DE19924343A1 - Programmgesteuerte Einheit - Google Patents

Abstract

Dier programmgesteuerte Einheit zeichnet sich dadurch aus, daß diese eine Port-Steuereinrichtung aufweist, welche aus mehreren, im wesentlichen identisch aufgebauten Steuermodulen besteht, und/oder daß die Port-Steuereinrichtung zusammen mit weiteren Komponenten der programmgesteuerten Einheit über eine gemeinsame Schnittstelle mit einem internen Bus der programmgesteuerten Einheit verbunden ist und/oder daß zumindest Teile der programmgesteuerten Einheit abhängig von der Temperatur der programmgesteuerten Einheit angesteuert und/oder konfiguriert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 4 und 8, d. h. eine pro­ grammgesteuerte Einheit mit Ein- und/oder Ausgabeanschlüssen, wobei mehrere Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse zu einem Port zusammengefaßt und von einer Port-Steuereinrichtung an­ gesteuert werden können.

Programmgesteuerte Einheiten sind durch Programme gesteuerte Einrichtungen wie beispielsweise Mikroprozessoren, Mikro­ controller, Signalprozessoren etc. Sie sind seit vielen Jah­ ren in unzähligen Ausführungsformen bekannt und bedürfen kei­ ner näheren Erläuterung.

Insbesondere Mikrocontroller beinhalten häufig nicht nur zur Programmausführung erforderliche Einrichtungen wie insbeson­ dere eine CPU etc., sondern auch andere Einrichtungen wie Ti­ mer, A/D-Wandler, D/A-Wandler etc. Obgleich in Mikro­ controller immer mehr Komponenten des sie enthaltenden Sy­ stems hineingepackt werden, werden sie nie oder nur in den allerseltensten Fällen alle Komponenten des sie enthaltenden Systems beinhalten können und müssen demzufolge auch mit au­ ßerhalb des Mikrocontrollers vorgesehenen externen System­ komponenten kommunizieren können. Hierzu weisen programm­ gesteuerte Einheiten eine mehr oder weniger große Anzahl von Ein- und/oder Ausgabeanschlüssen auf. Über diese Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse können sowohl die CPU als auch an­ dere Mikrocontroller-Bestandteile Daten und/oder Signale ver­ senden und/oder empfangen.

Dabei ist es üblich, mehrere Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse zu sogenannten Ports zusammenzufassen. Über diese Ports kön­ nen die bekanntlich sehr häufig benötigten parallelen Daten­ eingaben und/oder Datenausgaben schnell und einfach erfolgen.

Die Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse eines Ports werden aber vorzugsweise nicht nur zur parallelen Dateneingabe und/oder Datenausgabe verwendet. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn einzelne, mehrere oder alle Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse eines Ports auch anderweitig (beispielsweise als serielle Schnittstelle oder als Eingänge oder Ausgange für Zeitgeber etc.) verwendet werden. Durch eine solche Mehrfachnutzung der Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse läßt sich deren Anzahl gering halten.

Die Ports werden durch Port-Steuereinrichtungen gesteuert. Durch diese Port-Steuereinrichtungen können einen Zugriff auf die Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse benötigende Komponenten der programmgesteuerten Einheit mit den entsprechenden Ein- und/oder Ausgabeanschlüssen verbunden und die Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse entsprechend konfiguriert werden.

Der Entwurf, die praktische Realisierung, und der Betrieb solcher Port-Steuereinrichtungen sind allerdings relativ kom­ pliziert und aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die programmgesteuerten Einheiten gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 4 und 8 derart weiterzubilden, daß diese schnell und einfach entwerfbar und realisierbar sowie mög­ lichst effizient betreibbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den kenn­ zeichnenden Teilen der Patentansprüche 1, 4 und/oder 8 be­ anspruchten Merkmale gelöst.

