TWI516029B - 具自動組態功能的積體電路及其方法 - Google Patents

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Description

具自動組態功能的積體電路及其方法
本發明係有關於積體電路(Integrated Circuit)，尤有關於一種具自動組態功能(automatic configuration)的積體電路及其方法。
一般而言，系統單晶片(System On Chip，SOC)通常整合許多功能。因此，在電源開啟(power on)或硬體重置(reset)期間，藉由組態接腳(configuration pin)來初始化(initialized)或設定(set up)一些SOC，來將該些SOC組態(configure)至特定操作模式，或是，提供許多初始(default)值給該些SOC。第1圖係顯示一傳統SOC 100的一示例圖。在該SOC 100中，由於一第一控制器(controller)110和一第二控制器120係經由一多工器(multiplexer)140共用一共同埠(common port)142，故該二個控制器不能同時被致能(enable)。其中，該共同埠142係一個具M接腳(M-pin)的埠(M為一正整數)。當一重置訊號被設為有效(asserted)時，複數個帶訊號(strap signal)係經由一帶接腳(strap pin)132而被寫入至一帶暫存器(strap register)130，其中該些帶訊號包含複數個初始值及/或選擇一被致能(enabled)控制器。在硬體重置 之後，一初始組態就開始生效(in effect)，而該帶接腳132隨即轉換成另一功能繼續運作。假設根據該初始組態，該第一控制器110會被選擇到。該帶暫存器130將一致能訊號e1設為有效，以致能該第一控制器110，而將一致能訊號e2設為無效(de-assert)，以禁能(disable)該第二控制器120。同時，該帶暫存器130產生一相對應切換訊號(switching signal)CS至該多工器140，以允許該第一控制器110存取該埠142的所有接腳。
然而，該SOC占用空間(space consuming)且無法預留(spare)太多專用的接腳(即帶接腳或組態接腳)以進行初始組態。為解決上述問題，因此提出本發明。
有鑒於上述問題，本發明之目的之一為提供一種具自動組態功能的積體電路，係在電源開啟或硬體重置之後，藉由偵測一外部時脈訊號的頻率，而無需使用一專用接腳。
本發明的一實施例係提供一積體電路。該積體電路包括多數個控制器和一時脈偵測裝置。該些控制器共用多數個共同接腳。該時脈偵測裝置耦合至該些共同接腳之其一，用以根據複數個預設臨界值，對該其一共同接腳上之一外部時脈訊號進行時脈偵測，以產生複數個控制訊號至該些 控制器，以致於只有一個控制器被致能，以透過該些共同接腳進行訊號傳輸。
本發明的另一實施例係提供一種自動組態一積體電路的方法。該積體電路包括多數個控制器，該些控制器共用多數個共同接腳。該方法包括以下步驟：根據複數個預設臨界值，對該些共同接腳之其一上之一外部時脈訊號進行時脈偵測，以產生複數個控制訊號，其中該些控制訊號包含複數個致能訊號和一切換訊號，其中該些致能訊號之其一被設為有效(asserted)，以及其餘致能訊號被設為無效(de-asserted)；根據該切換訊號，將一相對應的控制器連接至該些共同接腳；以及，根據該被設為有效的致能訊號，致能該相對應的控制器。
25‧‧‧訊號線
100‧‧‧傳統SOC
110、120、201~20N‧‧‧控制器
130‧‧‧帶暫存器
132‧‧‧帶接腳
140‧‧‧多工器
142‧‧‧共同埠
200‧‧‧具自動組態功能的積體電路
230‧‧‧時脈偵測裝置
231‧‧‧第一計數器
232‧‧‧第二計數器
233‧‧‧比較單元
步驟402‧‧‧開啟電源/重置硬體
步驟404‧‧‧在一段預設期間內，根據(N-1)個預設臨界值 R1~RN-1，對一外部時脈訊號進行時脈偵測
步驟406‧‧‧根據該些控制訊號，將一相對應的控制器連接至共同埠
步驟408‧‧‧根據該些控制訊號，致能該相對應的控制器和禁能其他控制器
步驟422‧‧‧啟動二計數器
步驟424‧‧‧檢查第一計數器的計數值是否等於P
步驟426‧‧‧停止二計數器
步驟428‧‧‧比較CV與(N-1)個預設臨界值
步驟430‧‧‧產生一相對應的切換訊號CS
步驟432‧‧‧將一對應致能訊號設為有效和將其餘致能訊號設為無效
第1圖係顯示一傳統SOC的一示例圖。
第2A圖係根據本發明的一實施例，顯示一具自動組態功能的積體電路之示意圖。
第2B圖係根據本發明的一實施例，顯示一時脈偵測裝置之示意圖。
第3A圖為一時序圖之例子，當透過埠142和訊號線25提供一外部時脈訊號時，顯示一電源開啟訊號、一開始訊號、 一結束訊號、一外部時脈訊號和一被設為有效的致能訊號e1之間的關係。
