DE19731701A1

DE19731701A1 - Flexibles Unterbrechungssystem für einen integrierten Schaltkreis

Info

Publication number: DE19731701A1
Application number: DE19731701A
Authority: DE
Inventors: Stephen H Chan
Original assignee: Zilog Inc
Current assignee: Zilog Inc
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: JPH1091457A; TW344052B; DE19731701B4; US5860013A

Description

Feld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Unterbrechungssig nale, auf die eine Mikrosteuerung reagiert. Besonders bezieht sich diese Erfindung auf ein System für das Anlegen von Unter brechungssignalen an die Mikrosteuerung, die sich auf einem Integrierten Schaltkreis befindet, und der Entwurf eines solchen Systems ist besonders flexibel dadurch, daß die Unterbrechungs signale sowohl von Chip-externen als auch von Chip-internen Kom ponenten angelegt werden können.

Hintergrund der Erfindung

Es ist wohlbekannt, daß Mikrosteuerungen das Anliegen einer Unterbrechungsanforderung am Ende der jeweils ausgeführten Instruktion abprüfen. Die Mikrosteuerung rettet des unterbroche nen Programms nächste Instruktionsadresse, die sich momentan in seinem Programmzähler (pc, programm counter) befindet, und lädt dann die Startadresse der Unterbrechungsbehandlungsroutine. Der neue Wert wird dann auf den Adressenbus gelegt, so daß die erste Instruktion der Unterbrechungsbehandlungsroutine zur Ausführung geholt werden kann.

Die Adresse des unterbrochenen Programms wird generell durch Ablegen auf einem Speicherhaufen (stack) gerettet, der ein Spei cherblock ist, welcher als ein Zuerst-hinein-zuletzt-heraus-Puffer genutzt wird, oder sie wird durch Speichern der Adresse in einem temporären Register gerettet.

Es ist wohlbekannt, daß eine auf dem Chip befindliche Mikro steuerung Unterbrechungen sowohl von Komponenten auf dem Chip als auch von Komponenten außerhalb des Chip behandeln kann. In Systemen, in denen solche vielfachen Unterbrechungsanforderungs quellen vorliegen, muß die Auflösung der Prioritäten zwischen den Unterbrechungsanforderungen klar eingerichtet sein, so daß die Mikrosteuerung bestimmen kann, welche Unterbrechungsanfor derung zu behandeln ist. Abhängig von der Systemarchitektur kann diese Prioritätenauflösung zur Unterbrechungsverzögerung beitra gen oder auch nicht. Am Schluß einer Unterbrechungsbehandlungs routine wird die gerettete Programmadresse in die Mikrosteuerung wieder geladen, so daß das unterbrochene Programm in der Ausfüh rung fortgesetzt werden kann. Während des Systemtests und der Fehlerbeseitigung ist es besonders hilfreich, auf die Unterbre chungsanforderungen zuzugreifen, so daß irgendwelche Probleme diagnostiziert und korrigiert werden können.

Keines der Unterbrechungssysteme nach dem Stand der Technik für eine in einem Integrierten Schaltkreis eingebettete Mikro steuerung ist gänzlich befriedigend. Es ist daher wünschenswert, ein verbessertes System für die Behandlung von Unterbrechungs anforderungssignalen auf einem Integrierten Schaltkreis vorzu sehen, das flexibler in der Reaktion sowohl auf Komponenten innerhalb als auch außerhalb des Chip ist und trotzdem leicht getestet und einer Fehlerbeseitigung unterzogen werden kann.

Ziele der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen flexiblen Entwurf für eine auf einem Integrierten Schaltkreis eingebettete Mikrosteuerung vorzusehen, so daß ein einzelner Unterbrechungs eingang benutzt werden kann, um eine Anzahl von Komponenten innerhalb als auch außerhalb des Chip abzuhandeln.