Demnach ist vorgesehen,

• - daß die Port-Steuereinrichtung aus mehreren, im wesent­ lichen identisch aufgebauten Steuermodulen besteht, von welchen jedes einen zugeordneten Ein- und/oder Ausgabe­ anschluß des betreffenden Ports ansteuert (kennzeichnender Teil des Patentanspruchs 1), und/oder
• - daß die Port-Steuereinrichtung zusammen mit weiteren Kompo­ nenten der programmgesteuerten Einheit über eine gemeinsame Schnittstelle mit einem internen Bus der programmgesteuer­ ten Einheit verbunden ist (kennzeichnender Teil des Patent­ anspruchs 4), und/oder
• - daß zumindest Teile der programmgesteuerten Einheit abhän­ gig von der Temperatur der programmgesteuerten Einheit an­ gesteuert und/oder konfiguriert werden (kennzeichnender Teil des Patentanspruchs 8).

Es dürfte einleuchten und bedarf keiner weiteren Erläuterung, daß es die genannten Merkmale sowohl allein als auch in Kom­ bination ermöglichen, so aufgebaute programmgesteuerte Ein­ heiten schnell und einfach herzustellen und zu entwerfen und/oder so aufgebaute programmgesteuerte Einheiten äußerst effizient zu betreiben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Figuren ent­ nehmbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der nachfolgend näher betrachte­ ten programmgesteuerten Einheit, und

Fig. 2 ein Steuermodul einer in der Fig. 1 gezeigten Port- Steuereinrichtung.

Bei der nachfolgend näher betrachteten programmgesteuerten Einheit handelt es sich um einen Mikrocontroller. Es sei je­ doch bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß hierauf keine Einschränkung besteht. Es kann sich auch um eine andere programmgesteuerte Einheit wie einen Mikroprozessor, einen Signalprozessor oder dergleichen handeln.

Der Mikrocontroller ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Von diesem Mikrocontroller werden vorliegend jedoch lediglich die hier besonders interessierenden Bestand­ teile desselben gezeigt und beschrieben; der prinzipielle Aufbau eines Mikrocontrollers sowie die Funktion und die Wir­ kungsweise der vorliegend unberücksichtigt gelassenen Be­ standteile desselben sind allgemein bekannt und bedürfen kei­ ner näheren Erläuterung.

Der Mikrocontroller 1 umfaßt einen System-Bus 11, Bus-Inter­ faces BI1 bis BI3, Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8, I/O-Pads IO1 bis IO16, interne Peripherieeinheiten 15, 16, und 17, und eine Temperaturerfassungseinheit CPC.

Der System-Bus 11 ist ein interner Bus, der die (in den Figu­ ren nicht gezeigte) CPU des Mikrocontrollers und mit dieser kooperierende Komponenten des Mikrocontrollers miteinander verbindet. Die Bus-Interfaces BI1 bis BI3 verbinden die Port- Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8 mit dem System-Bus 11. Die später noch genauer beschriebenen Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8 steuern, wie die Bezeichnung schon andeutet, jeweils einen Port, genauer gesagt die den betreffenden Port bildenden Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse des Mikrocontrol­ lers. Sie verbinden dabei einzelne, mehrere oder alle Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse eines Ports über das jeweils zu­ geordnete Bus-Interface und den System-Bus 11 mit der CPU oder einer anderen am System-Bus angeschlossenen Komponente oder über separate Leitungen 18 mit einer oder mehreren der internen Peripherieeinheiten 15 bis 17. Die internen Periphe­ rieeinheiten 15 bis 17 sind beispielsweise Timer, A/D- Wandler, D/A-Wandler, etc.

Die die Ports bildenden Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse sind Bestandteil der I/O-Pads IO1 bis IO16. Die I/O-Pads umfassen neben den Ein- und/oder Ausgabeanschlüssen des Mikrocontrol­ lers zum Ausgeben und Empfangen von Daten und/oder Signalen erforderliche Einrichtungen, also insbesondere Ausgangs­ treiber, Schmitt-Trigger, und EMV-Schutzvorrichtungen.

