KR100200735B1 - 고속 동작 마이크로 콘트롤러 - Google Patents

Abstract

논리합(OR) 또는 논리곱(AND) 등의 연산 처리를 하드웨어가 하도록 하는 고속 동작 마이크로 콘트롤러를 개시한다. 임의의 시스템의 마이크로 콘트롤러에 있어서, 다수의 입력 포트 중에서 임의의 입력 포트를 선택할 수 있는 입력 선택부; 상기 선택된 입력신호를 논리 연산할 게이트를 선택하여 논리 연산할 수 있는 연산 게이트 선택부; 및 다수의 출력 포트 중에서 임의의 출력 포트로 출력할 수 있는 출력 선택부를 더 포함하여 이루어진 마이크로 콘트롤러를 제공하는 것이다.

바람직하게는, 상기 입력 선택부, 상기 연산 게이트 선택부 및 상기 출력 선택부의 동작은 상기 마이크로 콘트롤러의 내부 혹은 외부에 있는 소프트웨어에 의해 구동된다. 바람직하게는, 상기 소프트웨어는 프로그램할 수 있는 메모리인 롬(ROM)에 저장하여 사용한다.

따라서, 본 발명의 효과는 마이크로 콘트롤러가 빠른 속도(speed)로 변화하는 외부 신호를 처리할 때 명령어에 의하지 않고 하드웨어에 의해서 처리되므로 시간 지연이 없어서 정확한 처리가 빠르게 수행가능한 데 있다.

Description

고속 동작 마이크로 콘트롤러

본 발명은 마이크로 콘트롤러에 관한 것으로, 특히 논리 연산을 실행함에 있어서 소프트웨어에 의존하는 대신에 내부에 하드웨어로 다수의 게이트를 갖고 소프트웨어에 의해서 임의의 입력 포트, 논리 게이트 및 출력 포트를 선택하게 하여 고속으로 논리 연산을 출력하도록 한 마이크로 콘트롤러에 관한 것이다.

일반적으로, 마이크로 콘트롤러는 외부 신호를 입력 포트로 받아서 마이크로 콘트롤러의 내부에서 이를 변형한 후에 출력 포트로 출력해야 하는 경우가 빈번하다. 일례로 두 개의 외부 신호를 두 입력 포트로 받아서 마이크로 콘트롤러 내부에서 이 두 신호를 논리합(OR) 또는 논리곱(AND)한 후 임의의 출력 포트로 출력해야 하는 경우를 자주 경험한다.

종래에는 상술한 바와 같은 논리 연산을 위하여 외부 신호를 두 입력 포트로 받아서 마이크로 콘트롤러 내부에서 이 두 신호를 명령어에 의하여 논리합(OR) 또는 논리곱(AND)한 후 임의의 출력 포트로 출력해 왔다. 이와같은 소프트웨어적인 명령어에 의한 논리 연산을 실행하는 방법은 명령어를 실행하는 속도(speed)가 소요되기 때문에 시간적인 지연이 필연적으로 생길 수밖에 없는 단점이 있다. 더구나 논리 연산 과정을 실행하기 위하여 보통의 마이크로 콘트롤러는 인터럽트를 사용하며 대체로 논리합(OR) 또는 논리곱(AND)인 논리 연산을 해결하기 위해서는 2개의 인터럽트가 필요하다. 그러나 또다른 인터럽트가 더욱 우선 순위가 높은 경우에는 우선순위가 높은 인터럽트에 시간을 할당하게 되므로 상기 2개의 인터럽트는 실행하기 위하여 시간적인 지연(delay)을 갖게 되어 결국은 외부 신호의 레벨이 바뀐 그 순간에 처리하지 못하고 시간지연을 가진 후에 처리하게 된다. 때로는 외부의 신호가 빠른 속도로 레벨값이 변하는 경우에 미처 처리도 하기 전에 또다시 신호의 레벨값이 바뀌는 경우가 있고 이 경우에는 처리하지 못하는 영역이 생기게 된다.

또 다른 문제는 상기의 처리를 위하여 마이크로 콘트롤러가 명령어에 의존하므로 그 만큼 상기 처리를 위한 시간 할당을 많이 해야 하며 만일 또 다른 처리를 역시 시간적으로 자주 해야 경우에는 두 처리를 놓고 시간 할당을 적절히 해야 하는 고민이 필요하다. 이 경우 둘 중의 어느 한 처리에는 시간적으로 배당이 덜 되어서 적절한 처리가 못될 경우도 발생하게 된다.

이와같은 모든 문제는 외부 신호값들의 논리합(OR) 또는 논리곱(AND)의 처리를 마이크로 콘트롤러에 내장된 명령어에 의해서 처리되기 때문이다. 즉 외부 신호의 레벨이 바뀌면 바뀐 순간을 인터럽트에 의하여 검출(detect)하고 이때부터 명령어에 의해서 신호의 두 레벨을 읽어서 신호값들의 논리합(OR) 또는 논리곱(AND)의 처리를 하는데서 오는 결과인 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하고자 논리합(0R) 또는 논리곱(AND)의 처리를 명령어에 의하지 않고 하드웨어로서 논리합(OR) 게이트 또는 논리곱(AND) 게이트 등을 내부에 설치하여 논리합(OR) 또는 논리곱(AND)의 처리를 하드웨어가 하도록 하는 고속 동작 마이크로 콘트롤러를 제공하는 것이다.

