CN117391035A - 一种具有自定义引脚功能的芯片及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有自定义引脚功能的芯片及实现方法,所述芯片包括第一信号引脚、第一电源引脚、芯片核心、开关矩阵和逻辑控制模块;芯片核心具有第二信号引脚和第二电源引脚;第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接;第一电源引脚与第二电源引脚连接;逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接,逻辑控制模块用于控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能。本发明通过开关矩阵和逻辑控制模块,可以动态地将芯片核心的第二信号引脚与最终芯片的第一信号引脚进行功能映射,从而实现了芯片能够自定义引脚功能,使芯片具有灵活性和可扩展性;并且,本发明还可以应用于制造对称设备,可以简化对称设备的制造过程,提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及芯片设计技术领域,具体而言,涉及一种具有自定义引脚功能的芯片及实现方法。
背景技术
芯片设计中的引脚定义问题,是在芯片设计过程中普遍存在的挑战之一。在传统的芯片设计中,每个引脚通常被预定义为特定的功能或信号输入/输出。然而,随着芯片设计的复杂性和多样性的增加,单一的引脚定义往往无法满足不同应用场景的需求。
目前,已有一些解决方案尝试解决芯片设计中引脚定义的灵活性和可扩展性问题。其中一种常见的方法是使用多个版本的芯片设计,每个版本针对不同的应用场景进行优化。然而,这种方法存在一些局限性:首先,需要为每个版本进行独立的设计和验证,这增加了开发周期和成本;其次,当应用需求发生变化时,需要重新设计和生产新的芯片版本,导致资源浪费和时间延迟。
因此,有迫切的需求提出一种新的解决方案,以实现芯片设计中引脚定义的灵活性和可扩展性。这种解决方案应当能够在设计阶段或生产阶段通过简单的配置或调整,实现不同引脚功能的灵活切换,从而满足不同应用场景的需求。采用这种解决方案,将大大简化芯片设计流程,提高开发效率,并减少开发成本。
发明内容
本发明旨在提供一种具有自定义引脚功能的芯片及实现方法,以解决传统的芯片设计中芯片的引脚定义缺乏灵活性和可扩展性的问题。
本发明提供的一种具有自定义引脚功能的芯片,包括第一信号引脚、第一电源引脚、芯片核心、开关矩阵和逻辑控制模块;所述芯片核心具有第二信号引脚和第二电源引脚;
所述第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接;
所述第一电源引脚与第二电源引脚连接;
所述逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接,所述逻辑控制模块用于控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能。
进一步的,所述第一信号引脚和第二信号引脚均有N个信号引脚;对应地,所述开关矩阵包括N个选择开关;
所述第一信号引脚的N个信号引脚经N个选择开关后,与第二信号引脚的N个信号引脚一一对应连接。
进一步的,所述选择开关具有一个输入端和M个输出端,M≤N;
N个选择开关的输入端分别与第二信号引脚的N个信号引脚一一对应连接;每个选择开关的M个输出端与第一信号引脚中的M个信号引脚连接。
在一个应用中,所述逻辑控制模块有多个,每个逻辑控制模块由不同的逻辑控制电路实现;
不同的逻辑控制电路用于通过控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能;
根据需要实现的芯片的引脚功能,仅有对应的一个逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接。
在另一个应用中,所述逻辑控制模块运行有逻辑控制软件;
所述逻辑控制软件用于控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能。
在一个应用中,所述具有自定义引脚功能的芯片的实现方法,包括如下步骤:
根据第一信号引脚和第二信号引脚的信号引脚数量N以及芯片具有固定的M种引脚功能,配置开关矩阵的选择开关数量N以及选择开关的输出端数量M,M≤N;
根据M种引脚功能,设计M个不同的逻辑控制电路,每个逻辑控制电路构成一个逻辑控制模块;
将第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接,并将第一电源引脚与第二电源引脚连接;然后,根据需要实现的芯片的引脚功能,选择对应的一个逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接;
芯片封装并上电测试;芯片中的逻辑控制模块向N个选择开关输入控制信号,控制N个选择开关进行相应的选通,使得第一信号引脚的N个信号引脚经N个选择开关后,与第二信号引脚的N个信号引脚对应连接,实现芯片相应的引脚功能。
在另一个应用中,所述具有自定义引脚功能的芯片的实现方法,包括如下步骤:
根据第一信号引脚和第二信号引脚的信号引脚数量N以及需要实现的芯片的引脚功能,配置开关矩阵的选择开关数量N以及选择开关的输出端数量M,M=N;
将第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接,并将第一电源引脚与第二电源引脚连接;然后,将逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接;