第3B圖為另一時序圖之例子，顯示一電源開啟訊號、一開始訊號、一結束訊號、該訊號線25(沒有從埠142提供一外部時脈訊號)和一被設為有效的致能訊號eN之間的關係。。
第4A圖係根據本發明的一實施例，顯示自動組態一積體電路的方法之流程圖。
第4B圖為一流程圖，係顯示第4A圖中之進行時脈偵測的詳細步驟。
在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「一」及「該」等單數形式的用語，都同時包含單數及複數的涵義，除非本說明書中另有特別指明。
本發明的特色之一係在電源開啟或硬體重置之後，藉由偵測一外部時脈訊號的頻率，來自動組態一積體電路，而無需使用一專用接腳。
第2A圖係根據本發明的一實施例，顯示一具自動組態功能的積體電路之示意圖。參考第2A圖，本發明具自動組態功能的積體電路200包括N個控制器201~20N(N>=2，N為一正整數)、一時脈偵測裝置230、一多工器140和一埠142。由於N個控制器201~20N經由該多工器140共用一共同埠142，因此，一次只有一個控制器被致能。其中，埠142為 具M個接腳的埠(M為一正整數)，同時取決於不同的應用需求而可以是雙向(bi-directional)埠或單向(unidirectional)埠。
在電源開啟或硬體重置之後，根據多數個預設 臨界值R1~RN-1，在一段預設期間(interval)內，該時脈偵測裝置230開始接收一參考時脈訊號，並對訊號線25上的一外部時脈訊號(external clock signal)進行時脈偵測。其中，該訊號線25耦接至埠142之一接腳。根據該時脈偵測結果，該時脈偵測裝置230產生一相對應的切換訊號CS，導致該多工器140將埠142連接至一相對應的控制器。同時，該時脈偵測裝置230將一相對應的致能訊號(e1~eN)設為有效，以致能該相對應的控制器，並將其他致能訊號設為無效，以禁能其他控制器。
第2B圖係根據本發明的一實施例，顯示一時脈 偵測裝置之示意圖。參考第2B圖，本發明的時脈偵測裝置230包括一第一計數器(counter)231、一第二計數器232和一比較單元(comparing unit)233。
第3A圖為一時序圖之例子，當透過埠142和訊號 線25提供一外部時脈訊號時，顯示一電源開啟訊號(power on signal)、一開始訊號(start signal)、一結束訊號(end signal)、一外部時脈訊號和一被設為有效的致能訊號(asserted enabled signal2)e1之間的關係。
假設在電源開啟或硬體重置之前，一外部排線 (cable)、或一外部插頭(plug)、或一外部匯流排(bus)被插入埠142，同時，經由該埠142，該排線/插頭/匯流排至少傳輸一外部時脈訊號至該多工器140和該時脈偵測裝置230。在電源開啟或硬體重置之後，第一計數器231和第二計數器232係在一初始狀態。該第一計數器231係用以定義(define)該預設期間，而該第二計數器232係用以在該預設期間內計數該外部時脈訊號的周期數(cycles)CV。根據該周期數值CV和該預設期間，以得到該外部時脈訊號的頻率。
首先，該第一計數器231產生一開始訊號，使得 該第二計數器232開始計數該外部時脈訊號的周期數。同時，該第一計數器231開始計數具一固定頻率F之該參考時脈訊號的周期數。當該參考時脈訊號的周期數到達一預設值(例如，P個周期)時，該第一計數器231停止計數，且接著產生一結束訊號至該第二計數器232。其中，該參考時脈訊號的固定頻率F和該預設值(例如，P個周期)定義該預設期間。 在接收到該結束訊號時，該第二計數器232立即停止計數，且接著產生一相對應的計數值CV。
然後，該比較單元233比較(N-1)個不同預設臨界 值R1~RN-1和該計數值CV，以決定該計數值CV屬於那一個計數範圍(range)。該(N-1)個預設臨界值R1~RN-1決定N個計數範圍，而該N個計數範圍分別對應至該N個控制器。據此，該比較單元233將一相對應的致能訊號(e1~eN)設為有效，而將 其他致能訊號設為無效，且產生一相對應的切換訊號CS。因此，根據該切換訊號CS，該多工器140將一相對應的控制器連接至該埠142。同時，該相對應的控制器被致能，而其他控制器被禁能。最後，該被致能的控制器可經由該多工器140存取在埠142上的所有接腳。
