一種可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路及方法，具體說是一種面向工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的硬件實(shí)現(xiàn)，用于片上系統(tǒng)級(jí)芯片的可以計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automat1n Process Automat1n面向工業(yè)過程自動(dòng)化的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù))標(biāo)準(zhǔn)是中國工業(yè)無線聯(lián)盟針對(duì)過程自動(dòng)化領(lǐng)域制定的WIA子標(biāo)準(zhǔn)，是基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的用于工業(yè)過程測量、監(jiān)視與控制的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(以下簡稱WIA協(xié)議)。WIA協(xié)議中需要包含大量的定時(shí)需求，如定時(shí)打開接收器、接收超時(shí)超時(shí)定時(shí)、定時(shí)打開發(fā)送器、信道切換定時(shí)等。
[0003]目前一般有兩種方法解決這種大量的定時(shí)需求:一種是采用多個(gè)定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器解決一種定時(shí)問題，這種方法需要依靠大量在定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)的邏輯資源、電源消耗都帶來了消極的影響；另一種方法是采用單一定時(shí)器，在進(jìn)行延時(shí)定時(shí)操作時(shí)，需要處理器讀取當(dāng)前定時(shí)值，然后將延時(shí)值與定時(shí)值相加，再寫回定時(shí)比較值，這又導(dǎo)致了處理器資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述技術(shù)不足，本發(fā)明的目的提供一種面向工業(yè)過程自動(dòng)化的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)協(xié)議實(shí)現(xiàn)，用于片上系統(tǒng)級(jí)芯片的可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路。該電路對(duì)傳統(tǒng)電路包含兩項(xiàng)改進(jìn):第一是增加了延時(shí)計(jì)算電路；第二是支持多路共用模式，可以在一個(gè)定時(shí)器下實(shí)現(xiàn)多路同時(shí)定時(shí)的功能。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:一種可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路，包括定時(shí)器以及與其連接的定時(shí)控制電路；
[0006]所述定時(shí)器用于產(chǎn)生計(jì)數(shù)值，輸入使能信號(hào)，發(fā)送計(jì)數(shù)值至定時(shí)控制電路；
[0007]定時(shí)控制電路用于根據(jù)輸入的延時(shí)信息進(jìn)行鎖存比較，輸出比較結(jié)果。
[0008]所述延時(shí)信息包括延時(shí)值、延時(shí)加載、定時(shí)模式選擇、輸出模式選擇。
[0009]所述定時(shí)控制電路為多個(gè)。
[0010]所述定時(shí)控制電路包括延時(shí)鎖存電路、定時(shí)匹配電路、定時(shí)模式電路、輸出模式選擇電路；所述延時(shí)鎖存電路與定時(shí)匹配電路、定時(shí)模式電路連接，定時(shí)匹配電路與定時(shí)模式電路、輸出模式選擇電路連接。
[0011 ] 所述定時(shí)控制電路的
[0012]延時(shí)鎖存電路用于對(duì)輸入的定時(shí)值和延時(shí)值進(jìn)行求和并鎖存，輸出延時(shí)鎖存值至定時(shí)匹配電路，接收定時(shí)模式電路的鎖存信號(hào)；
[0013]定時(shí)匹配電路用于對(duì)定時(shí)值和延時(shí)鎖存值進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果至輸出模式選擇電路，接收定時(shí)模式電路的使能信號(hào)；
[0014]定時(shí)模式電路用于控制單次定時(shí)模式或周期定時(shí)模式，輸入延時(shí)加載、定時(shí)模式選擇信息，還接收定時(shí)匹配電路的比較結(jié)果，輸出鎖存信號(hào)和比較使能信號(hào)；