제1도는 본 발명에 의한 마이크로 콘트롤러의 구성을 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명의 마이크로 콘트롤러에서의 구체적 실시예를 나타낸 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 롬 11 : 씨피유

12 : 램 13 : 입력 선택 블록

14 : 게이트 선택 블록 15 : 출력 선택 블록

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 임의의 시스템의 마이크로 콘트롤러에 있어서, 다수의 입력 포트 중에서 임의의 입력 포트를 선택할 수 있는 입력 선택부; 상기 선택된 입력신호를 논리 연산할 게이트를 선택하여 논리 연산할 수 있는 연산 게이트 선택부; 및 다수의 출력 포트 중에서 임의의 출력 포트로 출력할수 있는 출력 선택부를 더 포함하여 이루어진 마이크로 콘트롤러를 제공하는 것이다.

바람직하게는, 상기 입력 선택부, 상기 연산 게이트 선택부 및 상기 출력 선택부의 동작은 상기 마이크로 콘트롤러의 내부 혹은 외부에 있는 소프트웨어에 의해 구동된다.

바람직하게는, 상기 소프트웨어는 프로그램할 수 있는 메모리인 롬(ROM)에 저장하여 사용한다.

따라서, 본 발명의 효과는 마이크로 콘트롤러가 빠른 속도(speed)로 변화하는 외부 신호를 처리할 때 명령어에 의하지 않고 하드웨어에 의해서 처리되므로 시간 지연이 없어서 정확한 처리가 빠르게 수행 가능한 데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 발명에 의한 마이크로 콘트롤러의 구성을 나타낸 개략도이다. 도면을 참조하면, 마이크로 콘트롤러(1)안에는 마이크로 콘트롤러를 전체적으로 제어하는 씨피유(CPU:11), 마이크로 콘트롤러를 제어하는 소프트웨어가 내장되어 있는 프로그램 메모리인 롬(ROM:10), 그리고 제어중 필요에 따라서 임시로 각종 데이터를 보관하는 램(RAM:12)등 주요 구성 성분 및 본 발명의 주요 구성 성분을 나타내었고, 기타 주변 블럭은 도면의 간략화를 위하여 생략하였다.

본 발명의 주요 구성 성분은 크게 입력 선택 블럭(13), 게이트 선택 블럭(14)과 출력 선택 블럭(15)으로 이루어진다.

입력 선택 블럭(13)은 다수의 입력 0,1,2,3 포트들(2,3,4,5)중 2개를 선택하는 멀티플렉서로로 구현될 수 있으며, 상기 롬(10)에 저장된 소프트웨어 즉, 프로그램을 상기 멀티플렉서의 선택 신호로서 이용한다. 즉, 제1도에는 외부에서 들어오는 신호를 받는 입력 포트 0, 1, 2, 3(2,3,4,5)인 4개 포트가 있다.

게이트 선택 블럭(14)은 예시된 게이트들(19,20,21) 중 1개를 선택할 수 있는 멀티플렉서로 구현될 수 있으며, 상기 멀티플렉서를 제어하기 위한 선택 신호는 롬(10)에 저장된 프로그램을 이용할 수 있다.

출력 선택 블럭(15)은 출력 0, 1, 2, 3 포트(6, 7, 8, 9)중 1 개를 선택하는 멀티플렉서로 구현될 수 있으며, 상기 롬(10)에 저장된 프로그램을 상기 멀티플렉서의 선택 신호로서 이용할 수 있다.

상술한 마이크로컨트롤러의 각 블럭의 기능을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 제1도는 고속 동작 마이크로컨트롤러의 한 예를 도시한 것으로서, 외부에서 인가되는 신호가 4개 있다고 가정한 것이며 이 4개의 입력중에 임의의 2개를 선택하여야 하는 경우를 가정한 것이다. 이 경우 롬(10)에 저장된 프로그램에 의해 4개의 입력중에서 선택하고자하는 2개의 입력을 선택하여 입력 선택 블럭(13)에 셋팅한다. 그러면 선택된 입력 신호 이외의 입력 신호는 무시되며, 선택된 2개의 입력은 전송 라인(16, 17)을 통해서 게이트 블럭(14)으로 연결된다.

다음에는 선택된 2개의 입력을, 롬(10)에 저장된 프로그램에 의해 계산하고픈 게이트에 연결하고자 게이트를 선택해야 하는데 이는 게이트 선택 블럭(14)에서 선택된다. 그러면 선택된 이외의 게이트는 무시되며 게이트의 출력은 전송 라인(18)을 통하여 출력 선택 블럭(15)으로 연결된다. 마지막으로 출력 선택 블럭(15)은 출력(6, 7, 8, 9)중 하나의 포트에 전송 라인(18)으로 들어온 신호를 최종 출력한다. 마이크로 콘트롤러(1)로부터 외부로 신호를 출력해 주는 기능을 하는 출력 0, 1, 2, 3 포트(6, 7, 8, 9)인 4개 포트가 있다.

