启动引脚配置电路、控制系统及医疗设备的制作方法

1.本实用新型涉及电路设计的优化，特别涉及应用于微处理器的引脚配置或优化。


背景技术：

2.目前常用的微处理器芯片，例如数字信号处理器(dsp)及现场可编程逻辑门列阵(fpga)等，使用专用的启动引脚(boot io)，用于不同的软件启动模式选择。但通常情况下，微控制芯片提供了专用的硬件配置管脚和通用型输入输出(general-purpose input/output-gpio)管脚资源和数量是有限的。
3.通常为避开专用的启动引脚的复用，例如选用具有spi/i2c接口的芯片实现普遍gpio引脚资源的扩展，增加硬件设计成本、软件代码工作量；或者使用例如跳线、拨码开关等进行手动配置，但手动配置有灵活性、可扩展性差的缺点，同时给生产和测试带来诸多不便。故在gpio引脚资源有限的情形下，在出于不增加硬件和软件设计成本的考虑下，如何灵活复用启动引脚，以实现gpio和专用的启动引脚的自动配置，是需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开一方面提出了一种不借助于软件实现启动引脚的自动配置的启动引脚配置电路，该启动引脚配置电路至少与微处理器的启动引脚连接，并用于对启动引脚进行自动配置，包括：定时器，设置为接收由一复位开关的操作产生的第一电平脉冲信号，并触发能够配置时间窗口的第二电平脉冲信号；以及缓冲器，设置为接收第二电平脉冲信号，并配置为根据第二电平脉冲信号的状态向启动引脚输出高阻抗或被使能，其中，处于时间窗口的第二电平脉冲信号根据缓冲器的使能条件而具有能够配置极性的脉冲信号。
5.本公开的另一个方面提供了一种控制系统，该控制系统包括如前所述的启动引脚配置电路，配置为至少与微处理器的启动引脚连接，并用于对启动引脚进行自动配置。
6.本公开的另一个方面提供了一种医疗设备，该医疗设备包括如前所述的启动引脚配置电路。
7.本公开所提供的一个或多个实施例的启动引脚配置电路、控制系统及医疗设备，由于启动引脚配置电路通过监督器监测一复位开关的动作或压降以产生第一电平脉冲信号指示控制系统进入复位状态，并应用定时器产生一个可配置时间窗口的具有极性的第二电平脉冲信号，使缓冲器根据第二电平脉冲信号的状态输出高阻抗或被使能，微处理器缓冲器与微处理器的启动引脚连接，对应于缓冲器输出高阻抗启动引脚启动模式选择功能，使微处理器进入初始化；或对应于缓冲器被使能，微处理器可根据寄存器配置，启动引脚可复用为gpio，因此该启动引脚配置电路实现启动引脚的功能扩展可基于硬件的配置而无需软件开发，且无需拨码开关、跳线等手动配置，提高控制系统开发的灵活性，提高生产、测试等效率，降低硬件、软件的开发成本。
附图说明
8.下面将通过参照附图详细描述本公开的实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：
9.图1为示出根据一个示例性实施例的启动引脚配置电路的功能结构示意图；
10.图2为示出根据一个示例性实施例的启动引脚配置电路的第一电平脉冲信号、第二电平脉冲信号以及缓冲器输出信号的时序示意图。
11.其中，附图标记如下：
12.10：控制系统
13.12：微处理器
14.122：启动引脚
15.100：启动引脚配置电路
16.102：定时器
17.104，104’：缓冲器
18.1041：缓冲器输出信号
19.106：监督器
20.108：上、下拉电阻
21.110：复位开关
22.112：第一电平脉冲信号
23.1121：上升沿
24.114：第二电平脉冲信号
25.t
rp
：复位脉冲信号的时间宽度
26.t
out
：时间窗口
27.high-z：高阻抗
具体实施方式
28.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
29.在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
30.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
31.在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
32.微处理器(microcontroller-mcu)包括一个或多个计算处理单元以及存储器和可编程的输入/输出等周边设备。