Es ist ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine einfache und trotzdem flexible Unterbrechung für die Benutzung in einer Mikrosteuerung vorzusehen, die in einem Integrierten Schaltkreis eingebettet ist, so daß jeder der Unterbrechungs eingänge dazu benutzt werden kann, Komponenten sowohl innerhalb als auch außerhalb des Chip zu bedienen.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, einen flexiblen Unterbrechungsentwurf für eine in einem Integrierten Schaltkreis eingebettete Mikrosteuerung vorzusehen, der in der Systement wicklung und Fehlerbeseitigung gut geeignet ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die obigen und zusätzliche Ziele der vorliegenden Erfindung werden erreicht durch Vorsehen eines Integrierten Schaltkreises, der einen Unterbrechungskontaktflächenschaltkreis enthält, der mit jeder Kontaktfläche verbunden ist. Ein Steuerungsschaltkreis ist mit jedem Unterbrechungsschaltkreis verbunden und bestimmt die Prioritäten der Unterbrechungssignale von der Vielzahl der Komponenten, die auf dem Integrierten Schaltkreis liegen. Die Unterbrechungssignale sowohl von Quellen außerhalb als auch von innerhalb des Chip wandern durch einen gemeinsamen Knoten, der einen Heraufzieh- und einen Herunterziehtransistor enthält. Die Mikrosteuerung erkennt entweder eine steigende Flanke oder eine fallende Flanke des Unterbrechungsanforderungssignals sowohl von Komponenten innerhalb als auch außerhalb des Chip durch den gemeinsamen Knoten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Mikrosteu erung, die Unterbrechungssteuerungslogik, die Unterbrechungs kontaktflächenschaltkreise und die Unterbrechungskontaktflächen zeigt;

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines Unterbrechungs kontaktflächenschaltkreises;

Fig. 3 ist ein Zeitablaufdiagramm für einen funktionalen Block innerhalb des Chip bei dem Aufruf einer Unterbrechungs anforderung mit einer steigenden Flanke;

Fig. 4 ist ein Zeitablaufdiagramm für einen funktionalen Blocks innerhalb des Chip bei dem Aufruf einer Unterbrechungs anforderung mit einer fallenden Flanke;

Fig. 5 ist ein Zeitablaufdiagramm für eine Komponente außer halb des Chip bei dem Aufruf einer Unterbrechungsanforderung mit einer steigenden Flanke;

Fig. 6 ist ein Zeitablaufdiagramm für eine Komponente außer halb des Chip bei dem Aufruf einer Unterbrechungsanforderung mit einer fallenden Flanke; und

Fig. 7 ist ein Zeitablaufdiagramm für Komponenten innerhalb und außerhalb des Chip bei dem Aufruf einer Unterbrechungsanfor derung an derselben Unterbrechungskontaktfläche.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Eine Ausführungsform des flexiblen Unterbrechungssystems für eine in einem Integrierten Schaltkreis eingebettete Mikrosteu erung nach der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 1 gezeigt. Eine Mikrosteuerung 10 ist geschaltet, um Unterbrechungssignale von den Unterbrechungskontaktflächenschaltkreisen 20, 22 und 24 aufzunehmen. Die Kontaktflächen 30, 32 und 34 sind jeweils mit den Unterbrechungskontaktflächenschaltkreisen verbunden und bilden die Ein-/Ausgabestellen, durch die digitale Signale zu Komponenten innerhalb und außerhalb des Chip gelangen können. Jeder Unterbrechungskontaktflächenschaltkreis 20, 22 bzw. 24 ist über einen Bus mit der Unterbrechungssteuerungslogik 40 verbun den. Eine Anzahl von Vorrichtungen 42, 44 und 46 liegen auf dem Chip und erzeugen Unterbrechungssignale ireq1, ireq2, . . . , ireqm, die der Unterbrechungslogik zugeleitet werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Unterbrechungskontakt flächenschaltkreise 20, 22 und 24. Ein Eingabetreiber ist mit dem Gate-Anschluß eines p-Kanal-Transistors 50 verbunden. Der Source-Anschluß und der Drain-Anschluß des Transistors 50 sind zwischen die Versorgungsspannung 52 bei VDD und den Knoten 54 geschaltet. Ein p-Kanal-Transistor 56, der eine Vorrichtung hoher Impedanz darstellt, ist mit seinem Source-Anschluß und seinem Drain-Anschluß zwischen die Versorgungsspannung 52 und den Knoten 54 geschaltet, um das Eingabesignal pu_b von der Unterbrechungssteuerungslogik 40 an seinem Gate-Anschluß aufzu nehmen. Ein n-Kanal-Transistor 58 ist mit seinem Source-Anschluß und seinem Drain-Anschluß zwischen Masse und den Knoten 54 geschaltet. Ein Puffer 60 hat seinen Eingang mit dem Knoten 54 verbunden und sieht ein Signal intreq an die Mikrosteuerung 10 vor. Es ist zu bemerken wichtig, daß der Knoten 54 direkt mit der Kontaktfläche verbunden ist, so daß die Signalwellenformen während der Systementwicklung und der Fehlerbeseitigung über wacht werden können.

