从十六个输入选择四个信号

摘要

一种用于在装置中从多个y个信号选择多个输入信号的设备具有切换矩阵，所述切换矩阵具有多个n对1多路复用器，其中每一n对1多路复用器被指派给所述y个信号中的n个信号的不同输入集合，其中所述n对1多路复用器中的每一者的每一输入信号集合的少于n个输入信号的子集也为另一n对1多路复用器的输入信号子集。

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案主张2011年4月20日提出申请的标题为“从十六个输入选择四个信号 (Selecting Four Signals From Sixteen Inputs)”的第61/477,443号美国临时申请案的权益， 所述临时申请案以全文引用方式并入本文中。本申请案涉及：在_______提出申请的标 题为“可配置逻辑单元(Configurable Logic Cells)”的共同待决的第_______号美国专利 申请案；在_______提出申请的标题为“可配置逻辑单元(Configurable Logic Cells)”的 第_______号美国专利申请案；及在_______提出申请的标题为“用于将各种中断源组合 成单一中断源及各种信号源以控制驱动强度的逻辑装置(A Logic Device For Combining  Various Interrupt Sources Into A Single Interrupt Source And Various Signal Sources To  Control Drive Strength)”的第_______号美国专利申请案，所有所述专利申请案均与本文 同时提出申请且以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及借助多路复用器选择输入信号，且更特定来说，涉及同时地从第一信号 群组中选择第一多个信号及从另一信号群组中选择一个或一个以上信号。

背景技术

在微控制器、芯片上系统装置等内，某些外围设备可能需要从一个或一个以上内部 及/或外部信号群组选择的多个内部及外部信号。在常规系统中，使用若干多路复用器来 提供此选择。然而，随着此些信号的可能候选者的数目日益增加，多路复用器的复杂性 实质上增加，且因此这些多路复用器消耗有价值的集成电路底材面(real estate)。举例来 说，为减少多路复用器的数目，根据一个实例，可能需要从16个信号的群集选择四个(4) 信号，但具有以下约束：可仅采用8输入多路复用器，从而最大化可实现的组合的数据 且最小化多路复用器的硅实施方案的成本。因此，给所述四个信号中的每一者指派一个 8对1多路复用器。然而，此允许每一信号仅有八个信号的池。因此，在一实施例中， 可从8个源信号的群组选择每一信号。如果存在16个源信号，那么(举例来说)将给第一 八个信号指派两个8对1多路复用器集合，且给第二八个信号指派另两个集合，此将仅 允许来自2个群组的2个信号。

发明内容

因此，需要一种用于在微控制器、芯片上系统装置等内提供外围装置的经改进源信 号选择的技术及电路。

根据一实施例，一种用于在装置中从多个y个信号选择多个输入信号的设备可包括 切换矩阵，所述切换矩阵包括：多个n对1多路复用器，其中每一n对1多路复用器被 指派给所述y个信号中的n个信号的不同输入集合，其中所述n对1多路复用器中的每 一者的每一输入信号集合的少于n个输入信号的子集也为另一n对1多路复用器的输入 信号子集。