Im betrachteten Beispiel wird der durch die erste Port- Steuereinrichtung PCL1 gesteuerte erste Port durch die I/O- Pads IO1 und IO2 gebildet, der durch die zweite Port- Steuereinrichtung PCL2 gesteuerte zweite Port durch die I/O- Pads IO3 und IO4 gebildet, der durch die dritte Port- Steuereinrichtung PCL3 gesteuerte dritte Port durch die I/O- Pads IO5 und IO6 gebildet, der durch die vierte Port- Steuereinrichtung PCL4 gesteuerte vierte Port durch die I/O- Pads IO7 und IO8 gebildet, der durch die fünfte Port- Steuereinrichtung PCL5 gesteuerte fünfte Port durch die I/O- Pads IO9 und IO10 gebildet, der durch die sechste Port- Steuereinrichtung PCL6 gesteuerte sechste Port durch die I/O- Pads IO11 und IO12 gebildet, der durch die siebte Port- Steuereinrichtung PCL7 gesteuerte siebte Port durch die I/O- Pads IO13 und IO14 gebildet, und der durch die achte Port- Steuereinrichtung PCL8 gesteuerte achte Port durch die I/O- Pads IO15 und IO16 gebildet.

Es besteht selbstverständlich keine Einschränkung darauf, daß die Ports des Mikrocontrollers 1 jeweils zwei I/O-Pads (zwei Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse) umfassen. Die Ports können unabhängig voneinander beliebig viele Ein- und/oder Ausgabe­ anschlüsse umfassen.

Durch den Aufbau und die Anordnung der Port-Steuereinrichtun­ gen PCL1 bis PCL8 lassen sich diese besonders schnell und einfach entwerfen und realisieren sowie sehr effizient be­ treiben.

Einer der Gründe hierfür liegt darin, daß nicht jede der Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8 über ein eigenes Bus- Interface mit dem System-Bus 11 verbunden sein muß. Jedes der Bus-Interfaces BI1 bis BI3 verbindet - jedenfalls im betrach­ teten Beispiel - jeweils mehrere der Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8 mit dem System-Bus 11. Im betrachteten Beispiel verbindet das Bus-Interface BI1 die Port-Steuereinrichtungen PCL1 und PCL2 mit dem System-Bus 11, das Bus-Interface BI2 die Port-Steuereinrichtungen PCL3, PCL4 und PCL5 mit dem System-Bus 11, und das Bus-Interface BI3 die Port-Steuer­ einrichtungen PCL6, PCL7 und PCL8 mit dem System-Bus 11.

Dadurch, daß nicht jeder Port-Steuereinrichtung ein eigenes und ausschließlich für die betreffende Port-Steuereinrichtung zuständiges Bus-Interface zugeordnet ist, läßt sich die An­ zahl der Bus-Interfaces reduzieren.

Der Mikrocontroller kann dadurch bei unveränderter Funktio­ nalität und Leistungsfähigkeit kleiner und schneller aus­ gebildet werden als es bisher der Fall ist.

Daß nicht für jede Port-Steuereinrichtung ein eigenes Bus- Interface vorgesehen ist, ist nicht nachteilig: es kann ohne­ hin nur immer ein Bus-Interface Daten vom System-Bus 11 emp­ fangen und/oder auf diesen ausgeben.

In diesem Zusammenhang ist jedoch zu beachten, daß es in der Regel nicht sinnvoll ist, die Anzahl der Bus-Interfaces auf das Minimum (eins) zu reduzieren. Sonst wird für die zwischen den Bus-Interfaces und den Port-Steuereinrichtungen vorzuse­ henden Leitungen mehr Chipfläche benötigt als durch die Re­ duzierung der Anzahl von Bus-Interfaces gespart wird.

Ein weiterer Vorteil des betrachteten Mikrocontrollers liegt in der Art und Weise, auf welche die Bus-Interfaces BI1 bis BI3 und die daran angeschlossenen Port-Steuereinrichtungen miteinander verbunden sind.

Die Bus-Interfaces BI1 bis BI3 sind mit den daran angeschlos­ senen Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8 über erste Lei­ tungen 19 und zweite Leitungen 20 verbunden. Diese Leitungen sind im betrachteten Beispiel Steuer- und/oder Datenbusse, können aber auch einzelne Leitungen sein.