[0015]輸出模式選擇電路用于控制產(chǎn)生脈沖或電平方式的輸出，接收輸出模式選擇信息和定時(shí)匹配電路的輸出結(jié)果，產(chǎn)生比較匹配信號(hào)并輸出。
[0016]—種可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器方法，包括以下步驟:
[0017]a.在使能信號(hào)有效時(shí)，定時(shí)器電路工作并連續(xù)輸出計(jì)數(shù)值；
[0018]b.在延時(shí)加載信號(hào)作用下，定時(shí)模式電路生成脈沖的鎖存信號(hào)，并產(chǎn)生比較使能信號(hào)至定時(shí)匹配電路；
[0019]c.延時(shí)鎖存電路接收定時(shí)模式電路的鎖存信號(hào)，并在其有效時(shí)對(duì)定時(shí)值和延時(shí)值進(jìn)行加法求和運(yùn)算并進(jìn)行鎖存，然后輸出延時(shí)鎖存信號(hào)至定時(shí)匹配電路；
[0020]d.定時(shí)匹配電路接收比較使能信號(hào)、延時(shí)鎖存值和定時(shí)值，在比較使能信號(hào)有效時(shí)，對(duì)延時(shí)鎖存值和定時(shí)值進(jìn)行比較，在二者相等時(shí)輸出比較結(jié)果；
[0021]e.當(dāng)定時(shí)模式選擇為單次定時(shí)模式時(shí)，定時(shí)模式電路在接收比較結(jié)果后，禁止輸出比較使能信號(hào)；
[0022]f.模式選擇電路根據(jù)輸出模式選擇，對(duì)比較結(jié)果信號(hào)進(jìn)行直接輸出或鎖存輸出，得到脈沖信號(hào)或電平信號(hào)輸出，完成定時(shí)。
[0023]當(dāng)定時(shí)模式選擇為連續(xù)定時(shí)模式時(shí)，定時(shí)模式電路在接收比較結(jié)果后，繼續(xù)生成鎖存信號(hào)脈沖；輸出模式選擇電路根據(jù)輸出模式選擇，對(duì)比較結(jié)果信號(hào)進(jìn)行直接輸出或鎖存輸出，得到脈沖信號(hào)或電平信號(hào)輸出，完成定時(shí)；然后返回步驟C。
[0024]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0025]1.本發(fā)明電路面向工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的硬件實(shí)現(xiàn)，片上系統(tǒng)級(jí)芯片領(lǐng)域，提供一種可以計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路。
[0026]2.本發(fā)明電路采用單一定時(shí)器，定時(shí)控制電路復(fù)用的結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)使用多個(gè)定時(shí)器的缺點(diǎn)，節(jié)省了邏輯資源。
[0027]3.本發(fā)明電路包括延時(shí)鎖存電路、定時(shí)模式電路等結(jié)構(gòu)，可直接進(jìn)行延時(shí)值計(jì)算，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)需要處理器參與計(jì)算的缺點(diǎn)，減少了處理器資源開銷，也為全硬件實(shí)現(xiàn)協(xié)議提供了方便。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖2是定時(shí)控制電路的結(jié)構(gòu)框圖；
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031]—種可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路，包括定時(shí)器電路和定時(shí)控制電路兩部分組成。其中定時(shí)器電路只需要一個(gè)，定時(shí)控制電路可以包含多個(gè)。
[0032]—種可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路的輸入輸出端口包括:外部輸入端口包括定時(shí)器使能、延時(shí)值、延時(shí)加載、定時(shí)模式選擇、輸出模式選擇，輸出端口包括比較匹配。其中定時(shí)器使能端口只有I個(gè)；延時(shí)值、延時(shí)加載、定時(shí)模式選擇、輸出模式選擇和比較匹配端口構(gòu)成一組，當(dāng)包含多個(gè)定時(shí)控制電路時(shí)，可包含多組延時(shí)值、延時(shí)加載、定時(shí)模式選擇、輸出模式選擇和比較匹配端口。