根据另一实施例，所述设备可包括与所述切换矩阵耦合从而允许编程多个指派模式 中的一者的模式寄存器，其中在第一指派模式中，所述切换矩阵操作以将具有重叠输入 信号的所述不同输入集合指派给所述多个n对1多路复用器，且在第二模式中，所述切 换矩阵将第一输入集合指派给所有n对1多路复用器。根据另一实施例，所述设备可包 括与所述切换矩阵耦合的模式寄存器，其中在编程于所述模式寄存器中的第一模式中， 所述切换矩阵操作以将具有重叠输入信号的所述不同输入集合指派给所述多个n对1多 路复用器，且在第二模式中，所述切换矩阵将至少第一输入集合指派给至少一个n对1 多路复用器且将不具有与所述第一输入集合重叠的输入信号的至少第二输入集合指派 给至少另一n对1多路复用器。根据另一实施例，在所述第二模式中，所述第一输入集 合可被指派给至少两个n对1多路复用器且所述第二输入集合可被指派给至少两个其它 n对1多路复用器。根据另一实施例，所述设备可包括与所述切换矩阵耦合从而允许编 程多个指派模式中的一者的模式寄存器，其中在第一指派模式中，所述切换矩阵操作以 将具有重叠输入信号的所述不同输入集合指派给所述多个n对1多路复用器，在第二指 派模式中，所述切换矩阵将第一输入集合指派给所有n对1多路复用器，且在第三指派 模式中，所述切换矩阵将至少第一输入集合指派给至少一个n对1多路复用器并将不具 有与所述第一输入集合重叠的输入信号的至少第二输入集合指派给至少另一n对1多路 复用器。根据另一实施例，在所述第三模式中，所述第一输入集合可被指派给至少两个 n对1多路复用器，且所述第二输入集合可被指派给至少两个其它n对1多路复用器。 根据另一实施例，所述选定输入信号被馈送到外围装置。根据另一实施例，所述外围装 置可为微控制器内的可编程逻辑单元。根据另一实施例，所述设备可经设计以用于从十 六(16)个输入选择四(4)个信号且可包括第一、第二、第三及第四多路复用器，所述多路 复用器中的每一者具有八(8)个输入及一(1)个输出；其中输入信号0到3分别耦合到所述 第一及第四多路复用器的四个输入，输入信号4到7分别耦合到所述第一多路复用器的 另四个输入及所述第二多路复用器的四个输入，输入信号8到11分别耦合到所述第二 多路复用器的另四个输入及所述第三多路复用器的四个输入，且输入信号12到15分别 耦合到所述第三多路复用器的另四个输入及所述第四多路复用器的另四个输入；借此选 择所述8个信号中的任何3个信号，且将另8个信号中的1个信号选择为所述四个多路 复用器的所述输出。

根据另一实施例，一种用于在装置中通过多个n对1多路复用器从多个y个信号选 择多个输入信号的方法可包括：将每一n对1多路复用器指派给由所述y个信号中的n 个输入信号组成的不同输入集合，其中所述n对1多路复用器中的每一者的每一输入信 号集合的少于n个输入信号的子集也为另一n对1多路复用器的输入信号子集，借此形 成每一n对1多路复用器的重叠输入信号。

根据另一实施例，以上方法可进一步包括从多个指派模式选择指派模式，其中在第 一指派模式中，将具有重叠输入信号的所述不同输入集合指派给所述多个n对1多路复 用器，且在第二指派模式中，将第一输入集合指派给所有n对1多路复用器。根据另一 实施例，以上方法可进一步包括从多个指派模式选择指派模式，其中在第一模式中，将 具有重叠输入信号的所述不同输入集合指派给所述多个n对1多路复用器，且在第二模 式中，将至少第一输入集合指派给至少一个n对1多路复用器且将不具有与所述第一输 入集合重叠的输入信号的至少第二输入集合指派给至少另一n对1多路复用器。根据以 上方法的另一实施例，在所述第二模式中，可将所述第一输入集合指派给至少两个n对 1多路复用器且可将所述第二输入集合指派给至少两个其它n对1多路复用器。根据另 一实施例，以上方法可进一步包括从多个指派模式选择指派模式，其中在第一指派模式 中，将具有重叠输入信号的所述不同输入集合指派给所述多个n对1多路复用器，在第 二指派模式中，将第一输入集合指派给所有n对1多路复用器，且在第三模式中，将至 少第一输入集合指派给至少一个n对1多路复用器并将不具有与所述第一输入集合重叠 的输入信号的至少第二输入集合指派给至少另一n对1多路复用器。根据以上方法的另 一实施例，在所述第三模式中，可将所述第一输入集合指派给至少两个n对1多路复用 器，且可将所述第二输入集合指派给至少两个其它n对1多路复用器。根据另一实施例， 以上方法可进一步包括将所述选定输入信号馈送到外围装置。根据以上方法的另一实施 例，所述外围装置可为微控制器内的可编程逻辑单元。根据另一实施例，以上方法可经 设计以用于从十六(16)个输入选择四(4)个信号且可包括：提供第一、第二、第三及第四 多路复用器，其中所述多路复用器中的每一者具有八(8)个输入及一个(1)输出；将第一四 个数据信号分别耦合到所述第一及第四多路复用器的四个输入；将第二四个数据信号分 别耦合到所述第一多路复用器的另四个输入及所述第二多路复用器的四个输入；将第三 四个数据信号分别耦合到所述第二多路复用器的另四个输入及所述第三多路复用器的 四个输入；及将第四四个数据信号分别耦合到所述第三多路复用器的另四个输入及所述 第四多路复用器的另四个输入；借此选择所述八个信号中的任何三个信号，且将另八个 信号中的一个信号选择为所述四个多路复用器的所述输出。