Über die erste Leitung 19 sind die an ein jeweiliges Bus- Interface angeschlossenen Port-Steuereinrichtungen parallel mit dem betreffenden Bus-Interface verbunden; die am Bus- Interface beginnende Leitung 19 verzweigt sich zu allen daran angeschlossenen Port-Steuereinrichtungen. Über die Leitungen 19 werden von der CPU oder einer anderen am System-Bus an­ geschlossenen Einheit stammende (über den System-Bus kom­ mende) Steuerbefehle und Daten an die Port-Steuereinrichtun­ gen weitergeleitet.

Die zweite Leitung 20 verbindet die an ein jeweiliges Bus- Interface angeschlossenen Port-Steuereinrichtungen über einen sogenannten daisy chain bus mit dem Bus-Interface; d. h., die an einem der Port-Steuereinrichtungen beginnende Leitung 20 durchläuft der Reihe nach alle anderen Port-Steuereinrichtun­ gen und endet an dem diesen Port-Steuereinrichtungen zugeord­ neten Bus-Interface. Über die Leitungen 20 werden von der Port-Steuereinrichtungen Daten zum zugeordneten Bus-Interface (und von dort über den System-Bus weiter zur CPU oder einer anderen am System-Bus angeschlossenen Einheit) weitergelei­ tet. Wenn und so lange eine der Port-Steuereinrichtungen über die Leitung 20 Daten ausgibt, werden die anderen Port-Steuer­ einrichtungen transparent geschaltet, d. h. in einen Zustand versetzt, in dem sie selber keine Daten auf die Leitung 20 geben können und die über die Leitung 20 übertragenen Daten ungehindert und unverändert passieren lassen. Der durch die Leitungen 20 gebildete daisy chain bus kann sequentiell oder kombinatorisch arbeiten.

Die Ausbildung der Leitung 20 als daisy chain bus ist vor­ teilhaft, weil sich dadurch die Anzahl und die Länge der Lei­ tungen 20 und damit der Verbindungsleitungen zwischen den Port-Steuereinrichtungen und den Bus-Interfaces insgesamt be­ sonders gering halten läßt. Ohne Ausbildung der Leitung 20 als daisy chain bus müßte von jeder einzelnen Port-Steuer­ einrichtung zum zugeordneten Bus-Interface eine eigene Lei­ tung 20 vorgesehen werden.

Je geringer die Anzahl und die Länge der Leitungen 20 ist, desto weniger Chipfläche beanspruchen diese, und desto klei­ ner kann demzufolge der Mikrocontroller ausgebildet werden. Besonders ausgeprägt ist dieser Vorteil, wenn es sich bei der Leitung 20 wie vorliegend nicht etwa nur um einzelne Leitung, sondern um einen mehr oder weniger breiten Bus handelt.

Die Leitung 19 könnte prinzipiell ebenfalls als daisy chain bus ausgebildet werden. Dies ist aber nicht erforderlich, weil sich dadurch die Anzahl der betreffenden Leitung(en) und/oder deren Länge nicht weiter reduzieren ließe. Die Lei­ tung 19 ist eine für alle Port-Steuereinrichtungen gemeinsame Leitung, die "nur" mehr oder weniger kurze Verzweigungen zu den einzelnen Port-Steuereinrichtungen aufweist.

Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, sind die Port-Steuer­ einrichtungen PCL1 bis PCL8 nicht nur (über die Bus-Inter­ faces BI1 bis BI3) mit dem System-Bus 11 und den daran an­ geschlossenen Komponenten verbunden. Einzelne, mehrere oder alle Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8 sind über die be­ reits erwähnten Verbindungsleitungen 18 mit in der Regel (aber nicht zwangsläufig) am System-Bus angeschlossenen in­ ternen Peripherieeinheiten (den internen Peripherieeinheiten 15 bis 17) des Mikrocontrollers verbunden. Im betrachteten Beispiel sind die Port-Steuereinrichtungen PCL2 und PCL3 zu­ sätzlich mit der Peripherieeinheit 15, die Port-Steuer­ einrichtung PCL5 zusätzlich mit der internen Peripherie­ einheit 16 und einer Verbindung zwischen den internen Peri­ pherieeinheiten 16 und 17, und die Port-Steuereinrichtung PCL6 zusätzlich mit der internen Peripherieeinheit 17 ver­ bunden; die Port-Steuereinrichtungen PCL2, PCL3, PCL5 und PCL6 können damit wahlweise mit den zugeordneten Bus- Interfaces (dem System-Bus bzw. den daran angeschlossenen Komponenten) oder mit den internen Peripherieeinheiten 15 bis 17 kooperieren (für diese wunschgemäß tätig werden).