[0033]定時(shí)器電路是在使能信號(hào)的控制下，提供計(jì)數(shù)值輸出。該計(jì)數(shù)值可穩(wěn)定、遞增、在滿足定時(shí)長度前提下周期性計(jì)時(shí)。該計(jì)數(shù)值可為后續(xù)電路提供時(shí)間參考，用于產(chǎn)生定時(shí)比較中斷。在本發(fā)明專利所述的一種可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路中，所有的定時(shí)控制電路的定時(shí)值端口均由定時(shí)器電路的計(jì)數(shù)值端口接入，即定時(shí)器電路是唯一的。
[0034]定時(shí)控制電路的功能包括定時(shí)模式控制、延時(shí)鎖存、定時(shí)匹配、輸出模式控制等。定時(shí)控制電路的定時(shí)模式支持周期性定時(shí)和單次定時(shí)兩種模式。定時(shí)控制電路的延時(shí)鎖存是指在鎖存信號(hào)的作用下對(duì)當(dāng)前的定時(shí)器電路的計(jì)時(shí)值和外部輸入的延時(shí)值進(jìn)行加法求和，并將求加結(jié)果鎖存在寄存器中。定時(shí)控制電路的定時(shí)匹配是指對(duì)延時(shí)鎖存的值與定時(shí)器電路的計(jì)時(shí)值進(jìn)行比較，生成比較匹配信號(hào)。定時(shí)控制電路的輸出模式控制支持電平輸出模式和邊沿輸出模式兩種模式。在本發(fā)明專利所述的一種可以自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器電路中，定時(shí)控制電路不是唯一的，可以包含多個(gè)定時(shí)控制電路。每個(gè)定時(shí)控制電路可以完成一路定時(shí)器的功能，可以由多個(gè)定時(shí)控制電路實(shí)現(xiàn)多路定時(shí)器的功能。
[0035]單次定時(shí)模式是指定時(shí)器只完成一次定時(shí)操作，產(chǎn)生單次的比較匹配信號(hào)；周期定時(shí)模式是指連續(xù)生成定時(shí)操作，產(chǎn)生周期性的比較匹配信號(hào)。
[0036]本發(fā)明電路的原理描述如下:
[0037]所述定時(shí)器電路為累加型定時(shí)器，包含使能控制。在使能控制有效時(shí)，可連續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)發(fā)生溢出時(shí)，從O開始重新計(jì)數(shù)。
[0038]定時(shí)控制電路的作用是實(shí)現(xiàn)一組自動(dòng)計(jì)算延時(shí)的定時(shí)器。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的功能需求，可以由多個(gè)定時(shí)控制電路。
[0039]所述定時(shí)控制電路由四部分電路組成，分別為延時(shí)鎖存電路、定時(shí)匹配電路、定時(shí)模式電路和輸出模式選擇電路。
[0040]所述定時(shí)控制電路中的延時(shí)鎖存電路的作用是計(jì)算下一個(gè)延時(shí)比較值并進(jìn)行鎖存。
[0041 ] 定時(shí)控制電路中的定時(shí)匹配電路的作用是在使能信號(hào)的控制下，比較當(dāng)前的定時(shí)值與鎖存延時(shí)信號(hào)，當(dāng)二者相等時(shí)生成指示信號(hào)。
[0042]定時(shí)控制電路中的定時(shí)模式電路有兩個(gè)作用:一是實(shí)現(xiàn)定時(shí)模式選擇控制，可實(shí)現(xiàn)單次延時(shí)定時(shí)和周期性延時(shí)定時(shí)；另一個(gè)是實(shí)現(xiàn)延時(shí)加載控制，包括對(duì)兩種定時(shí)模式的支持。
[0043]定時(shí)控制電路中的輸出模式選擇電路的作用是根據(jù)需要，可以生成脈沖輸出比較匹配信號(hào)或電平輸出比較匹配信號(hào)兩種模式。
[0044]本發(fā)明的定時(shí)器控制方法包含以下步驟:
[0045]a.在使能信號(hào)有效時(shí)，定時(shí)器電路工作并連續(xù)輸出計(jì)數(shù)值；
[0046]b.在延時(shí)加載信號(hào)作用下，定時(shí)模式電路生成脈沖的鎖存信號(hào)，并產(chǎn)生比較使能信號(hào)至定時(shí)匹配電路；
[0047]c.延時(shí)鎖存電路接收定時(shí)模式電路的鎖存信號(hào)，并在其有效時(shí)對(duì)定時(shí)值和延時(shí)值進(jìn)行加法求和運(yùn)算并進(jìn)行鎖存，然后輸出延時(shí)鎖存信號(hào)至定時(shí)匹配電路；
[0048]d.定時(shí)匹配電路接收比較使能信號(hào)、延時(shí)鎖存值和定時(shí)值，在比較使能信號(hào)有效時(shí)，對(duì)延時(shí)鎖存值和定時(shí)值進(jìn)行比較，在二者相等時(shí)輸出比較結(jié)果；
[0049]e.當(dāng)定時(shí)模式選擇為單次定時(shí)模式時(shí)，定時(shí)模式電路在接收比較結(jié)果后，禁止輸