專利名稱：分散式輸出入控制集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種輸出入控制電路，特別是一種分散式輸出入控制集成電路。
近年來，由于半導(dǎo)體制造技術(shù)發(fā)展，使自動(dòng)控制系統(tǒng)所需求的特殊運(yùn)用集成電路(ASIC)，能夠陸續(xù)地配合使用者的需求而被開發(fā)出來，一些主控制集成電路，如微控制器、多工處理器或內(nèi)嵌式微處理器等等技術(shù)開發(fā)愈發(fā)成熟，使得各技術(shù)領(lǐng)域的單晶片產(chǎn)品，越來越多樣化，執(zhí)行功能更加完善。
一般自動(dòng)化控制系統(tǒng)領(lǐng)域中的，遠(yuǎn)端自動(dòng)化系統(tǒng)的輸出入控制方式，其連接線路常因?yàn)槎嗄＝M的實(shí)施方式，使其連接線路變的非常龐大，例如，若是有六組被動(dòng)式模組，每一模組的輸出/輸入線各有64路，則其輸出入線即有128條，如此，則6組被動(dòng)式模組就必須連接128×6＝768條線，當(dāng)6組被動(dòng)式模組與一電腦系統(tǒng)控制連接時(shí)，其輸出入控制線路的連接將會(huì)變得非常復(fù)雜，配線成本則隨之增加；并且維修極為不方便，容易造成線路錯(cuò)接，有必要加以改進(jìn)。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種可有效簡(jiǎn)化配線的分散式輸出入控制集成電路，能夠同時(shí)控制多組遠(yuǎn)端及近端連接裝置的輸出入接點(diǎn)，以有效簡(jiǎn)化輸出入連接線的數(shù)目，可簡(jiǎn)化配線，并且可節(jié)省電路維修成本。
為達(dá)到上述目的本發(fā)明采取如下措施本發(fā)明的分散式輸出入控制集成電路，主要包括有數(shù)個(gè)近端數(shù)字輸入/輸出接口(Local Digital IO)，用作近端電路的輸出/輸入控制。另一方面，為配合實(shí)際多接口連接的控制方式，分散式輸出入控制集成電路中亦包括有主遠(yuǎn)端控制輸出入接口(Remote IOMaster)，其用以執(zhí)行來自于一工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線(ISA BUS)的命令，并且把信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期冗余檢測(cè)(Cyclic redundancy check CRC)格式的信號(hào)編碼傳送方式而輸出至遙控端，并依相反的信號(hào)流程，將遠(yuǎn)端輸入的數(shù)字信號(hào)傳送至工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，執(zhí)行輸出入控制。
本發(fā)明采取如下具體結(jié)構(gòu)本發(fā)明的分散式輸出入控制集成電路，包括有數(shù)個(gè)近端數(shù)字輸入/輸出接口，用以控制近端電路的輸入/輸出信號(hào)，以將遠(yuǎn)端所連接的輸出入裝置作分散式的連接點(diǎn)；數(shù)個(gè)遠(yuǎn)端控制輸出入接口，用以執(zhí)行來自于總線信號(hào)的數(shù)字信號(hào)的命令，并且把該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期冗余檢測(cè)的編碼格式信號(hào)，輸出至遠(yuǎn)端，以配合實(shí)際多接口連接的輸出入接點(diǎn)控制，并依相反的信號(hào)流程，將遠(yuǎn)端輸入的數(shù)字信號(hào)傳送至總線；上述數(shù)個(gè)近端數(shù)字輸入/輸出接口與數(shù)個(gè)遠(yuǎn)端控制輸出入接口的電路，為該分散式輸出入控制集成電路操作于主動(dòng)模式下的內(nèi)部電路構(gòu)造，同時(shí)控制多組近端與遠(yuǎn)端連接系統(tǒng)的輸出入接點(diǎn)。
其中，還可包括一總線界面電路，與電腦的中央處理單元連接，以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；一中斷控制器，用以執(zhí)行中央處理單元的中斷向量控制；一等待狀態(tài)產(chǎn)生器，用于設(shè)定中央處理單元存取數(shù)據(jù)的等待時(shí)間；一地址解碼器，用于中央處理單元對(duì)所有地址的解碼。
其中，所述近端數(shù)字式輸入/輸出接口，可包括一數(shù)字式輸入栓鎖電路，連接數(shù)字式輸入電路，用于對(duì)數(shù)字式數(shù)據(jù)加以栓鎖；一數(shù)字式輸出栓鎖電路，連接一輸出致能電路，可將本集成電路欲輸出的數(shù)字式數(shù)據(jù)加以栓鎖；一輸出致能電路，連接數(shù)字輸出栓鎖電路的輸出端，用以致能輸出信號(hào)。