以下將說明該積體電路200的運作方式，在此僅 例示，而非本發明的限制。假設N=2且該第一控制器201為一周邊組件互連(Peripheral Component Interconnect，PCI)控制器(PCI匯流排係操作於33 MHz)並對應至大於一預設臨界值R1的第一計數範圍。再者，假設該第二控制器202為一RS232控制器(支援一RS232連接，且操作於數百kHz)並對應至小於R1的第二計數範圍。當該計數值CV大於R1時，該比較單元233將致能訊號e1設為有效，而將另一致能訊號e2設為無效，且產生一相對應的切換訊號CS。根據該相對應的切換訊號CS，該多工器140將該被致能的第一控制器201連接至埠142。於是，被致能的第一控制器201經由該多工器140可存取埠142上的所有接腳。反之，當該計數CV小於該預設臨界值R1時，該比較單元233將致能訊號e2設為有效，而將另一致能訊號e1設為無效，且產生一相對應的切換訊號CS。根據該相對應的切換訊號CS，該多工器140將該被致能的第二控制器202連接至埠142連接。於是，被致能的第二控制器202經由該多工器140可存取埠142上的所有接腳。
第3B圖為另一時序圖之例子，顯示一電源開啟 訊號、一開始訊號、一結束訊號、該訊號線25(沒有從埠142提供一外部時脈訊號)和一被設為有效的致能訊號eN之間的關係。參考第3B圖，當該埠142和該訊號線25並未提供一外部時脈訊號(例如，無排線/插頭/匯流排被插入至埠142)時，即使該第二計數器232可能透過該訊號線25而偵測到很少數的脈衝(pulse)，該計數值CV亦不可能達到該些預設臨界值R1~RN-1的最小值。於第3B圖的實施例中，假設第N個控制器20N係對應於小於該些預設臨界值R1~RN-1之最小值的計數範圍。所以，該比較單元233將致能訊號eN設為有效，而將其他致能訊號設為無效，且產生一相對應的切換訊號CS。根據該相對應的切換訊號CS，該多工器140將該第N個控制器20N連接至埠142。該第N個控制器20N係被致能，而其他控制器係被禁能。於是，被致能的第N個控制器20N經由該多工器140可存取在該埠142上的所有接腳。
第4A圖係根據本發明的一實施例，顯示自動組 態一積體電路的方法之流程圖。以下，請參考第2A圖和第4A圖，說明本發明自動組態一積體電路的方法。
步驟S402：開啟該積體電路200之電源或重置該積體電路200。
步驟S404：在一段預設期間內，根據(N-1)個預設臨界值R1~RN-1，對該訊號線25上的一外部時脈訊號進行時脈 偵測，以產生多數個控制訊號。在第2A圖中的實施例中，在具固定頻率F的參考時脈訊號之P個周期內，該時脈偵測裝置230計數該外部時脈訊號的周期之計數值CV，根據(N-1)個預設臨界值R1~RN-1，以產生多數個控制訊號，包括一相對應的切換訊號CS、一被設為有效的致能訊號和(N-1)個被設為無效的致能訊號。根據該計數值CV和該預設期間，以得到該外部時脈訊號的頻率。
步驟S406：根據該些控制訊號，將一相對應的 控制器連接至該埠142。如第2A圖所示，根據該相對應的切換訊號CS，該多工器140係將該相對應的控制器連接至該埠142。
步驟S408：根據該些控制訊號，致能該相對應 的控制器和禁能其他控制器。如第2A圖所示，根據該被設為有效的致能訊號和該(N-1)個被設為無效的致能訊號，一相對應的控制器係被致能，而其他控制器係被禁能。
第4B圖為一流程圖，係顯示第4A圖中之進行時 脈偵測的詳細步驟。以下，請參考第2A、2B、3A、3B和4B圖，詳細說明該進行時脈偵測的步驟404。
步驟S422：啟動(activate)該第一計數器231和 該第二計數器232。該第一計數器231產生一開始訊號，使得該第二計數器232開始計數該外部時脈訊號的周期數。同時，該第一計數器231開始計數該具該固定頻率F的參考時脈 訊號的周期數。
步驟S424：檢查該第一計數器231的目前計數 值是否等於P。若是，跳至步驟S426；否則，繼續在本步驟S424檢查該目前計數值。
步驟S426：停止該第一計數器231和該第二計 數器232。當該第一計數器231之目前計數值係等於P時，表示該預設期間已經結束了。於是，該第一計數器231停止計數並接著產生一結束訊號至該第二計數器232。在接收到該結束訊號時，該第二計數器232立即停止計數，且接著產生一相對應的計數值CV。
步驟S428：比較該計數值CV與該(N-1)個預設 臨界值R1~RN-1，以決定該計數值CV係落入那一個計數範圍。其中，該(N-1)個預設臨界值R1~RN-1決定N個計數範圍，且該N個計數範圍係分別對應於該N個控制器。在比較之後，該比較單元233可決定該計數值CV屬於那一個計數範圍和那一個控制器會被致能。
步驟S430：根據該步驟S428的比較結果，產生一 相對應的切換訊號CS。如第2B圖所示，該比較單元233產生一相對應的切換訊號CS至該多工器140。
步驟S432：根據該步驟S428的比較結果，產生 一個被設為有效的致能訊號和(N-1)個被設為無效的致能訊號。如第2B圖所示，該比較單元233產生一被設為有效的致 能訊號和(N-1)個被設為無效的致能訊號至該些控制器(201~20N)。
根據本發明，在電源開啟或硬體重置之後，藉 由偵測複數個共用接腳之其一上之一外部時脈訊號的頻率，來自動地致能一積體電路中的多數個控制器之其一，而無需使用一專用接腳。
