[發明專利]GPIO控制器

在審

• 申請號: 202011574134.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112579495A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 陳誠;陳光勝
• 申請（專利權）人: 上海東軟載波微電子有限公司
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38;G06F13/42
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 郎彥澤;葉子濃

GPIO控制器，包括：FIFO模塊，適于被CPU或DMA寫入，臨時存放GPIO輸出數據，以及向分組單元輸出狀態信息；DMA請求單元；分組單元，適于在接收到FIFO模塊的非空的狀態信息后，從FIFO模塊讀取臨時存放的GPIO輸出數據，根據配置信息對讀取的數據進行分組，以及將經分組后的GPIO輸出數據發送給輸出單元；特定波形發生器；控制單元，適于被CPU寫入以進行初始化設置，以及向分組單元和時鐘發生器提供配置信息。本發明可通過DMA向FIFO模塊寫入數據，GPIO輸出數據放置在FIFO模塊中，即GPIO輸出波形可不用CPU干預，大大降低了CPU為產生波形所進行的運算、降低存儲器使用量、減少總線訪問頻次，能夠靈活實現多種波形的高速輸出，支持多種通訊協議，同時成本影響較小。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別是涉及一種GPIO控制器。

背景技術

嵌入式系統，指的是用于控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置。嵌入式系統是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋電子元器件、機械等附屬裝置，系統的應用軟件與系統的硬件一體化，具有軟件代碼小、高度自動化、響應速度快等特點。

在嵌入式系統應用中，需要MCU(Micro Controller Unit，微控制單元，又稱單片微型計算機或單片機)提供多種接口來與其他模塊進行通訊，包括UART(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發傳輸器)、SPI(Serial PeripheralInterface，串行外設接口)、I2C(Inter－Integrated Circuit)、GPIO(General-PurposeInput/Output，通用輸入輸出接口)等。

其中，GPIO具備小封裝、低成本、低功耗等優點，但其僅可用于簡單低速的電平接收和發送，硬件不支持特定通訊協議，而是通過CPU來控制GPIO發送特定波形。

現有技術中，微控制器芯片MCU中GPIO的輸出功能單一、軟件控制的傳輸速度受限。某些應用場景對GPIO發送波形時序、并行性和速率有較高要求，現有技術中通過CPU來實現GPIO模擬操作效率低、速度慢。

亟需一種能夠實現GPIO高效輸出的方案。

發明內容

本發明解決的技術問題是：MCU如何通過GPIO接口與其他模塊進行高效的通訊。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供一種GPIO控制器，包括：FIFO模塊、DMA請求單元、分組單元、特定波形發生器和控制單元；其中：

FIFO模塊，適于被CPU或DMA寫入，臨時存放GPIO輸出數據，以及向分組單元輸出狀態信息；

DMA請求單元，適于將數據發送給FIFO模塊以請求一次數據傳輸；

分組單元，適于在接收到FIFO模塊的非空的狀態信息后，從FIFO模塊讀取臨時存放的GPIO輸出數據，根據配置信息對讀取的數據進行分組，以及將經分組后的GPIO輸出數據發送給輸出單元；

特定波形發生器，適于根據設定的波形相關參數進行計算，并將計算得到的波形向量發送給分組模塊；

控制單元，適于被CPU寫入以進行初始化設置，以及向分組單元和時鐘發生器提供配置信息。

可選的，還包括：接口單元，適于作為GPIO控制器與系統總線的接口，GPIO控制器作為系統總線的從設備，系統總線的主設備能夠通過接口單元對GPIO控制器中的控制單元進行設置、以及寫數據到GPIO控制器中的FIFO模塊。

可選的，還包括：時鐘發生器，適于響應于控制單元的使能，根據控制單元給出的輸出頻率要求，輸出特定的發送時鐘TXCLK給輸出單元。

可選的，還包括：輸出單元，適于按照時鐘發生器輸出的時鐘TXCLK，將經分組單元分組后的GPIO輸出數據輸出至IO。