其中，所述遠(yuǎn)端控制輸出入接口可包括一控制單元，用以控制遠(yuǎn)端控制輸出入接口中各電路功能；一輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)器，用以檢驗(yàn)輸入數(shù)據(jù)是否有傳輸錯(cuò)誤；一移位暫存器，連接于輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)器的輸出端，用以暫存遠(yuǎn)端傳送的數(shù)據(jù)；一輸出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)產(chǎn)生器，連接于移位暫存器，用以產(chǎn)生遠(yuǎn)端控制輸出入接口所輸出數(shù)據(jù)所需具備的錯(cuò)誤檢測(cè)信息。
其中，所述遠(yuǎn)端控制輸出入接口，還可包括一輸出栓鎖電路，經(jīng)一多功器連接所述移位暫存器；多工器，將三組信號(hào)多工選擇為單一組信號(hào)；一解多工器，用以將傳送數(shù)據(jù)，解多工為三組信號(hào)；一輸入栓鎖電路，經(jīng)解多工器連接所述移位暫存器。
其中，實(shí)施被動(dòng)模式時(shí)，還包括一控制單元，用以控制電路功能；一輸入緩沖器，用于緩沖輸入數(shù)據(jù)；一移位寄存器，連接輸入緩沖器的輸出端；一輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)器，連接移位暫存器的輸入端；一輸出栓鎖電路，連接移位暫存器的一輸出端，用以栓鎖輸出數(shù)據(jù)；一輸出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)產(chǎn)生器，連接移位暫存器的一輸出端，用以產(chǎn)生所欲輸出數(shù)據(jù)所需具備的錯(cuò)誤檢測(cè)信息。
附圖簡(jiǎn)要說明

圖1本發(fā)明實(shí)施例的電路方塊示意圖。
圖2本發(fā)明實(shí)施例中主遠(yuǎn)端控制輸出入接口的電路方塊圖。
圖3本發(fā)明實(shí)施例中近端數(shù)字輸入/輸出接口的電路方塊圖。
圖4本發(fā)明實(shí)施例中，有關(guān)分散式輸出入控制集成電路所附加的電路方塊示意圖。
圖5本發(fā)明實(shí)施例中被動(dòng)式模組組合方式的系統(tǒng)示意圖。
圖6本發(fā)明實(shí)施例中被動(dòng)式模組組合方式的電路方塊圖。
圖7本發(fā)明實(shí)施例的第一群被動(dòng)式模組電路的內(nèi)部電路方框圖。
本發(fā)明的組合型的分散式輸出入控制集成電路，主要是將遠(yuǎn)端與近端自動(dòng)化系統(tǒng)的輸出入接點(diǎn)的數(shù)字控制設(shè)計(jì)成模組，改善以往同時(shí)操作數(shù)組周邊輸出入裝置時(shí)，必須連接多條輸出入連接線的缺點(diǎn)，不僅能簡(jiǎn)化電路配線，便于電路維修，并可以有效降低成本。
如圖1所示，其為本發(fā)明的電路方塊圖，本發(fā)明的組合型的分散式輸出入控制集成電路10，為單片式集成電路(ASIC)，用以組合多組周邊裝置的輸出入接點(diǎn)的數(shù)字控制，以執(zhí)行遠(yuǎn)端連接系統(tǒng)的遙控輸出入操作。此外，必須強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明的輸出入控制模式，分為主動(dòng)模式與被動(dòng)模式。被動(dòng)模式，如圖1中所示的集成電路10配合連接于其它電路而組成被動(dòng)模式電路，關(guān)于此點(diǎn)則結(jié)合圖5再作進(jìn)一步說明。
由圖1可知，分散式輸出入控制集成電路10包括有數(shù)個(gè)近端數(shù)字輸入/輸出接口20(Local Digital IO)，主要用作近端連接電路的輸入/輸出的控制，例如數(shù)個(gè)控制開關(guān)或燈號(hào)的連接控制。另一方面，為配合實(shí)際多接口連接控制方式，集成電路10中包括有主遠(yuǎn)端控制輸出入接口30(Remote IO Master)，其用以執(zhí)行來自于一所連接總線的命令，并且把數(shù)個(gè)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期冗余檢測(cè)(Cyclicredundancy check；CRC)的編碼傳輸格式，通過單一傳輸線而輸出至遠(yuǎn)端，并以相反的信號(hào)傳送流程，將遠(yuǎn)端輸入的數(shù)個(gè)數(shù)字信號(hào)傳送至一總線作處理。
