandswechsel des verzögerten impulskodierten Signals entsprechen.
Schnittstellenschaltung aus Anspruch 1 oder 2, bei der das impulskodierte Signal aus einem langen Impuls bei einer logischen „1" und aus einem kurzen Impuls bei einer logischen „0" besteht.
Schnittstellenschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das nicht verzögerte impulskodierte Signal bei jeder ansteigenden Flanke des verzögerten impulskodierten Signals abgetastet wird.
Schnittstellenschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die verschiedenen Betriebsarten mindestens zwei Modi aus der Gruppe, die aus aktiviertem Modus, deaktiviertem Modus, Programmiermodus, Auswahlmodus und Testmodus besteht, umfassen.
Schnittstellenschaltung gemäß Anspruch 5, bei der der Programmiermodus das Umwandeln von niedrigen und hohen Logikwerten in Bitmuster umfasst, wobei vorher festgelegte Bitpositionen eine Speicheradresse darstellen und die restlichen Bitpositionen Programmierdaten darstellen.
Schnittstellenschaltung gemäß Anspruch 5, bei der das elektronische System einen programmierbaren Speicher und ein Register umfasst, wobei der Programmiermodus das Umwandeln von niedrigen und hohen Logikwerten in Bitmuster beinhaltet, wobei vorher festgelegte Bitpositionen eine Registeradresse darstellen und die restlichen Bitpositionen Programmierdaten darstellen, und wobei der Programmiermodus einen abschließenden Schritt beinhaltet, in dem Programmierdaten vom Register in den programmierbaren Speicher geschrieben werden.
Schnittstellenschaltung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der der deaktivierte Modus das Abschalten von zumindest einer Stromversorgung des elektronischen Systems umfasst.