[发明专利]微型计算机

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及有多个外围电路的微型计算机。

现有技术

微型计算机包括中央处理单元(CPU)和各种外围电路，比如数据和程序存储器、输入/输出端口和定时器-计数器。微型计算机被划分成专用和通用模型，其中的专用模型常常叫做ASIC(专用集成电路)。

对于专用微型计算机，它的外围电路是根据具体应用来设计的，因此能够获得良好的处理性能。另一方面，为它新设计的部分需要额外的开发时间，因此开发时间紧的时候，有时候不可能为其中包括微型计算机的装置及时地开发这样的微型计算机。

设计通用微型计算机的目的是对它加以广泛应用，因此微型计算机具有各种功能。但是，这些功能和性能并不总是能够满足具体应用中所需要的指标。因此，首先需要选择满足所需指标的一种模型。但是很难判断模型的功能是否满足所需指标，模型选择不当可能会在程序的设计过程中需要改变要使用的微型计算机的模型，或者改变应用的指标。不管是哪一种方式，微型计算机的模型选择不当都会导致应用程序开发的延迟。

通用微型计算机通过多个外围电路的相互协作能够实现一定的智能。例如，有一种功能叫做“输入捕获”，它是通过定时器-计数器和输入/输出端口互相协作来实现的。

这一功能使得每次检测到外部输入信号的上升沿或者下降沿的时候，都将定时器的计数值储存在一个专用寄存器中。这样，这一功能能够用于测量外部输入信号维持高电平或者低电平的时间长度。

下面将参考图21描述如何测量外部输入信号的周期，例如其中的定时器工作在4MHz的系统时钟频率上，作为外部输入信号，输入一个脉冲，它维持1.5微秒的高电平，0.5微秒的低电平。每次外部输入信号EXT_IN电平上升或者下降的时候，定时器的计数值T都被存入一个专用寄存器R，然后计数值T被复位，接下来定时器再一次开始计数。

除此以外，每次外部输入信号EXT_IN电平上升或者下降的时候，都发出一个中断请求。在流程图如图22所示，由于外部输入信号EXT_IN而导致中断请求的时候所执行的软件程序中，首先检查(S801)这个中断请求是不是由一个外部输入信号EXT_IN的上升沿引起的。

如果原因是外部输入信号EXT_IN的一个上升沿(S801中的“对”)，就将寄存器R中的值作为周期(以后叫做“低电平周期”)储存起来，在这一段时间内外部信号EXT_IN保持低电平(S802)。如果不是(S801中的“否”)，就将寄存器R中的值作为外部输入信号EXT_IN维持高电平的周期(以后叫做“高电平周期”)储存起来(S803)。

在这里，定时器的计数值被反复地写入同一个寄存器，因此有必要在寄存器被一个新值覆盖之前保存这个寄存器中的值。在下面讨论的实例中，对于外部输入信号的高电平周期只有0.5微秒的时间用来保存。它们对应于系统时钟频率是4MHz的中央处理单元的两种状态，在这两种状态中，不可能跳到软件中断子程序的地址并执行完这个子程序。

在这种情况下，为了能够进行测量，有必要使用两个输入捕获功能。具体而言，要测量的信号被输入给两个输入/输出端口，每个都有一个输入捕获功能，用两个定时器来测量两个时间。下面将通过参考图23来描述这一点。

在输入它的外部信号EXT_IN1的每个上升沿或者是下降沿，一个输入捕获功能将一个定时器的计数值T1保存在一个寄存器R1中，然后计数值T1复位，定时器又开始计数。在输入它的外部输入信号EXT_IN2的每个下降沿，另外一个输入捕获功能将另一个定时器的计数值T2存入寄存器R2，然后计数值T2复位，定时器又开始计数。

此外，在外部输入信号EXT_IN1的每个上升沿或者下降沿，以及在外部输入信号EXT_IN2的每个下降沿，都发出一个中断请求。发出中断请求的时候执行的软件程序的流程图在图24和25中画出。

因为外部输入信号EXT_IN1发出中断请求的时候，如果导致中断请求的是外部输入信号EXT_IN1的上升沿(S901中的“对”)，就将相应寄存器R1中的值作为低电平周期保存起来(S902)。另一方面，因为外部输入信号EXT_IN2而发出中断请求的时候，从对应的寄存器R2的值减去寄存器R1中保存的低电平周期的值得到的值被作为高电平周期保存起来(S1001)。

但是在这种方法中，除了一个外部定时器以外还需要另外一个输入/输出端口。除此以外，在专用微型计算机中，来自单个终端的信号可以被馈入不同的电路块。更加重要的是程序员需要很长的时间来想到这一方法。