CN111506182B - 寄存器地址可配置的温度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种寄存器地址可配置的温度传感器，包括模拟数字转换电路、可配置寄存器地址电路、数字接口电路和寄存器组电路。可配置寄存器地址电路检测外部引脚P0和P1的连接关系：连接到电源、地、SCL或SDA，从而配置自身寄存器地址高4位的编码。使得同样的寄存器在并行连接中只有一个温度传感器会得到访问。本发明有效地节省了器件地址的资源，在需要多点测温的***中，方便地使用，有效地提升***的性能。具有较大的经济价值。

Description

寄存器地址可配置的温度传感器
技术领域
本发明涉及一种温度传感器，具体地，涉及一种寄存器地址可配置的温度传感器。
背景技术
在***存在多点控温的***中，如果采用通常的I2C温度传感器挂载到 I2C/SMBus总线上，就会设计到需要多个器件地址去区分不同的温度传感器。这会导致硬件驱动的开发找不到合适的器件地址的空间地址，而导致项目开发受阻。或者减少温度监测点，而导致***的性能得不到稳定的提高。例如在手机中，需要9～12 颗温度传感器监测电池4周，CPU，GPU，摄像头，屏幕上下位置处的温度，如果有异常温度，就需要降低相对应的位置的器件的运行频率，等待温度降低后，再提高运行频率，从而增加了手机的性能。如果使用不同的器件地址，软件开发和硬件的器件筛选都受限。
本发明所提供的配置寄存器地址的温度传感器可以解决以上所遇到的问题。从而提高产品性能。而且具有响应迅速的特点。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种寄存器地址可配置的温度传感器。
根据本发明提供的一种寄存器地址可配置的温度传感器，包括模拟数字转换电路、可配置寄存器地址电路、数字接口电路以及寄存器组电路，其中：
模拟数字转换电路将随温度变化的电流转化为数字码流，并将数字码流转换为温度值；
寄存器组电路接收并存放数字码流控制输出的温度值，并配置有温度阈值和温度比较电路；
可配置寄存器地址电路检测外部引脚的连接，形成寄存器地址的配置地址；
数字接口电路检测并判断寄存器地址、器件地址、引脚配置的寄存器地址，读取或者修改寄存器组电路内的寄存器。
优选地，所述模拟数字转换电路包括内部二极管阵列、模拟电流源、ADC转换电路以及数字码流控制电路，其中：
模拟电流源控制内部二极管阵列的开通和断开，流过内部二极管阵列的电流与温度关联，ADC转换电路将随温度变化的电流转换成数字码流，数字码流控制电路将所述数字码流转换成12bit、14bit或16bit的温度值。
优选地，所述寄存器组电路包括温度寄存器、配置寄存器、状态寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器以及温度比较电路，其中：
温度寄存器、配置寄存器、状态寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器均与温度比较电路和数字接口电路电连接；
温度寄存器存放数字码流控制输出的温度值。
优选地，所述数字接口电路包括：接口start检测电路、寄存器地址匹配电路、器件地址检测电路、寄存器地址检测电路、读操作以及写操作，其中：
读操作读取配置寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器、温度寄存器以及状态寄存器信息；
写操作写入配置寄存器、温度高阈值寄存器以及温度低阈值寄存器信息；
接口start检测电路分别连接器件地址检测电路、寄存器地址检测电路，器件地址检测电路与读操作、写操作连接；
寄存器地址检测电路连接寄存器地址匹配电路，寄存器地址匹配电路与读操作、写操作连接。
优选地，所述可配置寄存器地址电路包括延时电路和编码电路，其中：
延时电路和编码电路连接，延时电路接入外部引脚并与数字接口电路连接。
优选地，外部引脚包括引脚P0和引脚P1，外部引脚的连接包括电源线、地线、SCL线以及SDA线，编码电路将不同的连接关系转变为数字编码：
引脚连接 编码
GND 2’b00
VCC 2’b01
SCL 2’b10
SDA 2’b11
引脚P0和引脚P1能够形成4位寄存器地址的配置地址A7,A6,A5,A4。
优选地，寄存器地址中的特征为：
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
其中A7～A4是通过P0和P1引脚不同的配置所决定的，A3～A0是内部寄存器的地址。
优选地，内部寄存器地址包括：
内部寄存器地址 寄存器名
4’b0000 温度寄存器高位
4’b0001 温度寄存器低位
4’b0010 配置寄存器
4’b0011 状态寄存器
4’b0100 温度高阈值寄存器
4’b0101 温度低阈值寄存器
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明无需设计多个器件地址区分不同的温度传感器，大大提高产品的性能；
2、本发明通过可配置的寄存器地址，实现产品的迅速响应；