Unter Bezug zunächst auf Fig. 3-6 wird der Betrieb des flexiblen Unterbrechungssystems für eine auf einem Integrierten Schaltkreis eingebettete Mikrosteuerung nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Unterbrechungssteuerungslogik 40 tastet die Unterbrechungssignale von den Vorrichtungen 42, 44 und 46 ab. Z.B. wird das Signal ireq1 von der Vorrichtung 42 an die Unterbrechungssteuerungslogik 40 geschickt, so daß die Prioritäten der jeweiligen Signale bestimmt werden können. Das Signal pdrive gibt den Transistor 50 frei, so daß die steigende Flanke des Unterbrechungssignals an der Kontaktfläche und auch durch die Mikrosteuerung 10 erkannt werden kann. Der Logikpegel des Signals pu_b bleibt unverändert in einem hohen Zustand. Zusätzlich kann das System auch auf Unterbrechungsanforderungen mit fallender Auslöseflanke von einer der Vorrichtungen inner halb des Chip reagieren. Das Signal ndrive gibt den Transistor 58 frei und gleichzeitig sperrt das Signal pdrive den Transistor 50. Der Logikpegel des Signals pu_b bleibt unverändert in einem hohen Zustand, so daß der p-Kanal-Transistor 56 mit hoher Impe danz in dem ausgeschalteten Zustand ist. Die fallende Flanke der Unterbrechungsanforderung kann an der Kontaktfläche etwa zur selben Zeit erkannt werden wie die Mikrosteuerung 10 die fallende Flanke des Unterbrechungssignals erkennt.

Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die Mikrosteuerung 10 auf Unterbrechungssignale von einer Anzahl von Komponenten reagieren kann, von denen einige innerhalb des Chip und andere außerhalb des Chip sein mögen. Der Grund dafür ist, daß alle Unterbrechungssignale über den Knoten 54 laufen, gleichgültig ob solch ein Signal über die Kontaktfläche von der externen Komponente oder über die Unterbrechungssteuerungslogik von der internen Komponente kommt. Falls z. B. eine externe Kom ponente ein Unterbrechungsanforderungssignal INT mit steigender Flanke übergibt (Fig. 5), so bleibt das Signal pdrive, das den Transistor 50 treibt, auf hohem Pegel, genauso wie das Signal pu_b für den Transistor 56, während das Signal ndrive auf nie drigem Pegel bleibt. Diese Bedingung gibt den Antrieb für den Unterbrechungskontaktflächenschaltkreis frei, so daß die Mikro steuerung 10 die steigende Flanke des Unterbrechungsanforde rungssignals von einer externen Komponente erkennt. Falls eine externe Komponente ein Unterbrechungsanforderungssignal INT mit fallender Flanke übergibt (Fig. 6), so bleibt in ähnlicher Weise das Signal pdrive, das den Transistor 50 treibt, auf hohem Pegel, wie auch das Signal pu_b für den Transistor 56, während das Signal ndrive auf niedrigem Pegel bleibt. Diese Bedingung gibt den Antrieb für den Unterbrechungskontaktflächenschaltkreis frei, so daß die Mikrosteuerung 10 die fallende Flanke des Unterbrechungsanforderungssignals von einer externen Komponente erkennt.

Unter nächstem Bezug auf Fig. 7 wird nun der Betrieb des flexiblen Unterbrechungssystems für eine eingebettete Mikro steuerung nach der vorliegenden Erfindung beschrieben, in dem ein Unterbrechungssignal entweder von einer internen oder von einer externen Komponente kommt. Zur Zeit t₀ gibt es weder von einer internen noch von einer externen Komponente ein Unterbre chungsanforderungssignal. Das Signal pdrive ist unverändert auf hohem Pegel und gibt kontinuierlich den Transistor 50 frei. Zur selben Zeit bleibt das Signal ndrive auf niedrigem Pegel, so daß der Transistor 58 gesperrt bleibt, und der Knoten 54 liegt in dem hohen Zustand wegen des freigegebenen Zustands des p-Kanal-Transistors mit hoher Impedanz.

Als nächstes wird der Betrieb des flexiblen Unterbrechungs systems für eine eingebettete Mikrosteuerung nach der vorliegen den Erfindung als Reaktion auf eine Unterbrechungsanforderung von einer internen Komponente beschrieben. Zur Zeit t₁ erzeugt die Komponente 42 auf dem Chip ein Unterbrechungssignal ireq1, das der Unterbrechungssteuerungslogik 40 übergeben wird. Die Unterbrechungssteuerungslogik 40 übergibt das Signal ndrive, das den Transistor 58 freigibt, der den Knoten 54 auf niedrigen Pegel treibt. Dementsprechend erkennt die Mikrosteuerung die fallende Flanke des Unterbrechungsanforderungssignals.