33.监督器(supervisor)或监督电路(supervisory circuit)是一种用于监测一种或几种(系统)参数的电子电路，例如应用于供电或微处理器时，所涉系统必须在特定的限定
条件中工作，并在参数超出范围或产生危险情形下采取适当的操作。监督器可以诸如：电池监测、供电监测、供电监督电路或复位电路等。常见的监督器包括：max6703系列芯片等。
34.定时器包括一种单稳态定时电路或单稳态多振荡器，还可称为单次计时电路(one-shot)或单稳态触发电路(monoflop)等，是一种时序逻辑电子电路用于产生脉冲信号输出。当定时器被触发后，会产生一个预定义的脉冲信号，然后定时器回到稳定状态并在下一次触发前不再提供输出(脉冲信号)。常见的单稳态定时电路包括：ltc6993系列芯片等。
35.缓冲器或数字缓冲器(电压缓冲器)是一种用作将输入隔离于输出的电子电路元件，提供与输入电压相同或无电压。为此，缓冲器可以具有一个输入高阻抗(high-z)，一个具有(电压)缓冲器的电路通常应其高阻抗而产生较小的电流，以起到屏障作用。
36.通用型输入输出(gpio)是一种在集成电路或电子电路板上不受指定功能的数字信号管脚/引脚，可以被用作输入或输出，或兼输入、输出。gpio可以由用户自定义，但gpio引脚的资源通常是有限的。
37.根据本公开实施例的一个方面提供了一种启动引脚配置电路，启发于应用例如单稳态定时电路仅在触发时生成一个预定义的脉冲信号，应用微处理器的启动引脚的状态选择进入初始化或借助于微处理器的寄存器配置使启动引脚复用为gpio功能的引脚，从而可以在无需软件工作或增加如拨码开关、跳线等手动配置以实现启动引脚的自动配置，并解决gpio引脚资源有限的问题。下面结合附图详细描述本公开的示例性实施例。
38.参看图1示出了根据本公开实施例的启动引脚配置电路的功能结构示意图。
39.如图1所示，启动引脚配置电路100包括：定时器102，设置为接收第一电平脉冲信号112，并触发能够配置时间窗口t
out
的第二电平脉冲信号114；以及缓冲器104，设置为接收第二电平脉冲信号114，并配置为根据第二电平脉冲信号114的状态向启动引脚122输出高阻抗或被使能，其中，第二电平脉冲信号114可根据缓冲器104的使能条件而具有能够配置极性的脉冲信号。在此，定时器102可以为单稳态定时电路。根据一些示出的实施例，启动引脚配置电路100还包括：监督器106，设置为至少接收一复位开关110操作信号，以相应产生第一电平脉冲信号112。
40.在此，需对第二电平脉冲信号114具有能够配置极性进行说明，即第二电平脉冲信号114能够配置极性极性是指根据不同的缓冲器104的使能条件可在时间窗口t
out
对应输出低电平脉冲信号或高电平脉冲信号。例如若缓冲器104接收低电平脉冲信号而使能，则该缓冲器104在接收高电平脉冲信号时输出高阻抗；若缓冲器104’接收高电平脉冲使能，则该缓冲器104’在接收低电平脉冲信号时输出高阻抗。
41.根据一些实施例的启动引脚配置电路100，监督器106在接收到复位开关110被触发时或者监测到供电电压v
cc
压降，监督器106产生第一电平脉冲信号112为低电平的脉冲信号，在第一电平脉冲信号112出现上升沿1121，触发定时器102产生第二电平脉冲信号114；或监督器106在接收到复位开关110被触发时，且监督器106配置为产生第一电平脉冲信号112为高电平的脉冲信号，在第一电平脉冲信号112的下降沿，触发定时器102产生第二电平脉冲信号114。
42.图2为示出根据一个示例性实施例的启动引脚配置电路的第一电平脉冲信号、第二电平脉冲信号以及缓冲器输出信号的时序示意图。
43.如图2所示，分别示出了监督器106根据操作复位开关110所产生的第一电平脉冲
信号112、定时器102根据接收的第一电平脉冲信号112的状态触发的第二电平脉冲信号114以及由缓冲器104根据第二电平脉冲信号114的极性而产生的缓冲器输出信号1041。例如当按下一个手动复位开关110或监测到(系统的)供电电压v
cc
电压跌落时，监督器106可以产生的第一电平脉冲信号112包括一个低电平的复位脉冲信号的时间宽度t
rp
，相关系统可以进入复位状态，例如该复位脉冲信号可由一微处理器的复位引脚所接收。
44.在此，以型号为max6703的监督器106为例，可以保证稳定输出大于等于140ms的低电平的复位脉冲信号的时间宽度t
rp
，并在约140ms的复位脉冲信号的时间宽度t
rp
后第一电平脉冲信号可以出现如上升沿(或下降沿)。该时间宽度t
rp