Ein weiterer Vorteil des Mikrocontrollers liegt im nachfol­ gend näher beschriebenen Aufbau der Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8.

Die Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8 zeichnen sich un­ ter anderem dadurch aus, daß sie jeweils aus mehreren, im we­ sentlichen identisch aufgebauten Steuermodulen bestehen, von welchen jedes einen zugeordneten Ein- und/oder Ausgabe­ anschluß ansteuert.

Der Aufbau eines solchen Steuermoduls ist in Fig. 2 ver­ anschaulicht. Es umfaßt einen ersten Multiplexer MUX1, einen zweiten Multiplexer MUX2, eine Multiplexer-Steuereinrichtung MUXC, eine Konfigurationslogik CONFL, ein Richtungsregister DIRREG, ein Ausgabekanal-Wahlregister OUTSELREG, ein Ausgabe­ register OUTREG, ein Eingaberegister INREG, und ein Konfigu­ rationsregister CONFREG.

In den Registern sind jeweils die Daten gespeichert, die der betreffenden Port-Steuereinrichtung über den System-Bus, das zugeordnete Bus-Interface und die Leitung 19 zugeführt wurden bzw. über die Leitung 20 und das zugeordnete Bus-Interface auf den System-Bus auszugeben sind; die Register repräsentie­ ren mithin Verbindungen zum System-Bus bzw. zu den daran an­ geschlossenen Mikrocontroller-Komponenten.

Der erste Multiplexer MUX1 dient zur Festlegung, ob der dem betreffenden Steuermodul zugeordnete Ein- und/oder Ausgabe­ anschluß Daten ausgeben oder empfangen soll. Das Ausgangs­ signal des ersten Multiplexers wird als Signal zur Aktivie­ rung oder Deaktivierung des dem betreffenden Ein- und/oder Ausgabeanschluß zugeordneten Ausgangstreiber verwendet.

Die Eingangsanschlüsse des ersten Multiplexers MUX1 sind mit dem Richtungsregister DIRREG und - sofern ein Bedarf hieran besteht - (über die Leitungen 18) mit einzelnen oder allen internen Peripherieeinheiten 15 bis 17 verbunden. Die an die Eingangsanschlüsse des Multiplexers MUX1 angelegten Signale sind dazu ausgelegt, den Ausgangstreiber des zugeordneten I/O-Pads zu aktivieren (wenn Daten aus dem betreffenden Ein- und/oder Ausgabeanschluß ausgegeben werden sollen) bzw. zu deaktivieren (wenn von dem betreffenden Ein- und/oder Aus­ gabeanschluß Daten empfangen werden sollen).

Welches der an die Eingangsanschlüsse des ersten Multiplexers MUX1 angelegten Signale durchgeschaltet wird, wird durch die nachfolgend noch genauer beschriebene Multiplexer-Steuer­ einrichtung MUXC bestimmt.

Der zweite Multiplexer MUX2 dient dazu, über den zugeordneten Ein- und/oder Ausgabeanschluß auszugebende Daten zum Ein- und/oder Ausgabeanschluß, genauer gesagt zu dem diesem zu­ geordneten Ausgangstreiber durchzuschalten.

Die Eingangsanschlüsse des zweiten Multiplexer MUX2 sind mit dem Ausgaberegister OUTREG und - sofern ein Bedarf hieran be­ steht - (über die Leitungen 18) mit einzelnen oder allen in­ ternen Peripherieeinheiten 15 bis 17 verbunden.

Welche der an die Eingangsanschlüsse des zweiten Multiplexers MUX2 angelegten Daten durchgeschaltet und aus dem Mikro­ controller ausgegeben werden, wird durch die Multiplexer- Steuereinrichtung MUXC bestimmt.