附图说明

图1展示示范性微控制器的框图，

图2及3展示用于信号选择的常规多路复用器布置；

图4展示根据本发明的教示的多路复用器布置的实施例；

图5展示呈可配置逻辑装置的形式的示范性外围设备；

图6及7展示图5中所展示的逻辑装置的示范性可选择逻辑功能；

图8展示可配置逻辑装置的实施例的第一模式；

图9展示图8中所展示的可配置逻辑装置的第二模式；

图10展示用以提供可编程模式切换的控制逻辑。

具体实施方式

图1展示典型微控制器装置100，其具有处理核心110、经由内部系统总线170与 核心110耦合的模拟外围装置120及数字外围装置130。另一外围装置(举例来说，可配 置逻辑块)以编号160指示且还可与总线170耦合。另外，此装置可能需要无法由内部系 统总线170提供的其它输入信号。多个额外输入信号可来自一个或一个以上数字外围设 备。可经由驱动器180将这些信号馈送到额外外围设备160。外围设备160产生可作为 触发信号、源信号、时钟信号或任何其它适合信号馈送到任何外围设备的输出信号。此 外，输出信号还可控制用于与核心110耦合的外部端口的端口驱动器150或可直接驱动 外部输出引脚152。此外，输出信号还可用作核心110的输入信号，举例来说，用作中 断信号。在图1中所展示的实例中，如上文所述，额外外围装置可为可配置逻辑单元。 根据一个实施例，此逻辑单元可需要四个输入信号，且(举例来说)产生一个输出信号。 所述逻辑单元可配置以提供多个不同逻辑功能。最灵活地，需要从适合输入信号的池选 择输入信号。

图2展示允许从16个不同源信号选择每一输入信号的第一常规选择电路。然而， 如上文所提及，此常规选择电路需要四个16对1多路复用器(每一多路复用器具有16 个输入及1个输出)，且因此需要显著的硅底材面。因此，此选项可能并非始终是可能的， 特别是在具有有限量的硅底材面的小微控制器装置中。

图3展示其中将源信号分成两个群组的第二常规实施例，其中第一群组包含较低输 入信号0..7且另一群组包含较高信号8-15。提供各自具有八个输入及一个输出的四个8 对1多路复用器以为可配置逻辑单元160选择相应输入信号。然而，此实施例在其指派 功能性上受限制。可仅存在指派给每一群组的2个信号。此限制对于许多应用来说可能 太具限制性，从而使得内部可配置逻辑单元无用或需要额外外部硬件来补偿这些限制。

根据各种实施例，在切换装置中，提供各自具有至少n个输入及1个输出的多个n 对1多路复用器以从y个输入信号的池选择多个输入信号，其中n及y为＞1的整数。将 每一n对1多路复用器指派给所述y个信号中的n个信号的不同输入集合，其中所述n 对1多路复用器中的每一者的每一输入信号集合的少于n个输入信号的子集也为另一n 对1多路复用器的输入信号子集。

因此，以上原理允许具有较灵活指派的不同策略。图4展示此一般概念的实例。在 此实例中，使用四个N对1多路复用器，举例来说，四个8对1多路复用器。M个可用 输入源信号(举例来说，16个输入源信号clc_in[0..15])可用于选择。将这些输入源信号划 分成若干子群组，举例来说，四个群组(A、B、C、D)，其中第一群组A包含信号clc_in[0..3]， 第二群组B包含信号clc_in[4..7]，第三群组C包含信号clc_in[8..11]，且最后一个群组 D包含信号clc_in[12..15]。接着，将每一群组指派给两个不同多路复用器。根据一个实 施例，子群组A、B、C、D以组合AB、BC、CD、DA分布在四(4)个8对1多路复用 器之中。在此特定实施例中，可选择来自8个信号的任何两个群组的3个信号。因此， 上文所提及的原理允许内部及/或外部信号的较灵活指派。所述实施例并不限于16个输 入信号及4个选定信号。可通过形成若干子群组并将所述子群组指派给多个多路复用器 的输入来获得其它组合。

