[發明專利]一種可配置的微控制器內核的使用方法

有效

• 申請號: 201610061345.7
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105760137B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 景蔚亮;陳邦明
• 申請（專利權）人: 上海新儲集成電路有限公司
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明提出一種可配置的微控制器內核，包括一嵌入式可編程門陣列模塊和一全定制硬件電路實現模塊，所述嵌入式門陣列模塊用于實現微控制器內核中至少指令集的譯碼功能；通過所述嵌入式可編程門陣列，微控制器內核中的指令譯碼功能模塊可以重新配置；用戶根據實際需求，下載相應的部分或者全部指令集的譯碼功能模塊的二進制位流文件至所述可編程門陣列模塊中，從而實現了微控制器內核指令集的可配置。

技術領域

本發明涉及微控制器技術領域，尤其涉及一種可配置的微控制器內核及其使用方法。

背景技術

隨著集成電路技術的發展，片上系統(SOC，SystemonChip)和專用集成電路(ASIC，ApplicationSpecificIntergratedCircut)技術已經應用在現在生活中的方方面面。目前的片上系統或者專用集成電路一般是將微控制器內核、存儲器、總線和各種外設集成在一個芯片上，這里我們以片上系統為例來說明，圖1A為片上系統的結構圖，圖中的微控制器內核，主要功能是數據的處理和控制，片上系統中的微控制器可以為ARM內核、MIPS內核等；總線，主要功能是將微控制器內核、存儲器、外設和輸入輸出口連接在一起，用于數據的傳輸，比如AMBA總線；存儲器，用于數據的存儲和程序的執行，可以為靜態隨機存儲器(SRAM)、只讀存儲器(ROM)或者非易失性存儲器；外設，比如時鐘timer、實時時鐘(RTC，RealTimeClock)、智能卡接口和各種通信協議(SPI、UART、I2C等)；輸入輸出口，主要用于數據的輸入和輸出。微控制器內核的基本結構如圖1B所示，微控制器內核中包括算數邏輯單元(ALU)、布爾處理器、累加器、浮點處理單元、定時控制邏輯、指令寄存器、指令譯碼器、介質訪問控制模塊等。

對微控制器內核來說，在經過淀積、光刻、刻蝕和離子注入等工藝流程被制造出來后，所有的硬件電路都已經固定，不能被更改，而且對于某種微控制器內核來說其指令集也是固定的，比如微控制器是ARM內核的，那么該微控制器的指令集就為ARM的指令集，如果微控制器是MIPS內核的，那么該微控制器的指令集就為MIPS的指令集。對于每一個微控制器內核來說，它的指令集是確定的，指令集的譯碼方法和譯碼電路也是確定的，對于不同的指令集來說，指令集相應的譯碼方法和譯碼電路也是不同的，因此具有不同指令集的微控制器內核的譯碼方法和譯碼電路是不同的，并不能夠相互共用。

對于應用在物聯網和可穿戴設備領域的微控制器內核來說，客戶為了滿足低功耗和面積的要求，一般會基于該微控制器內核的指令集對應用程序做一定的優化，為了達到最好的優化結果，對應用程序的優化一般靠近底層，比如在匯編的層次上對應用程序做優化而不是在高級語言的層次上做優化(如C語言等)，也就是說優化過的應用程序跟微控制器內核的指令集有很大的聯系。比如對于某種應用程序而言是基于ARM指令集開發的，而且做了一定的優化，對于某個擁有MIPS微控制器內核的客戶來說，如果想使用該應用程序一般有兩種方法，一種方法是購買基于ARM指令集的微控制器內核來應用該應用程序，因為該應用程序是基于ARM指令集開發的，不能直接用在基于MIPS指令集的微控制器內核中，但這樣會增加客戶的硬件成本；另外一種方法是將該應用程序移植到基于MIPS指令集的微控制器內核中，但這樣做的話會消耗大量的時間，增加產品的上市時間，而且軟件開發的成本也會增大，從而使系統的成本增大。

微控制器內核生產廠商生產的微控制器內核為了滿足所有客戶的需求，因此把某個指令集所有的指令的譯碼都實現在微控制器內核中，這樣雖然滿足了所有用戶的需求，提高了微控制器內核的應用情景，但是也帶來了一些問題，比如對于部分客戶來說，開發的大部分應用程序所用到的指令只是該微控制器內核指令集的一部分，并不是微控制器內核的指令集中的所有指令都會被用到，這就會造成微控制器內核面積和功耗的浪費，從而造成芯片成本的增大，這顯然不符合目前芯片面積越來越小和低功耗的要求。