Die Multiplexer-Steuereinrichtung MUXC steuert den ersten Multiplexer MUX1 und den zweiten Multiplexer MUX2 an. Sie tut dies in Abhängigkeit von Daten und Signalen, die ihr aus dem Ausgabekanal-Auswahlregister OUTSELREG und (über die Leitun­ gen 18) aus den internen Peripherieeinheiten 15 bis 17 zu­ geführt werden.

Über den dem betreffenden Steuermodul zugeordneten Ein- und/oder Ausgabeanschluß empfangene Daten werden in das Ein­ gaberegister INREG geschrieben sowie - sofern am Steuermodul interne Peripherieeinheiten angeschlossen sind - an diese ausgegeben.

Die vorstehend beschriebenen Komponenten des Steuermoduls sind diejenigen Komponenten, die normalerweise zur Eingabe und Ausgabe von Daten benötigt werden.

Das Steuermodul enthält darüber hinaus die vorstehend bereits erwähnte Konfigurationslogik CONFL. Durch diese Konfigura­ tionslogik kann der dem betreffenden Steuermodul zugeordnete Ein- und/oder Ausgabeanschluß abhängig von aus dem Konfigura­ tionsregister CONFREG und von den internen Peripherie­ einheiten zugeführten Daten oder Signalen individuell kon­ figuriert werden. Solche individuellen Konfigurationen können beispielsweise bewirken, daß der zugeordnete Ein- und/oder Ausgabeanschluß bestimmte Ein- und Ausgabecharakteristiken aufweist (beispielsweise als open drain Anschluß betrieben wird).

Ein wie beschrieben aufgebautes Steuermodul kann die Ein- und/oder Ausgabe von Daten für beliebige Komponenten des Mi­ krocontrollers abwickeln. Es handelt sich um ein universell einsetzbares Steuermodul, das sowohl im Entwurf als auch im Betrieb mit minimalem Aufwand an die jeweiligen Gegebenheiten und individuellen Bedürfnisse anpaßbar ist.

Die Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL5 lassen sich unter ausschließlicher Verwendung von Steuermodulen der vorstehend beschriebenen Art aufbauen. Es muß "nur" eine der Anzahl der Ein- und/oder Ausgabeanschlüsse des betreffenden Ports ent­ sprechende Anzahl von Steuermodulen der vorstehend beschrie­ benen Art entsprechend den gegebenen Verhältnisse konfigu­ riert und aneinandergereiht werden. Die Konfiguration der Steuermodule umfaßt auch ein Weglassen von nicht benötigten Komponenten derselben; dies ist in der Regel problemlos mög­ lich, weil sich die einzelnen Komponenten der Steuermodule im allgemeinen gegenseitig nicht beeinflussen.

Die Port-Steuereinrichtungen PCL1 bis PCL8 können dadurch sehr einfach und schnell entworfen werden. Der Entwurf kann auch problemlos automatisiert werden. Die Konfiguration und die Aneinanderreihung der Steuermodule läßt sich, wenn die Mikrocontroller-Komponenten, für welche diese arbeiten soll, und deren Besonderheiten feststehen, aufgrund des klar struk­ turierten Aufbaus und des voneinander unabhängigen Betriebes der Steuermodule problemlos durchführen.

Die eingangs bereits erwähnte Temperaturerfassungseinheit CPC ermittelt die Temperatur des Microcontroller-Chips und gibt diese oder eine vorbestimmte andere Temperatur über das Bus- Interface BI3 auf den System-Bus 11 (eine oder mehrere der daran angeschlossenen Einheiten).

Die Kenntnis der Chip-Temperatur kann zur jeweils optimalen Konfiguration des Mikrocontrollers während des Betriebes des­ selben verwendet werden.

Beim vorliegend betrachteten Mikrocontroller werden die den Ein- und/oder Ausgabeanschlüssen vorgeschalteten Ausgangs­ treiber und gegebenenfalls auch andere Komponenten des Mikro­ controllers bei niedrigen Chiptemperaturen in ihrer Schalt­ geschwindigkeit und/oder ihrer Arbeitsgeschwindigkeit ge­ drosselt.