140‧‧‧多工器
142‧‧‧共同埠
200‧‧‧具自動組態功能的積體電路
201~20N‧‧‧控制器
230‧‧‧時脈偵測裝置
25‧‧‧訊號線

Claims (15)

  1. 一種積體電路，包含：複數個控制器，係共用複數個共同接腳；以及一時脈偵測裝置，係耦合至該些共同接腳之其一，用以根據複數個預設臨界值，對該其一共同接腳上之一外部時脈訊號進行時脈偵測，以產生複數個控制訊號至該些控制器，以致於只有一個控制器被致能，以透過該些共同接腳進行訊號傳輸。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之積體電路，包含：一多工器，用以根據一切換訊號，連接該些控制器之其一至該些共同接腳；其中該些控制訊號包含該切換訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之積體電路，其中於一段預設期間內，該時脈偵測裝置對該外部時脈訊號進行時脈偵測，以及其中該些控制器的數目係等於該些預設臨界值的數目加一。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之積體電路，其中該些控制訊號包含複數個致能訊號，以及其中該時脈偵測裝置包含：一第一計數器，用以接收具一固定頻率之參考時脈訊號，並產生一開始訊號和一結束訊號；一第二計數器，耦接至該其一共同接腳，用以接收該外部 時脈訊號、該開始訊號以及該結束訊號，計數該外部時脈訊號的周期數，以及產生一計數值；以及一比較單元，用以比較該計數值與該些預設臨界值，以將一相對應的致能訊號設為有效(assert)，並將其餘致能訊號設為無效(de-assert)。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之積體電路，其中，從產生該開始訊號至產生該結束訊號之期間內，該第一計數器計數該參考時脈訊號的周期數直到等於一預定值為止，以及其中該預定值和該固定頻率定義該預設期間。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之積體電路，其中該些預設臨界值決定複數個計數範圍，以及其中該些計數範圍分別對應於該些控制器。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之積體電路，其中在該積體電路的電源被開啟(turn on)或該積體電路被重置之後，該時脈偵測裝置進行時脈偵測。
  8. 一種自動組態一積體電路的方法，該積體電路包含複數個控制器，該些控制器共用複數個共同接腳，該方法包含以下步驟：根據複數個預設臨界值，對該些共同接腳之其一上之一外部時脈訊號進行時脈偵測，以產生複數個控制訊號，其中該些控制訊號包含複數個致能訊號和一切換訊號，其中該些致能訊號之其一被設為有效(asserted)，以 及其餘致能訊號被設為無效(de-asserted)；根據該切換訊號，將一相對應的控制器連接至該些共同接腳；以及根據該被設為有效的致能訊號，致能該相對應的控制器。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，更包含：根據該些被設為無效的致能訊號，禁能其餘控制器。
  10. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，其中該連接步驟包含：根據該切換訊號，經由一多工器，將該相對應的控制器連接至該些共同接腳。
  11. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，其中該進行時脈偵測步驟包含：在一段預設期間內，進行時脈偵測。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之方法，其中該進行時脈偵測步驟包含：在該預設期間內，計數該外部時脈訊號的周期數，以得到一計數值；以及比較該計數值與該些預設臨界值，以產生該些控制訊號。
  13. 如申請專利範圍第12項所記載之方法，其中該進行時脈偵測步驟更包含：計數具一固定頻率F之參考時脈訊號的周期數，直至一預定值為止，以定義該預設期間。
  14. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，其中該些預設臨界值決定複數個計數範圍，以及其中該些計數範圍分別對應於該些控制器。
  15. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，更包含：在該進行時脈偵測步驟之前，開啟(turn on)該積體電路的電源或重置該積體電路。
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