3、本发明有效地节省了器件地址的资源，在需要多点测温的***中，方便地使用，有效地提升***的性能。具有较大的经济价值。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为温度传感器的封装示意图；
图2为寄存器地址可配置的温度传感器的连接示意图；
图3为寄存器地址可配置的温度传感器顶层架构示意图；
图4为模拟数字转换电路的结构示意图；
图5为数字接口电路的结构示意图；
图6为寄存器组电路的结构示意图；
图7为可配置寄存器电路的结构示意图。
图中示出：
模拟数字转换电路110
内部二极管阵列111
模拟电流源112
ADC转换电路113
数字码流控制114
数字接口电路120
接口start检测电路121
寄存器地址匹配电路122
器件地址检测电路123
寄存器地址检测124
读操作125
写操作126
寄存器组电路130
温度寄存器131
配置寄存器132
状态寄存器133
温度高阈值寄存器134
温度低阈值寄存器135
温度比较电路136
可配置寄存器地址电路140
延时电路141
编码电路142
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图7所示，根据本发明提供的一种寄存器地址可配置的温度传感器，包括模拟数字转换电路、可配置寄存器地址电路、数字接口电路和寄存器组电路。模拟数字转换电路包括：内部二极管阵列、模拟电流源、ADC转换电路和数字码流控制。数字接口电路包括：接口start检测、寄存器地址匹配电路、器件地址检测、寄存器地址检测、读操作和写操作。寄存器组电路包括：温度寄存器、配置寄存器、状态寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器和温度比较电路。可配置寄存器地址电路包括：延时电路和编码电路。模拟电流源控制内部二极管阵列的开通和断开，流过二极管阵列的电流与温度相关，ADC转换电路将此随温度变化的电流转换成数字码流，数字码流控制将此数字码流转换成12bit或14bit或16bit的温度值。寄存器组电路接受数字码流控制输出的温度值，存放在温度寄存器中。数字接口电路可以读取或修改配置寄存器、温度高阈值寄存器和温度低阈值寄存器。温度寄存器和状态寄存器仅可以读，不可以写。温度比较电路根据温度寄存器、高低阈值寄存器设定状态寄存器的位。数字接口电路的接口 start检测电路检测出I2C、SMBus的开始信号。同时检测出来器件地址，如果主机发送的器件地址和温度传感器的内部器件 地址不同，后续命令不响应。如果器件地址是正确的，温度芯片接受寄存器地址。如果接受的寄存器地址和外部引脚配置的寄存器地址不匹配，那么后续的读写命令不相应。如果匹配，那么就会接受后续的读寄存命令和写寄存器命令。可配置寄存器地址电路在SMBus或I2C的开始命令处，检测经过延时电路的电平和跳变，从而判断出外部引脚的连接，是连接到电源、地线、SCL线或SDA线。编码电路将不同的连接关系转变成数字编码如下：
引脚连接 编码
GND 2’b00
VCC 2’b01
SCL 2’b10
SDA 2’b11
所以两个引脚P0和P1可以形成4位寄存器地址的配置地址A7,A6,A5,A4。配置地址在寄存器地址中的特征：
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
其中A7～A4是通过P0和P1引脚不同的配置所决定的。A3～A0是内部寄存器的地址：
内部寄存器地址 寄存器名
4’b0000 温度寄存器高位
4’b0001 温度寄存器低位
4’b0010 配置寄存器
4’b0011 状态寄存器
4’b0100 温度高阈值寄存器
4’b0101 温度低阈值寄存器
本发明的工作步骤如下：芯片上电之后，模拟数字转换电路根据配置寄存器(CFG)中比特位CFG[3:0]所设定关于周期性转换频率的配置，开始温度转换，数字码流控制电路输出有关温度的16bit、或14bit、或12bit的数据给温度寄存保存。配置寄存器的比特位CFG[4]是低功耗使能位，如果配置成1，那么温度传感器就停止周期性转换，直到 CFG[5]位被写成1，才会开始一次温度转换。一旦温度转换结束，那么温度传感器又进入低功耗状态。
温度高阈值寄存器的初始值是0x55，即代表85度。温度低阈值寄存器的初始值是0x4B，即代表75度。可以通过SMBus、I2C数字接口修改和读取此寄存器。
每次温度转换结束，温度比较电路都会比较温度寄存器的值和高低阈值寄存器的值。 CFG[7:6]表示连续几次高于高阈值寄存器和低于低阈值寄存器的值。如果温度寄存器的值高于高阈值寄存器的值，状态寄存器(status)的最低位Status[0]即ALERT位就会被置1，要等到温度低于低阈值寄存器的值才会清除Status[0]的值。状态寄存器的最高位Status[7]表示ADC电路正在转换。
CFG[7:6] 次数
0 1
1 2
2 4
3 6
主机通过SMBus发送寄存器访问，首先是表示开始的start的命令，然后是器件地址访问，接着是寄存器地址访问，后面是寄存器写数据。或者是start命令，带有读标志的器件地址访问，然后是读寄存器访问的返回数据。在读寄存器地址访问时，总线上的每个芯片都会比较自身的寄存器地址和接受到的寄存器地址，如果匹配，后续的访问就会继续，否则就会对后续的访问没有应答。这种设计保证了SMBus上的回复只有一个芯片响应，不会出现数据错乱。