Bei niedrigen Chip-Temperaturen verhalten sich programm­ gesteuerte Einheiten und andere integrierte Schaltungen in­ tern anders als bei hohen Chip-Temperaturen. Insbesondere schalten CMOS-Transistoren bei niedrigen Chip-Temperaturen schneller als bei hohen Chip-Temperaturen.

Die höhere Schaltgeschwindigkeit der CMOS-Transistoren bei niedrigen Chip-Temperaturen bewirkt jedoch keine oder allen­ falls eine unwesentliche Veränderung der Arbeitsgeschwindig­ keit und des externen Verhaltens des Mikrocontrollers, denn der Mikrocontroller und andere integrierte Schaltungen müssen zur Gewährleistung eines fehlerfreien Betriebes für die bei hohen Chip-Temperaturen vorhandene langsame Schalt­ geschwindigkeit ausgelegt sein.

Andererseits entsteht bei den sich bei niedrigen Chip- Temperaturen einstellenden schnellen Schaltvorgängen sehr viel elektromagnetische Strahlung, welche im Mikrocontroller selbst und/oder in benachbarten Systemkomponenten Störungen verursachen kann.

Indem vorliegend die Schalt- und/oder Arbeitsgeschwindigkeit des Mikrocontrollers oder bestimmter Teile desselben bei niedrigen Chip-Temperaturen gedrosselt wird, wird die elek­ tromagnetische Strahlung reduziert, ohne den Mikrocontroller dadurch langsamer und/oder schlechter arbeiten zu lassen.

Die Reduzierung der elektromagnetischen Strahlung verbessert den Mikrocontroller und das diesen enthaltende System: sie unterliegen weniger störenden Einflüssen und arbeiten zu­ verlässiger als es ohne die erwähnte Temperaturkompensation der Fall ist.

Die temperaturabhängige Konfigurierung oder Ansteuerung der den Ein- und/oder Ausgabeanschlüssen des Mikrocontrollers vorgeschalteten Ausgangstreiber läßt sich schnell und einfach durchführen. Diese können ja unter anderem durch die Konfigu­ rationslogik CONFL der Steuermodule konfiguriert werden.

Eine wie beschrieben erfolgende temperaturabhängige Konfigu­ ration oder Ansteuerung der Ausgangstreiber oder sonstiger Komponenten des Mikrocontrollers erweist sich als sehr effek­ tiv, weil die die Chip-Temperatur ermittelnde Temperatur­ erfassungseinheit CPC sich in unmittelbarer Nähe der in Ab­ hängigkeit von der erfaßten Temperatur angesteuerten oder konfigurierten Mikrocontroller-Komponenten befindet; die über ein gemeinsames Bus-Interface mit dem System-Bus verbundenen Einheiten des Mikrocontrollers (Port-Steuereinrichtungen, Temperaturerfassungseinheit), die über diese Einheiten an­ gesteuerten oder in sonstiger Weise mit diesen kooperierende Mikrocontroller-Komponenten (I/O-Pads, interne Peripherie­ einheiten) sowie das betreffende Bus-Interface selbst sind vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet, wo­ durch die von der Temperaturerfassungseinheit CPC ermittelte Temperatur in der Regel nicht oder kaum von der Temperatur der temperaturabhängig anzusteuernden oder zu konfigurieren­ den Mikrocontroller-Komponenten abweicht.

Im betrachteten Beispiel erfolgt die Übertragung der von der Temperaturerfassungseinheit CPC zum Bus-Interface ausgegebe­ nen Daten über die als daisy chain bus ausgebildete Leitung 20; die Temperaturerfassungseinheit CPC ist Bestandteil der über die Leitung 20 verbundenen daisy chain.

Dadurch, daß nicht nur die Port-Steuereinrichtungen, sondern auch andere am System-Bus anzuschließende Einheiten über die Bus-Interfaces BI1 bis BI3 mit dem System-Bus verbunden wer­ den, und weil die an einem Bus-Interface angeschlossenen Ein­ richtungen über einen gemeinsamen daisy chain bus miteinander und mit dem Bus-Interface verbunden sind, kann die für die praktische Realisierung benötigte Chipfläche auf ein Minimum reduziert werden.

