一种通过芯片电源引脚通信的方法以及芯片和系统转让专利
申请号 : CN202011435737.8
文献号 : CN112233717B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 吴义和
申请人 : 苏州纳芯微电子股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种通过芯片电源引脚通信的方法,其特征在于,包括步骤:步骤a:调制芯片电源引脚的电源输出电压,使电源输出电压在芯片允许的范围内持续变动产生相对高低电平,所述高低电平作为芯片外部与芯片内部通信的信号载波;
步骤b:芯片内部用固定频率的OSC沿采集电平并计数,计数器数值的位数比例作为通信数据0或1的判断;将所述芯片电源引脚的电压信号与参考电平比较;将高于参考电平的信号转换为高电平信号,将低于所述参考电平的信号转换为低电平信号,以形成数字信号;
使用振荡信号采集连续固定长度的数字信号;当所述固定长度的数字信号的高低电平长度比满足第一条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据0;当所述数字信号的高低电平长度比满足第二条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据1;所述第一条件为低电平信号长度为高电平信号长度的两倍,所述第二条件为高电平信号长度为低电平信号长度的两倍;
步骤c:芯片内部处理多个比特位数据加结束位,共同作为通信数据包,所述数据包包括被用于判断是否需要存储通信数据的设备码;按照先后顺序存储所述比特位数据0或1组合形成通信数据包;所述通信数据包还包括地址码、数据码、结束位;判断所述高低电平长度比是否异常;判断所述设备码是否异常;判断所述地址码是否异常;判断所述通信数据包的长度是否异常;判断通信数据包是否存在结束位;如果所述判断步骤中任一项出现结果异常或不存在结束位,则认为通信失败并清除异常信号。
2.一种通过电源引脚通信的芯片,包括:电源引脚和输出引脚;
与所述输出引脚连接的输出电路;
与所述输出电路连接用于调整输出参数的逻辑电路;
与所述逻辑电路连接的振荡电路;
其特征在于,还包括与所述电源引脚连接的比较器,所述比较器的输出端与逻辑电路连接;
所述逻辑电路根据所述振荡电路产生的振荡信号,采集固定长度的所述比较器输出的数字信号,并根据比较器输出的数字信号的高低电平长度比,转换为与之对应的比特位数据;芯片内部用固定频率的OSC沿采集电平并计数,计数器数值的位数比例作为通信数据0或1的判断;将所述芯片电源引脚的电压信号与参考电平比较;将高于参考电平的信号转换为高电平信号,将低于所述参考电平的信号转换为低电平信号,以形成数字信号;使用振荡信号采集连续固定长度的数字信号;当所述固定长度的数字信号的高低电平长度比满足第一条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据0;当所述数字信号的高低电平长度比满足第二条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据1;所述第一条件为低电平信号长度为高电平信号长度的两倍,所述第二条件为高电平信号长度为低电平信号长度的两倍;逻辑电路按照时序将多个所述比特位数据存储在寄存器中形成通信数据包,所述数据包包括被用于判断是否需要存储通信数据的设备码,所述逻辑电路根据设备码判断是否需要存储通信数据;多个比特位数据加结束位,共同作为通信数据包,所述数据包包括被用于判断是否需要存储通信数据的设备码;按照先后顺序存储所述比特位数据0或1组合形成通信数据包;所述通信数据包还包括地址码、数据码、结束位;判断所述高低电平长度比是否异常;判断所述设备码是否异常;判断所述地址码是否异常;判断所述通信数据包的长度是否异常;判断通信数据包是否存在结束位;如果所述判断步骤中任一项出现结果异常或不存在结束位,则认为通信失败并清除异常信号。