為了進(jìn)一步說明分散式輸出入控制集成電路10中的電路，請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例中有關(guān)主遠(yuǎn)端控制輸出入接口30內(nèi)部電路方塊示意圖，輸出入接口30，主要包括有一控制單元300(ControlUnit)，用來控制輸出入接口30的各功能方塊的動(dòng)作。另包括有一輸入數(shù)據(jù)檢測(cè)器301(Input Data CRC Checker)，用以檢驗(yàn)所輸入的數(shù)據(jù)是否有傳輸錯(cuò)誤，其連接有一移位暫存器302(ShiftRegister)，用以暫存遠(yuǎn)端傳送的數(shù)據(jù)。且移位暫存器302連接有一輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)產(chǎn)生器307(Output Data CRC Generator)，用以產(chǎn)生主遠(yuǎn)端控制輸出入接口30所輸出的數(shù)據(jù)中所需具備的錯(cuò)誤檢測(cè)信息。
主遠(yuǎn)端控制輸出入接口30中，另包括有一輸出栓鎖電路303(Output Latch)，用以將集成電路10所欲傳送給遠(yuǎn)端的數(shù)個(gè)輸出數(shù)據(jù)加以栓鎖，之后經(jīng)由一多工器304(Multiplexer)將三組信號(hào)多工選擇為單一組信號(hào)，并傳送于移位暫存器302作暫存動(dòng)作。另外，該移位暫存器302連接有一解多工器305(De_Multiplexer)，用以將所欲傳送回給集成電路10的數(shù)個(gè)輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿M信號(hào)，還連接一輸入栓鎖電路306(Input Latch)，用以將欲傳送回集成電路10的數(shù)據(jù)加以栓鎖。
請(qǐng)參閱圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例中集成電路10所揭示的近端數(shù)字輸入/輸出接口20的電路方塊圖。其中包括有一數(shù)字輸入栓鎖電路202，可用以將所連接的數(shù)字式輸入電路所傳送回集成電路10的數(shù)字式數(shù)據(jù)加以栓鎖。另包括有一數(shù)字式輸出栓鎖電路204，其連接有一輸出致能電路206(Output Enable)，可將集成電路10所欲輸出給數(shù)字式輸出電路的數(shù)據(jù)加以栓鎖，且可控制輸出的致能動(dòng)作。于本發(fā)明實(shí)施例以7組，且每組可以連接4個(gè)輸出入電路為例，以連接數(shù)字式輸出入電路。
請(qǐng)參閱圖4，其為本發(fā)明實(shí)施例中，有關(guān)于輸出入控制集成電路10所附加的電路方塊圖，其中主要包括有一總線界面電路102，負(fù)責(zé)與所連接電腦的中央處理單元(CPU)之間，關(guān)于相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕缑妗Ａ戆ㄓ幸恢袛嗫刂破?04，用以執(zhí)行所述中央處理單元(CPU)的中斷向量控制。另包括有一等待狀態(tài)產(chǎn)生器106，主要可設(shè)定中央處理單元(CPU)的存取輸出入控制集成電路10的數(shù)據(jù)的等待時(shí)間。最后，還另包括有一地址解碼器108，負(fù)責(zé)中央處理單元(CPU)與集成電路10之間所有地址的解碼。
上述本發(fā)明的實(shí)施例中，除了主遠(yuǎn)端控制輸出入操作模式(RemoteIO Master)外，還可采用被動(dòng)式輸出入模式(Slave IO Mode)。如圖5所示，其為本發(fā)明有關(guān)被動(dòng)式輸出入模組組合方式的示意圖。主要敘述圖1所述的集成電路10的主動(dòng)操作模式狀態(tài)；標(biāo)示10’為被動(dòng)模式的電路連接狀態(tài)；兩種操作模式可以分別獨(dú)立操作。本發(fā)明的主動(dòng)模式與被動(dòng)模式的集成電路10’，其實(shí)為同一集成電路，其差異在于不同操作模式時(shí)，該集成電路內(nèi)部的作用電路將會(huì)隨之不同。主動(dòng)模式的集成電路10連接有數(shù)個(gè)控制電路(即為數(shù)字式輸出入電路)，電路相互連接之間并藉由本發(fā)明所采用的串行輸出/輸入界面(Serial IO Interface)方式連接的通信協(xié)定(Protocol)如圖5所示，包括有一組被動(dòng)式輸出入模組，該模組與界面電路90中包括有第一群被動(dòng)式模組電路91、第二群被動(dòng)式模組電路92以及第三群被動(dòng)式模組電路93等等；每一群被動(dòng)式模組電路91、92、93中皆包括有一被動(dòng)模式的集成電路10’。被動(dòng)式輸出入模組與界面電路90與主動(dòng)模式的集成電路10之間的連接為串行輸出入界面信號(hào)，于本發(fā)明中串行輸出入界面共有6個(gè)信號(hào)線。