(140ms)可用于系统外围不同上电时序要求，以确保系统稳定运行。
45.根据一些示例性实施例的启动引脚配置电路100，如图2所示，考虑到前述定时器102产生的第二电平脉冲信号114根据缓冲器104的高、低电平的使能条件确定其极性，即当缓冲器104的使能条件为低电平脉冲使能，定时器102配置为在接收到第一电平脉冲信号112的上升沿1121或下降沿时，触发定时器102产生的第二电平脉冲信号114在时间窗口t
out
内为高电平的脉冲信号，使缓冲器104向启动引脚122输出高阻抗high-z，在此，极性可记为0(pol＝0)；当缓冲器104’的使能条件为高电平脉冲信号使能，定时器102配置为在接收到第一电平脉冲信号112的上升沿或下降沿时，触发定时器102产生的第二电平脉冲信号114在时间窗口t
out
内为低电平的脉冲信号，使缓冲器104’向启动引脚输出高阻抗high-z，则极性可记为1(pol＝1)。
46.根据一些示例性实施例的启动引脚配置电路100，第二电平脉冲信号114的时间窗口t
out
可以由分频系数和定时器102的配置电阻r
set
(未示出)确定，其中，分频系数n
div
由定时器102分频引脚上的分压电压v
div
和定时器102(或系统的)的供电电压v
cc
的比例关系确定。
47.t
out
＝n
div
*r
set
*1μs/50kω，n
div
＝1，8，64，
…
，2
21
ꢀꢀ
(1)；
48.表1为示出根据一个示例性实施例的分频系数n
div
以及定时器分频引脚上的分压v
div
和其供电电压v
cc
的比例关系的表格。
49.[0050][0051]
表1
[0052]
如表1所示，第二电平脉冲信号114的时间窗口t
out
可以通过将表格一栏中的对应数值代入(1)式中予以配置。
[0053]
根据一些示例性实施例的启动引脚配置电路100，缓冲器104在接收处于时间窗口t
out
的第二电平脉冲信号114，缓冲器104处于无效状态并输出高阻抗，启动引脚122用作启动模式选择功能。
[0054]
根据一些示例性实施例的启动引脚配置电路100，缓冲器104在接收第二电平脉冲信号114，且经过时间窗口t
out
后，缓冲器104被使能，缓冲器104则输出同相输入信号。
[0055]
根据本公开的另一个实施例，如图1所示，提供了一种控制系统10包括：微处理器12，以及该控制系统10包括如前所述的启动引脚配置电路100，配置为至少与微处理器12的启动引脚122连接，并用于对启动引脚122进行自动配置。
[0056]
根据一些示例性实施例的控制系统10，如图2所示，缓冲器104在接收处于时间窗口t
out
的第二电平脉冲信号114，缓冲器104处于无效状态并输出高阻抗，启动引脚122用作启动模式选择功能，微处理器12配置为进入初始化。例如当按下手动复位开关110或监督器106检测到控制系统10供电电压v
cc
的电压跌落，监督器106产生的第一电平脉冲信号112可以包括一个低电平的复位脉冲信号的时间宽度t
rp
，控制系统10进入复位状态，并在低电平的复位脉冲信号的时间宽度t
rp
的上升沿1121触发定时器102产生一个可配置时间窗口t
out
的第二电平脉冲信号114，在该时间窗口t
out
，缓冲器104处于无效状态，并输出高阻抗，启动
引脚122会根据外围上、下拉电阻108用作启动模式选择功能，微处理器12可以根据启动引脚122(boot io)的状态选择进入初始化，例如选择对应的初始化模式，对应于内部闪存或外部闪存的配置等。例如，若启动引脚122连接上拉电阻，则微处理器12根据启动引脚122处接收的高电平(脉冲)信号进入初始化；若启动引脚122连接下拉电阻，则微处理器12根据启动引脚122处接收的低电平(脉冲)信号进入初始化。
[0057]
根据一些示例性实施例的控制系统10，缓冲器104在接收第二电平脉冲信号114，且经过时间窗口t
out
后，缓冲器104被使能，微处理器10配置为在初始化后根据寄存器配置，使启动引脚122复用作通用型输入输出(gpio)引脚。
[0058]
根据本公开的另一个实施例，提供了一种医疗设备，该医疗设备包括如ct、mri等设备中的扫描床，该扫描床的驱动可以由控制系统进行控制，该控制系统可以包括如前所述的启动引脚配置电路。在此，医疗设备还例如是血管造影机、x射线成像设备等。
[0059]
以上所述仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本公开的保护范围。