3.根据权利要求2所述的一种通过电源引脚通信的芯片,其特征在于,所述逻辑电路在振荡信号的上升沿或下降沿连续采集m次比较器输出的数字信号;m次采集中包含n次低电平信号和k次高电平信号,其中n/k=2时,逻辑电路将m次采集结果转换为比特位数据0,k/n=
2时,逻辑电路将m次采集结果转换为比特位数据1,其中,m、n、k均为正整数。
4.根据权利要求3所述的一种通过电源引脚通信的芯片,其特征在于, m=10,n=7,k=3;
n/k或k/n的结果为向下取整值。
5.根据权利要求2所述的一种通过电源引脚通信的芯片,其特征在于,还包括与所述电源引脚以及输出电路连接的LDO电路。
6.根据权利要求2‑5任一项所述的一种通过电源引脚通信的芯片,其特征在于,所述芯片封装后只有电源引脚是输入引脚,所述芯片为基准芯片、电压监测芯片、开关霍尔芯片、线性霍尔芯片、LDO芯片或恒流芯片。
7.一种通过芯片电源引脚通信的系统,包括,如权利要求2所述的通过电源引脚通信的芯片;
为所述芯片供电的电源,电源的输出端与芯片的电源引脚连接;
所述电源输出端的输出电压经过调制,使电源电压在芯片允许的范围内持续变动产生相对高低电平,所述高低电平作为通信信号载波。
8.根据权利要求7所述的一种通过芯片电源引脚通信的系统,其特征在于,所述电源还包括反馈端口,该反馈端口采集芯片的输出端口的输出信号;所述电源包括逻辑电路,该逻辑电路根据所述输出信号判断是否通信成功;若通信失败则通过所述电源输出端重新发送通信数据包。
9.根据权利要求7或8所述的一种通过芯片电源引脚通信的系统,其特征在于,所述电源包括数字可编程电源、稳压电源或数模转换与运放缓冲耦合的电路。
说明书 :
一种通过芯片电源引脚通信的方法以及芯片和系统
技术领域
背景技术
般的做法是外部预留通信引脚,内部预留efuse或者eeprom,控制和调节相应的参数值。
尔芯片、线性霍尔芯片、LDO、恒流类芯片等等。这些类型的芯片在封装后只有电源脚是输入
脚,封装后可能会产生输出误差,如果不通过通信修正,就很难修改输出偏差的参数。
发明内容
平的信号转换为高电平信号,将低于所述参考电平的信号转换为低电平信号,以形成数字
信号;使用振荡信号采集连续固定长度的数字信号;当所述固定长度的数字信号的高低电
平长度比满足第一条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据0;当所述数字信号的
高低电平长度比满足第二条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据1;所述第一条
件为低电平信号长度为高电平信号长度的两倍,所述第二条件为高电平信号长度为低电平
信号长度的两倍;
或1组合形成通信数据包;所述通信数据包还包括地址码、数据码、结束位;判断所述高低电
平长度比是否异常;判断所述设备码是否异常;判断所述地址码是否异常;判断所述通信数
据包的长度是否异常;判断通信数据包是否存在结束位;如果所述判断步骤中任一项出现
结果异常或不存在结束位,则认为通信失败并清除异常信号。
位数据;芯片内部用固定频率的OSC沿采集电平并计数,计数器数值的位数比例作为通信数
据0或1的判断;将所述芯片电源引脚的电压信号与参考电平比较;将高于参考电平的信号
转换为高电平信号,将低于所述参考电平的信号转换为低电平信号,以形成数字信号;使用
振荡信号采集连续固定长度的数字信号;当所述固定长度的数字信号的高低电平长度比满
足第一条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据0;当所述数字信号的高低电平长
度比满足第二条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据1;所述第一条件为低电平
信号长度为高电平信号长度的两倍,所述第二条件为高电平信号长度为低电平信号长度的
两倍;逻辑电路按照时序将多个所述比特位数据存储在寄存器中形成通信数据包,所述数
据包包括被用于判断是否需要存储通信数据的设备码,所述逻辑电路根据设备码判断是否
需要存储通信数据;多个比特位数据加结束位,共同作为通信数据包,所述数据包包括被用