圖5所示的主動(dòng)模式與被動(dòng)模式的連接，必須互相搭配才能傳送至遠(yuǎn)端的輸出入連接裝置。
另外本發(fā)明的實(shí)施例中，第一群至第三群被動(dòng)式模組電路91、92、93等，是以64×2＝128條輸入/輸出接口連接線與外界輸出/入裝置相連接。而每一群被動(dòng)式模組電路與主動(dòng)模式的集成電路10之間，僅僅以四條信號(hào)線連接，即可以達(dá)到模組化的輸出入接點(diǎn)控制。所以藉由本發(fā)明可將128條輸出入連接線簡(jiǎn)化為4條連接線，大大簡(jiǎn)化配線。
關(guān)于圖5所示的被動(dòng)式輸出入模式(Slave IO Mode)的實(shí)施方式，其中有關(guān)被動(dòng)模式的集成電路10’，如圖6所示，其為本發(fā)明實(shí)施例中操作于被動(dòng)模式的集成電路10’內(nèi)部電路的示意圖。集成電路10’包括有一控制單元910(Control Unit)，用以控制被動(dòng)模式時(shí)集成電路10’中的其他功能動(dòng)作。另包括有一輸入緩沖器911(InputBuffer)，用以緩沖所欲輸入該輸出入控制集成電路10’的數(shù)據(jù)，輸入緩沖器911連接有一移位暫存器913(Shift Register)，可執(zhí)行數(shù)據(jù)的暫存工作。以及包括有一輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)器912(Input DataCRC Checker)，負(fù)責(zé)檢查所接受輸入的數(shù)據(jù)是否有傳送錯(cuò)誤，其輸出同樣連接于移位暫存器913(Shift Register)。
移位暫存器913的輸出連接有一輸出栓鎖電路914(OutputLatch)，以及一輸出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)產(chǎn)生器915(Output Data CRCGenerator)。其中輸出栓鎖電路914用以栓鎖被動(dòng)模式的集成電路10’所欲輸出的數(shù)據(jù)，而輸出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)產(chǎn)生器915用以產(chǎn)生所欲輸出的數(shù)據(jù)需具備的錯(cuò)誤檢測(cè)信息。
如圖7所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的第一群被動(dòng)式模組電路的內(nèi)部電路方塊圖，其中以單一被動(dòng)式模組電路91為例，其余被動(dòng)式模組電路皆相同。如圖7所示，第一群被動(dòng)式模組電路91包括有一被動(dòng)模式的輸出入控制集成電路10’，用以執(zhí)行數(shù)字式輸出入信號(hào)的控制，其連接有一個(gè)64點(diǎn)輸入界面電路919，以及連接一64點(diǎn)輸出界面電路929，輸入界面電路919接收一外界是輸入信號(hào)，而輸出界面電路929用于將輸出信號(hào)傳送給所連接的開關(guān)或燈號(hào)做控制。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下效果綜上所述，本發(fā)明所述的集成電路能控制數(shù)組遠(yuǎn)端的輸出入接點(diǎn)，組合為一特殊運(yùn)用的集成電路，控制簡(jiǎn)易，可提高控制的可靠性及降低電路及維修的成本。
以上敘述是借較佳實(shí)施例來說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征，并非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種分散式輸出入控制集成電路，其特征在于，包括有數(shù)個(gè)近端數(shù)字輸入/輸出接口，用以控制近端電路的輸入/輸出信號(hào)，以將遠(yuǎn)端所連接的輸出入裝置作分散式的連接點(diǎn)；數(shù)個(gè)遠(yuǎn)端控制輸出入接口，用以執(zhí)行來自于總線信號(hào)的數(shù)字信號(hào)的命令，并且把該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期冗余檢測(cè)的編碼格式信號(hào)，輸出至遠(yuǎn)端，以配合實(shí)際多接口連接的輸出入接點(diǎn)控制，并依相反的信號(hào)流程，將遠(yuǎn)端輸入的數(shù)字信號(hào)傳送至總線；上述數(shù)個(gè)近端數(shù)字輸入/輸出接口與數(shù)個(gè)遠(yuǎn)端控制輸出入接口的電路，為該分散式輸出入控