【爱集微点评】中科芯的微控制器专利，通过设计一种应用于微控制器的输入/输出阻抗可配置的GPIO口电路结构，使其可以拓展通用GPIO口的功能，为微控制器芯片外围的硬件电路设计以及软件调试提供更多的选择，同时也能降低整个硬件系统的成本。
集微网消息，近日中科芯自研车用高性能微控制器芯片通过国际行业标准可靠性测试，这意味着国内汽车芯片产业链自主供应和创新能力逐渐加强。
集成电路领域，微控制器是一个很重要的门类，应用遍布多个领域。微控制器的具体应用中，在GPIO口输入或者输出端往往需要串接一定阻抗的电阻，然而目前市场上的微控制器的GPIO都无法在芯片内部配置输入输出阻抗。因此在设计硬件板卡的时候，就需要在芯片外围添加所需要的电阻。不仅增加了物料成本，而且还增加了布板面积和布板难度从而影响开发效率。同时，也在一定程度上使得开发周期变长。
为此，中科芯于2022年4月19日申请了一项名为“一种微控制器中输入/输出阻抗可配置的GPIO口电路结构”的发明专利（申请号：202210408867.5），申请人为中科芯集成电路有限公司。
图1 一般GPIO口电路结构示意图
本发明提供了一种应用于微控制器的输入/输出阻抗可配置的GPIO口电路结构，包括一般GPIO口电路和I/O口节点，其中一般GPIO口电路的结构如图1所示，包括输出控制模块、斯密特触发器、PMOS管、NMOS管、上拉电阻、下拉电阻、开关Su、开关Sd、ESD上管和ESD下管。其中，ESD上管的正极和ESD下管的负极相连；开关Su的一端连接在ESD上管的正极和ESD下管的负极之间，另一端通过上拉电阻接VCC；开关Sd的一端连接在ESD上管的正极和ESD下管的负极之间，另一端通过下拉电阻接VSS；斯密特触发器的输入端连接在ESD上管的正极和ESD下管的负极之间，输出端输出数字信号；PMOS管、NMOS管的栅端均连接输出控制模块。
图2 微控制器中输入/输出阻抗可配置的GPIO口电路结构示意图
图2为本发明提出的一种应用于微控制器的输入/输出阻抗可配置的GPIO口电路结构，主要包括一般GPIO口电路1、开关阵列2(包括开关S0～Sn)、电阻阵列3(包括电阻R1～Rn)、I/O口节点4；一排开关阵列2和一排电阻阵列3设置在一般GPIO口电路1和I/O口节点4之间。
对于微控制器芯片的设计，其中GPIO口的设计是一个很重要的模块，一般的GPIO口都会设计很多种模式，不同的模式通过微控制器内部的寄存器来进行配置。比如GPIO口可以配置成上拉或者下拉，可以配置成输入或者输出，其中输入还可以配置成数字输入或者模拟输入等等。本发明中，在一般GPIO口电路基础上增加一排开关阵列以及一排电阻阵列。其中开关阵列中的开关可以由寄存器进行配置，通过打开或关闭不同的开关，在一般GPIO口电路和I/O口节点之间通路上便会串接不同阻值的电阻。假设电阻阵列中的所有电阻R1～Rn都相等，阻值记为R，所述开关阵列中的开关同一时刻保证只有一个开关导通，记某一时刻导通的开关为Sx，其中0≤x≤n。由图2所示电路结构示意图可以得到，此刻在一般GPIO口电路和所述I/O口节点之间通路上串接的电阻阻值等于x*R。由此便可以实现输入或者输出阻抗可以配置的目的。
简而言之, 中科芯的微控制器专利，通过设计一种应用于微控制器的输入/输出阻抗可配置的GPIO口电路结构，使其可以拓展通用GPIO口的功能，为微控制器芯片外围的硬件电路设计以及软件调试提供更多的选择，同时也能降低整个硬件系统的成本。
秉承“聚天下英才而用之”的人才理念，中科芯广纳各界人才，曾研制了我国首块超大规模集成电路，凭借在人才和科技创新上的投入，使得中科芯不断提升核心竞争力，为国家微电子事业做出更多的突出贡献。