于判断是否需要存储通信数据的设备码;按照先后顺序存储所述比特位数据0或1组合形成
通信数据包;所述通信数据包还包括地址码、数据码、结束位;判断所述高低电平长度比是
否异常;判断所述设备码是否异常;判断所述地址码是否异常;判断所述通信数据包的长度
是否异常;判断通信数据包是否存在结束位;如果所述判断步骤中任一项出现结果异常或
不存在结束位,则认为通信失败并清除异常信号。
其中n/k=2时,逻辑电路将m次采集结果转换为比特位数据0,k/n=2时,逻辑电路将m次采集
结果转换为比特位数据1,其中,m、n、k均为正整数。
片。
断是否通信成功;若通信失败则通过所述电源输出端重新发送通信数据包。
附图说明
具体实施方式
明的保护范围内。
码分时复用电源线与多个芯片通信。
内部的电源引脚VCC(参照图2)连接。所述电源100的输出电压经过调制,使电源100电压在
芯片200允许的范围内持续变动产生相对高低电平,所述高低电平作为通信信号载波。
出。由于电源100输出的电压始终保持在芯片的工作范围,所述电源100既能够实现供电还
能够实现传输信号的作用,也就实现了通过单线传输信号给芯片200。本领域技术人员可适
当选择电源100实现调制输出电压的功能,电源100包括数字可编程电源、稳压电源,还可以
是数模转换电路与运放缓冲电路的耦合电路。
出端口OUT的输出信号;所述电源100包括逻辑电路,该逻辑电路所述芯片输出信号200判断
是否通信成功;若通信失败则通过所述电源输出端重新发送通信数据包。芯片输出信号包
括但不限于电压信号或电流信号。
GND。
Logic的第二输入端与振荡电路OSC的输出端连接,逻辑电路Logic的输出端与输出电路
Other的第一输入端连接。同时所述振荡电路OSC的输出端与所述输出电路Other的第二输
入端连接,所述振荡电路同时为逻辑电路Logic和输出电路Other提供参考时钟。
路Other的基本构成为efuse与放大器、PMOS和分压电阻的耦合结构。又例如在开关霍尔芯
片中输出电路Other的基本构成为efuse与hall、比较器和分压电阻的耦合结构。再例如在
基准类IC中输出电路的基本构成为efuse与分压电阻、滤波器和施密特触发器的耦合结构。
总之输出电路Other只负责按照输出参数调整输出信号,但不参与接收通过电源100引脚发
送数据包的过程。
端与电源引脚VCC连接,输出端连接所述输出电路的第三输入端。
电路Logic将所述高低电平信号转换为通信数据包,逻辑电路Logic在通信成功后将数据包
中的输出参数写入输出电路中从而完成参数修改过程。
电平作为通信信号载波;步骤b.采集固定长度的芯片电源引脚的电压信号,按照高电平与
低电平的长度比转换为与之对应的比特位数据;步骤c.组合所述多个比特位数据为通信数
据包。
系表示比特位数据。在图3中10个时钟周期长度内所述高电平长度为3个时钟周期,所述低
电平长度为7个时钟周期表示比特位数据0;如果所述高电平长度为7个时钟周期,所述低电
平长度为3个时钟周期则表示比特位数据1。所述电源100在发送一个字节的数据会产生80
个时钟周期长度的电平信号,如果一个通信数据包由四个字节构成则需要320个时钟周期
长度的电平信号。发送完毕后使用固定的低电平信号STOP表示停止发送。需要注意的是表
示0或1的高低电平组合所占用的时钟周期数量可随着参考时钟的变化,例如图3中震荡电
路时钟频率为1kHZ,如果时钟频率为1MHZ,那么发送一个字节的数据会产生8000个时钟周
期长度的电平信号。但无论如何电平信号的绝对时间长度不会因参考时钟不同发生变化。
器Cmp的第二输入端ref选择的参考电平为所述高电平H和低电平L的平均值ref=(H+L)/2。
所述电源引脚VCC的电平高于参考电平ref时比较器Cmp输出高电平信号T,所述电源引脚
VCC的电平L低于参考电平ref时比较器Cmp输出低电平S信号。即比较器Cmp将所述电源信号
转换为数字信号;比较器Cmp输出的数字信号与电源输出端的电压信号同步跳变,即所述电
压信号由H变为L时,所述比较器输出信号由高电平T变为低电平S;即所述电压信号由L变为