본 발명에서는 마이크로 콘트롤러(1)가 동작중에 선택할 입력 또는 출력과 사용할 게이트를 바꾼다는 것이 핵심적인 부분이다. 즉, 동작 초기에 입력, 출력 및 사용할 게이트를 바꾸는 것은 롬(10)에 미리 프로그램해 둔 소프트웨어에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러를 설계하는 설계자는 필요한 소프트웨어를 미리 프로그램하여 롬(10)에 저장하고, 저장된 프로그램을 필요할 때마다 로드하여 사용할 수 있도록 구현한다. 구체적으로, 입력 선택부에서 어떤 입력들을 선택하여 논리 연산을 할 것인가를 미리 설정된 프로그램에 의해 결정하였으면, 결정된 프로그램에 의해 입력 선택 블럭에서 2개의 입력 포트들을 선택한다. 또한, 입력 포트가 선택되었으면 어떤 논리 게이트를 사용하여 논리 연산을 수행해야 할지를 상기 프로그램에 의해 결정하고, 결정된 프로그램에 의해 논리 게이트를 선택한다. 또한, 선택된 논리 게이트에 의해 논리 연산이 수행되었으면, 상기 프로그램에 의해 수행된 결과를 어떤 출력 포트를 이용하여 출력할 것인가를 선택하게 된다.

또한, 동작 초기에 이렇게 일단 선택되고 나면, 이후로는 입력과 출력 포트 및 연산 게이트를 바꾸지 않는 한 셋팅된대로 소프트웨어의 도움없이 처리될 수 있다. 만일, 마이크로콘트롤러(1)가 동작중에 어떤 필요에 의해서 선택된 2 입력의 연산을 바꾸고 싶으면 게이트 선택 블럭(14)만 다시 셋팅해 주면 된다. 또한 마이크로 콘트롤러(1)가 동작중에 어떤 필요에 의해서 출력할 출력을 바꾸고 싶으면 출력 선택 블럭(15)을 다시 셋팅하면 된다.

결국, 본 발명에서의 명령어의 역할은 논리합(OR) 인지 논리곱(AND)인지를 처음에 한 번만 셋팅하여 이후로는 명령어의 도움이 필요없도록 하는 것이다. 또한, 논리합(OR) 게이트 또는 논리곱(AND) 게이트의 입력을 여러개로 할 수 있도록 다양한 선택하고 처리의 결과를 출력하는 출력 포트도 여러개 중에서 선택가능하게 하되 처음에 한 번만 셋팅하면 이후로는 입력선택 및 처리와 출력 선택이 고정되도록 한다.

제2도는 본 발명의 마이크로 콘트롤러에서의 구체적 실시예를 나타낸 개략도이다. 도면을 참조하면, 외부로부터 4 개(2, 3, 4, 5)의 신호가 들어오고 있다. 이때 입력 0(2)과 입력 2(4)를 논리합(OR) 연산하여 그 결과를 출력 3(9)로 출력하는 경우를 보여 주고 있다. 일단 이와같이 셋팅하고 나면 이러한 구조는 다시 셋팅하기 전까지는 유지되므로 처음 한 번만 셋팅하면 원하는 동작을 롬(ROM:10)안에 들어있는 명령어의 도움 없이 즉, 씨피유(11)가 이 일을 위하여 시간을 할당할 필요가 없이 수행가능하다. 즉, 씨피유(11)는 다른일에만 전념하면 되므로 시스템이 더욱 안정된다.

본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명배하다.

따라서, 본 발명의 효과는 마이크로 콘트롤러가 빠른 속도(speed)로 변화하는 외부 신호를 처리할 때 명령어에 의하지 않고 하드웨어에 의해서 처리되므로 시간 지연이 없어서 정확한 처리가 빠르게 수행 가능한 데 있다.

Claims (3)

1. 임의의 시스템의 마이크로 콘트롤러에 있어서, 다수의 입력 포트 중에서 임의의 입력 포트를 선택할 수 있는 입력 선택부; 상기 선택된 입력 신호를 논리 연산할 게이트를 선택하여 논리 연산할 수 있는 연산 게이트 선택부; 및 다수의 출력 포트 중에서 임의의 출력 포트로 출력할 수 있는 출력 선택부를 더 포함하여 이루어진 마이크로 콘트롤러.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력 선택부, 상기 연산 게이트 선택부 및 상기 출력 선택부의 동작은 상기 마이크로 콘트롤러의 내부 혹은 외부에 있는 소프트웨어에 의해 구동되는 것을 특징으로하는 마이크로 콘트롤러.
3. 제2항에 있어서, 상기 소프트웨어는 프로그램할 수 있는 메모리인 롬(ROM)에 저장하여 사용하는 것을 특징으로하는 마이크로 콘트롤러.