图5展示可配置逻辑单元的实施例。核心510包含如下文将更详细解释的可配置逻 辑功能。通过选择器520执行信号选择。输入信号可包含可连接到外部引脚的两个外部 信号CLCxIN1。此外，额外内部信号clc_in[]可为可用的。可使用总线结构将这些信号 馈送到可如上文所论述而形成的选择器单元520。逻辑功能单元510的输出可与如所展 示具有“与”门530、“或”门540及触发器550的额外逻辑连接。可使用驱动器560 将输出信号提供到外部引脚570。参考符号clc_out指示也可馈送到输入总线且用作可选 择输入信号中的一者的内部输出信号。信号LxMODE<2:0>可由配置寄存器提供且选择 逻辑功能，如下文将更详细地解释。

根据一个实施例的模式控制信号LxMODE包含3个位<2:0>。此允许八个不同设定。 图6展示可在最高位设定为0时选择的四个可能逻辑功能。另四个功能展示于图9中且 在三个控制位中的最高位设定为1时可用。可通过调适控制位的数目来提供更多或更少 功能。

图8展示再次使用四个8对1多路复用器810..840的实施例。还将四个选定输出信 号中的每一者馈送到相应反相器850，且因此，在输入总线860中八个输入信号是可用 的。逻辑单元870可包含如上文所论述的可配置逻辑且可由额外控制信号LxG1控制以 选择将使用反相输入信号还是将使用非反相输入信号。此外，如图8中所展示，额外逻 辑单元880(举例来说，三个额外单元)可连接到输入总线860。然而，可根据可配置逻 辑装置的要求而使用更多或更少单元。图9展示与图8中所展示的装置相同然而在不同 模式中操作的装置。在此模式中，将源信号的数目减少到八个输入信号clc_in[0..7]，且 将每一输入信号馈送到四个多路复用器的输入中的一者。下文将论述用于编程图8及9 中所展示的模式的选择逻辑。

因此，一般来说，切换矩阵可在编程于模式寄存器中的多个操作模式中操作，其中 在每一模式中，将不同输入信号集合指派给n对1多路复用器的输入。举例来说，在双 操作模式切换矩阵中，在编程于模式寄存器中的第一模式中，所述切换矩阵操作以将具 有重叠输入信号的不同输入集合指派给多个n对1多路复用器，且在第二模式中，所述 切换矩阵将第一输入集合指派给所有n对1多路复用器。第二模式可在提供不同指派方 面不同，或者可提供额外指派模式。举例来说，在一种模式中，可将至少第一输入集合 指派给至少一个n对1多路复用器，且将不具有与第一输入集合重叠的输入信号的至少 第二输入集合指派给至少另一n对1多路复用器。第一集合可用于一个以上n对1多路 复用器，或每一n对1多路复用器可具有根本不重叠的输入信号集合。如上文所提及， 可提供两种以上模式。因此，用户可在各种输入信号到指派给每一n对1多路复用器的 相应输入信号集合的多种不同指派之间进行选择。

图10展示可用于提供(举例来说)逻辑单元的两种操作模式的适合切换矩阵。为此目 的，提供配置寄存器1010，其中单一位可指示可配置逻辑单元是在第一模式中还是第二 模式中操作。此位控制如图10中所展示的切换矩阵1020的输入选择功能。切换矩阵1020 耦合可选择输入线0..3、4..7、8..11及12..15的四个子群组以连接这些群组以形成其中 八个输入信号与所有相应选择多路复用器的八个输入耦合的常规选择方案。此模式展示 于图10的左侧上且对应于图9中所展示的耦合方案。第二模式展示于右侧上。在此模 式中，可实现如关于图4或8所论述的耦合方案。可容易地添加一个或一个以上其它模 式以提供(举例来说)如上文所论述的功能性，举例来说，图3中所展示的模式。

虽然已参考本发明的实例性实施例描绘、描述及定义本发明的实施例，但此参考并 不意味着对本发明的限制，且不应推断出存在此限制。所揭示的标的物能够在形式及功 能上具有大量修改、变动及等效形式，如相关领域的且受益于本发明的技术人员将会想 到这些修改、变动及等效形式。所描绘及所描述的本发明各实施例仅是实例，而并非是 对本发明范围的穷尽性说明。