H时,所述比较器输出信号由高电平S变为低电平T。
CMP输出的数字信号的高低电平长度比,转换为与之对应的比特位数据。当所述固定长度的
数字信号的高低电平长度比满足第一条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位数据0;
当所述数字信号的高低电平长度比满足第二条件时,该固定长度的数字信号转换为比特位
数据1。
路将m次采集结果转换为比特位数据0,k/n满足第二条件时逻辑电路将m次采集结果转换为
比特位数据1;逻辑电路按照时序将多个所述比特位数据存储在寄存器中形成通信数据包,
其中,m、n、k均为正整数。
率。
度n的两倍。如图3中所示,所述m=10,n=7,k=3时,n/k的取整值为2,所述信号代表比特位数
据0;所述n=3,k=7时,k/n的取整值为2,所述信号代表比特位数据1,n/k或k/n的结果为向下
取整值。如果逻辑电路Logic采集的m次信号不满足上述第一条件或第二条件,那么说明信
号在传输过程中损失或受到干扰。显然所述n与k的比值关系不是固定的本领域技术人员还
可以根据需求调整所述m、n、k的值,例如m=12,n=8,k=4代表比特数据0;m=12,n=4,k=8代表
比特数据1。
中涉及的验证过程。
否相等判断设备码是否异常步骤;步骤g.判断地址码是否异常,所述地址码预植在逻辑电
路Logic中,逻辑电路Logic通过比较两者是否相等判断地址码是否异常步骤;h.判断所述
通信数据包的长度是否异常,所述数据包长度为设备码与地址码和数据码的总和,逻辑电
路验证该总和是否与预定长度相等如果两者不相等则认为数据包长度异常;步骤i判断是
否存在结束位异常。
述步骤e至步骤i不存在异常则认为通信成功,逻辑电路Logic将通信数据写入输出电路
other,使得输出信号能够获得校准。
达到预期参数则通信流程通过分支R返回步骤a,重新发送通信数据。
据设备码判断是否需要存储通信数据。通过所述设备码同一个电源100可通过同一电源线
分时与多个不同的设备通信,所述地址码可用于逻辑电路Logic内部寻址,所述数据码表示
用于修正芯片输出的输出参数。根据不同类型的芯片所述数据码所表示的校准的内容也不
同,数据码通过逻辑电路写入到输出电路other的efuse等存储器电路中。
制输出5.0或6.0V,给霍尔IC提供电源。如果需要对开关霍尔IC的磁场检测值做精确修调,
以5.5V为高低电平判断阈值,通过比较器把低于5.5V的电压转化为低电平,把高于5.5V的
电压转化为高电平。内部振荡电路为1kHz,以振荡信号的连续10个上升沿采集高低电平信
号,如果前3个上升沿采集为高电平信号,后7个上升沿采集为低电平信号,则此10个脉冲周
期为比特位数据0(bit0)。如果前7个上升沿采集为高电平信号,后3个上升沿采集为低电平
信号,则此10个脉冲周期为比特位数据1(bit1)。连续4个bit作为设备码,再连续4个bit作
为地址码,再连续8个bit 作为数据码,最后保持低于5.5V为结束位。通信成功后即修改了
开关霍尔IC对磁场强度的检测点。
5.0或6.0V电压,给LED驱动IC提供电源。如果需要对LED驱动的电流值需要精确修调,以
5.5V为高低电平判断阈值,通过比较器把5.0V转化为低电平信号,把6.0V转化为高电平信
号。内部振荡器为1kHz,以振荡信号的连续10个上升沿采集高低电平的信号,如果前3个上
升沿采集为高电平信号,后7个上升沿采集低电平信号,则此10个脉冲周期为比特位数据0
(bit0)。如果前7个上升沿采集为高电平信号,后3个上升沿采集为低电平信号,则此10个脉
冲周期为比特位数据1(bit1)。连续4个bit作为地址码,再连续8个bit 作为数据码,最后保
持低于5.5V为结束位。通信成功后即修改了LED驱动的恒流值。
然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同
替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案
的精神和范围。