本发明提供一具体实施例：选择9个芯片的连接到SMBus总线上，其P0和P1的连接如下所示：
Figure BDA0002415066220000061
Figure BDA0002415066220000071
那么所有的寄存器地址被配置成
Figure BDA0002415066220000072
Figure BDA0002415066220000081
温度传感器的器件地址为7’b4C，主机通过SMBus访问所有传感器的温度值为：
Figure BDA0002415066220000082
Figure BDA0002415066220000091
其中加粗的ACK是温度传感器发出的回应，如果器件地址错误，所有的温度传感器就都回复NACK。如果寄存器地址匹配，那么就回复ACK，否者就是NACK。一旦回复了 NACK之后，下一个器件地址的ACK就会变成NACK，后续的TempMSB和TempLSB就不会有回复。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种寄存器地址可配置的温度传感器，其特征在于，包括模拟数字转换电路、可配置寄存器地址电路、数字接口电路以及寄存器组电路，其中：
模拟数字转换电路将随温度变化的电流转化为数字码流，并将数字码流转换为温度值；
寄存器组电路接收并存放数字码流控制输出的温度值，并配置有温度阈值和温度比较电路；
可配置寄存器地址电路检测外部引脚的连接，形成寄存器地址的配置地址；
数字接口电路检测并判断寄存器地址、器件地址、引脚配置的寄存器地址，读取或者修改寄存器组电路内的寄存器；
所述可配置寄存器地址电路包括延时电路和编码电路，其中：
延时电路和编码电路连接，延时电路接入外部引脚并与数字接口电路连接；
外部引脚包括引脚P0和引脚P1，外部引脚的连接包括电源线、地线、SCL线以及SDA线，编码电路将不同的连接关系转变为数字编码：
引脚连接 编码 GND 2’b00 VCC 2’b01 SCL 2’b10 SDA 2’b11
引脚P0和引脚P1能够形成4位寄存器地址的配置地址A7,A6,A5,A4；
数字接口电路的接口start检测电路检测出开始信号，同时检测器件地址；如果检测出的器件地址和温度传感器的内部地址不同，后续命令不响应；如果检测出的器件地址和温度传感器的内部地址相同，温度传感器接受寄存器地址；
如果接受的寄存器地址和外部引脚配置的寄存器地址不匹配，那么后续的读写命令不响应；
如果接受的寄存器地址和外部引脚配置的寄存器地址匹配，那么后续的读写命令响应，温度传感器接受后续的读寄存命令和写寄存器命令。
2.根据权利要求1所述的寄存器地址可配置的温度传感器，其特征在于，所述模拟数字转换电路包括内部二极管阵列、模拟电流源、ADC转换电路以及数字码流控制电路，其中：
模拟电流源控制内部二极管阵列的开通和断开，流过内部二极管阵列的电流与温度关联，ADC转换电路将随温度变化的电流转换成数字码流，数字码流控制电路将所述数字码流转换成12bit、14bit或16bit的温度值。
3.根据权利要求1所述的寄存器地址可配置的温度传感器，其特征在于，所述寄存器组电路包括温度寄存器、配置寄存器、状态寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器以及温度比较电路，其中：
温度寄存器、配置寄存器、状态寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器均与温度比较电路和数字接口电路电连接；
温度寄存器存放数字码流控制输出的温度值。
4.根据权利要求3所述的寄存器地址可配置的温度传感器，其特征在于，所述数字接口电路包括：接口start检测电路、寄存器地址匹配电路、器件地址检测电路、寄存器地址检测电路、读操作以及写操作，其中：
读操作读取配置寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器、温度寄存器以及状态寄存器信息；
写操作写入配置寄存器、温度高阈值寄存器以及温度低阈值寄存器信息；
接口start检测电路分别连接器件地址检测电路、寄存器地址检测电路，器件地址检测电路与读操作、写操作连接；
寄存器地址检测电路连接寄存器地址匹配电路，寄存器地址匹配电路与读操作、写操作连接。
5.根据权利要求1所述的寄存器地址可配置的温度传感器，其特征在于，寄存器地址中的特征为：
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
其中A7～A4是通过P0和P1引脚不同的配置所决定的，A3～A0是内部寄存器的地址。
6.根据权利要求5所述的寄存器地址可配置的温度传感器，其特征在于，内部寄存器地址包括：
Figure FDA0003455418640000021
Figure FDA0003455418640000031
。
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