制集成電路操作于主動(dòng)模式下的內(nèi)部電路構(gòu)造，同時(shí)控制多組近端與遠(yuǎn)端連接系統(tǒng)的輸出入接點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散式輸出入控制集成電路，其特征在于，還包括一總線界面電路，與電腦的中央處理單元連接，以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；一中斷控制器，用以執(zhí)行中央處理單元的中斷向量控制；一等待狀態(tài)產(chǎn)生器，用于設(shè)定中央處理單元存取數(shù)據(jù)的等待時(shí)間；一地址解碼器，用于中央處理單元對(duì)所有地址的解碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述近端數(shù)字式輸入/輸出接口，包括一數(shù)字式輸入栓鎖電路，連接數(shù)字式輸入電路，用于對(duì)數(shù)字式數(shù)據(jù)加以栓鎖；一數(shù)字式輸出栓鎖電路，連接一輸出致能電路，可將本集成電路欲輸出的數(shù)字式數(shù)據(jù)加以栓鎖；一輸出致能電路，連接數(shù)字輸出栓鎖電路的輸出端，用以致能輸出信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述遠(yuǎn)端控制輸出入接口包括一控制單元，用以控制遠(yuǎn)端控制輸出入接口中各電路功能；一輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)器，用以檢驗(yàn)輸入數(shù)據(jù)是否有傳輸錯(cuò)誤；一移位暫存器，連接于輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)器的輸出端，用以暫存遠(yuǎn)端傳送的數(shù)據(jù)；一輸出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)產(chǎn)生器，連接于移位暫存器，用以產(chǎn)生遠(yuǎn)端控制輸出入接口所輸出數(shù)據(jù)所需具備的錯(cuò)誤檢測(cè)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路，其特征在于，所述遠(yuǎn)端控制輸出入接口，還包括一輸出栓鎖電路，經(jīng)一多功器連接所述移位暫存器；多工器，將三組信號(hào)多工選擇為單一組信號(hào)；一解多工器，用以將傳送數(shù)據(jù)，解多工為三組信號(hào)；一輸入栓鎖電路，經(jīng)解多工器連接所述移位暫存器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，其實(shí)施被動(dòng)模式時(shí)，還包括一控制單元，用以控制電路功能；一輸入緩沖器，用于緩沖輸入數(shù)據(jù)；一移位寄存器，連接輸入緩沖器的輸出端；一輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)器，連接移位暫存器的輸入端；一輸出栓鎖電路，連接移位暫存器的一輸出端，用以栓鎖輸出數(shù)據(jù)；一輸出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)產(chǎn)生器，連接移位暫存器的一輸出端，用以產(chǎn)生所欲輸出數(shù)據(jù)所需具備的錯(cuò)誤檢測(cè)信息。
全文摘要
一種分散式輸出入控制集成電路,包括:數(shù)個(gè)近端的輸入/輸出接口,用以控制近端電路的輸入/輸出信號(hào),以將遠(yuǎn)端所連接的輸出入裝置作分散式的連接點(diǎn);數(shù)個(gè)遠(yuǎn)端控制輸出入接口,用以執(zhí)行來自總線信號(hào)的數(shù)字信號(hào)的命令,并且把該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期冗余檢測(cè)的編碼格式信號(hào),輸出至遠(yuǎn)端,以配合實(shí)際多接口連接的輸出入接點(diǎn)控制,并依相反的信號(hào)流程,將遠(yuǎn)端輸入的數(shù)字信號(hào)傳送至系統(tǒng)總線;本電路控制簡(jiǎn)易,可有效簡(jiǎn)化輸出入連接線的數(shù)目。
文檔編號(hào)G06F15/76GK1268705SQ9910323
公開日2000年10月4日 申請(qǐng)日期1999年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月29日
發(fā)明者賴振國(guó), 陳文泉, 陳英敏, 何昌祐 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院