Schließlich wird der Betrieb des flexiblen Unterbrechungssys tems für eine eingebettete Mikrosteuerung nach der vorliegenden Erfindung als Reaktion auf eine Unterbrechungsanforderung von einer externen Komponente beschrieben. Zur Zeit t₂ übergibt die externe Komponente ein Unterbrechungsanforderungssignal über die Kontaktfläche 30 an den Unterbrechungskontaktflächenschaltkreis 20. Das Signal pdrive an den Gate-Anschluß des Transistors 50, das Signal ndrive an den Gate-Anschluß des Transistors 58 und das Signal pu_b bleiben dazu unverändert, so daß die Mikrosteu erung 10 die fallende Flanke der Unterbrechungsanforderung erkennt. Folglich kann die Mikrosteuerung die Anforderung bedie nen.

Während diese Erfindung mit Bezug auf eine bevorzugte Anfor derung beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß zahlreiche Modi fikationen und Auswechselungen gemacht werden können, ohne vom Umfang abzuweichen, wobei die Erfindung nur durch die angefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims

1. Integrierter Schaltkreis mit einer Vielzahl von Kontaktflä chen zum Vorsehen einer Vielzahl von Eingangs-/Ausgangsstellen, durch die Signale zu einer Mikrosteuerung geleitet werden kön nen, und die eine eingebettete Mikrosteuerung für das Reagieren auf Unterbrechungsanforderungssignale von auf dem Chip liegenden oder von außerhalb des Chip liegenden Komponenten einschließt, und der Integrierte Schaltkreis enthält:
eine Unterbrechungslogikeinrichtung zum Aufnehmen von Unter brechungsanforderungssignalen von auf dem Chip liegenden Kompo nenten und zum Priorisieren der Unterbrechungsanforderungssig nale in einer vorbestimmten Weise, und zum Übergeben solcher Anforderungen an die Mikrosteuerung; und
eine Unterbrechungskontaktflächenschaltkreiseinrichtung, die mit der Unterbrechungslogikeinrichtung verbunden ist, zum Auf nehmen von Unterbrechungsanforderungssignalen von den auf dem Chip liegenden Komponenten, und die ebenfalls mit mindestens einem der Eingangs-/Ausgangsstellen verbunden ist, zum Aufnehmen von Signalen von den außerhalb des Chip liegenden Komponenten, und zum Vorsehen solcher Unterbrechungssignale an die eingebet tete Mikrosteuerung.

2. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei der Unter brechungskontaktflächenschaltkreis einen ersten Knoten enthält, der geschaltet ist, um Unterbrechungsanforderungssignale von auf dem Chip liegenden Komponenten aufzunehmen, und um Unterbre chungsanforderungssignale von außerhalb des Chip liegenden Kom ponenten aufzunehmen.

3. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2, wobei die Unterbre chungskontaktflächenschaltkreiseinrichtung einen p-Kanal-Tran sistor, dessen Source-Anschluß und Drain-Anschluß zwischen eine Versorgungsspannung und den ersten Knoten geschaltet ist, und einen n-Kanal-Transistor enthält, dessen Source-Anschluß und Drain-Anschluß zwischen den ersten Knoten und Masse geschaltet ist.

4. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 3, wobei der p-Kanal-Transistor der Unterbrechungskontaktflächenschaltkreiseinrich tung und der n-Kanal-Transistor der Unterbrechungskontaktflä chenschaltkreiseinrichtung jeder seinen Gate-Anschluß mit der Logikeinrichtung verbunden haben, um Unterbrechungsanforderungs signale entgegenzunehmen.

5. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2, wobei die Unterbre chungskontaktflächenschaltkreiseinrichtung einen zweiten p-Kanal-Transistor enthält, dessen Source-Anschluß und Drain-Anschluß zwischen der Versorgungsspannung und den ersten Knoten geschaltet ist.

6. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 5, wobei der zweite p-Kanal-Transistor seinen Gate-Anschluß mit der Unterbrechungs steuerungslogikeinrichtung verbunden hat.

7. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Unterbre chungsanforderungssignale von einer auf dem Chip liegenden Kom ponente und von einer außerhalb des Chip liegenden Komponente über einen ersten Knoten laufen.

8. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 7, wobei der erste Knoten mit einer Kontaktfläche verbunden ist.