Die Übertragung der von der Temperaturerfassungseinheit CPC ausgegebenen Daten zu deren Bestimmungsort kann aber nichts­ destotrotz auch auf beliebige andere Art und Weise erfolgen.

Der beschriebene Mikrocontroller ist schnell und einfach ent­ werfbar und realisierbar, und darüber hinaus äußerst effi­ zient betreibbar.

Bezugszeichenliste

1

Mikrocontroller

11

System-Bus

15-17

interne Peripherieeinheiten

18

Verbindungsleitungen zwischen

15-17

und PCL1-­ PCL

8

19

,

20

Verbindungsleitungen zwischen BI1-BI3 und PCL1-PCL8
BI1-BI3 Bus-Interfaces
CONFL Konfigurationslogik
CONFREG Konfigurationsregister
CPC Temperaturerfassungseinheit
DIRREG Richtungsregister
INREG Eingaberegister
IO1-IO16 I/O-Pads
MUXn Multiplexer
MUXC Multiplexer-Steuereinrichtung
OUTREG Ausgaberegister
OUTSELREG Ausgabekanal-Wahlregister
PCL1-PCL8 Port-Steuereinrichtungen

Claims (9)

1. Programmgesteuerte Einheit mit Ein- und/oder Ausgabe­ anschlüssen (IO1-IOI6), und mit einer Port-Steuereinrichtung (PCL1-PCL8), durch welche ein mehrere Ein- und/oder Ausgabe­ anschlüsse umfassender Port ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Port-Steuereinrichtung aus mehreren, im wesentlichen identisch aufgebauten Steuermodulen besteht, von welchen je­ des einen zugeordneten Ein- und/oder Ausgabeanschluß des be­ treffenden Ports ansteuert.

2. Programmgesteuerte Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermodule unabhängig voneinander einzeln ansteuer­ bar sind.

3. Programmgesteuerte Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermodule abwechselnd über einen internen Bus (11) der programmgesteuerten Einheit oder über eine direkte Ver­ bindung mit Komponenten (15-17) der programmgesteuerten Ein­ heit ansteuerbar sind.

4. Programmgesteuerte Einheit mit Ein- und/oder Ausgabe­ anschlüssen (IO1-IO16), und mit einer Port-Steuereinrichtung (PCL1-PCL8), durch welche ein mehrere Ein- und/oder Ausgabe­ anschlüsse umfassender Port ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Port-Steuereinrichtung zusammen mit weiteren Kompo­ nenten der programmgesteuerten Einheit über eine gemeinsame Schnittstelle (BT1-BI3) mit einem internen Bus der programm­ gesteuerten Einheit verbunden ist.

5. Programmgesteuerte Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Port-Steuereinrichtung (PCL1-PCL8) zusammen mit ande­ ren Port-Steuereinrichtungen (PCL1-PCL8) der programm­ gesteuerten Einheit über die gemeinsame Schnittstelle mit dem internen Bus verbindbar sind.

6. Programmgesteuerte Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Port-Steuereinrichtungen (PCL1-PCL8) zusammen mit ei­ ner Temperaturerfassungseinheit (CPC) über die gemeinsame Schnittstelle (BI1-BI3) mit dem internen Bus (11) verbindbar sind.

7. Programmgesteuerte Einheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die über die gemeinsame Schnittstelle (BI1-BI3) ver­ bundenen Port-Steuereinrichtungen (PCL1-PCL8) und sonstigen Komponenten der programmgesteuerten Einheiten zumindest teil­ weise über einen Daisy-Chain-Bus (20) mit der gemeinsamen Schnittstelle verbunden sind.

8. Programmgesteuerte Einheit mit Ein- und/oder Ausgabe­ anschlüssen (IO1-IO16), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Teile der programmgesteuerten Einheit abhängig von der Temperatur der programmgesteuerten Einheit an­ gesteuert und/oder konfiguriert werden.

9. Programmgesteuerte Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Ein- und/oder Ausgabeanschlüssen (IO1-IO16) vor­ geschaltete Treiber bei niedrigen Temperaturen der programm­ gesteuerten Einheit in ihrer Schalt- und/oder Arbeits­ geschwindigkeit gedrosselt werden.