芯片封装并上电测试;根据需要实现的芯片的引脚功能,逻辑控制模块上运行的逻辑控制软件控制开关矩阵进行相应的选通,使得第一信号引脚的N个信号引脚经N个选择开关后,与第二信号引脚的N个信号引脚对应连接,实现芯片相应的引脚功能。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、传统的芯片设计中,芯片的引脚功能是固定的,无法根据不同需求进行调整。而本发明通过开关矩阵和逻辑控制模块,可以动态地将芯片核心的第二信号引脚与最终芯片的第一信号引脚进行功能映射,从而实现了芯片能够自定义引脚功能,使芯片具有灵活性和可扩展性。
2、传统的芯片设计中,对称设备的制造需要进行复杂的布线和调整,费时费力。本发明还可以应用于制造对称设备,通过开关矩阵和逻辑控制模块,可以简化对称设备的制造过程,提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中具有自定义引脚功能的芯片的原理图。
图2为本发明中示例一的具有自定义引脚功能的芯片的实现方法的流程图。
图3a为本发明中示例一的一个对称设备中左设备的芯片的引脚功能示意图。
图3b为本发明中示例一的一个对称设备中右设备的芯片的引脚功能示意图。
图4为本发明中示例二的具有自定义引脚功能的芯片的实现方法的流程图。
图5a为本发明中示例二的默认的芯片的引脚功能示意图。
图5b为本发明中示例二的第一个需求中信号引脚的顺序修改后芯片的引脚功能示意图。
图5c为本发明中示例二的第二个需求中信号引脚的顺序修改后芯片的引脚功能示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示,本实施例提出一种具有自定义引脚功能的芯片,包括第一信号引脚、第一电源引脚、芯片核心、开关矩阵和逻辑控制模块;所述芯片核心具有第二信号引脚和第二电源引脚;其中,芯片核心(通常也称为裸芯片Die,Die是芯片的核心组件,它是通过在半导体材料上制造各种功能模块的功能电路而形成),每个芯片核心通常具有一个或多个功能,例如中央处理器、图形处理器、内存控制器和/或通信接口等;
所述第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接;
所述第一电源引脚与第二电源引脚连接;
所述逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接,所述逻辑控制模块用于控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能。
进一步的,所述第一信号引脚和第二信号引脚均有N个信号引脚;对应地,所述开关矩阵包括N个选择开关;所述第一信号引脚的N个信号引脚经N个选择开关后,与第二信号引脚的N个信号引脚一一对应连接。
进一步的,所述选择开关具有一个输入端和M个输出端,M≤N;N个选择开关的输入端分别与第二信号引脚的N个信号引脚一一对应连接;每个选择开关的M个输出端与第一信号引脚中的M个信号引脚连接。一般地,所述选择开关可以采用单刀多掷开关或旋转转换开关实现。
在一些应用场景下,芯片具有固定的M种引脚功能,此时,可以配置所述逻辑控制模块有多个,每个逻辑控制模块由不同的逻辑控制电路实现;不同的逻辑控制电路用于通过控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能;根据需要实现的芯片的引脚功能,仅有对应的一个逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接。
在一些应用场景下,芯片可以自定义多种引脚功能,此时可以通过软件控制来实现,配置所述逻辑控制模块运行有逻辑控制软件;所述逻辑控制软件用于控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能。
以下通过应用场景的示例对本发明进行详述:
示例一,芯片具有固定的M种引脚功能:
在一些特殊的应用场景中,需要制造对称设备,如左右对称的耳机。这样的对称设备通常需要两块芯片具有相同的功能和布局,但是由于对称结构的存在,芯片上的引脚定义必须具有对应的交换关系。
本发明的具有自定义引脚功能的芯片可以适用于这种应用场景。通过使用开关矩阵和逻辑控制模块,可以方便地实现镜像芯片的生产,确保对称设备能够正常工作。
根据对称设备可以确定的需求是,芯片具有固定的2种引脚功能。如图2所示,对应的具有自定义引脚功能的芯片的实现方法,包括如下步骤:
S101,根据第一信号引脚和第二信号引脚的信号引脚数量N=6,配置开关矩阵的选择开关数量N=6;并且,根据芯片具有固定的2种引脚功能,配置选择开关的输出端数量M=2;
S102,根据2种引脚功能,设计2个不同的逻辑控制电路,每个逻辑控制电路构成一个逻辑控制模块;本实施例中,所述逻辑控制模块包括:
第一逻辑控制模块,用于通过输入模拟电压控制开关矩阵的选通,实现左设备的芯片的引脚功能;
第二逻辑控制模块,用于输入模拟电压控制开关矩阵的选通,实现右设备的芯片的引脚功能。
需要说明的是,所述逻辑控制电路根据要实现的控制功能进行电路设计即可,例如采用模拟电路通过模拟电压输入控制开关矩阵,或者采用数字电路通过数字信号控制开关矩阵,在此不再对具体的电路结构进行赘述。
S103,将第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接,并将第一电源引脚与第二电源引脚连接;然后,根据需要实现的芯片的引脚功能,选择对应的一个逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接;
图3a为一个对称设备中左设备的芯片的引脚功能示意图,图3b为一个对称设备中右设备的芯片的引脚功能示意图。其中,芯片的第一信号引脚包括的6个信号引脚分别为信号引脚A1、信号引脚B1、信号引脚C1、信号引脚D1、信号引脚E1和信号引脚F1;芯片核心的第二信号引脚包括的6个信号引脚分别为信号引脚A2、信号引脚B2、信号引脚C2、信号引脚D2、信号引脚E2和信号引脚F2。
所述开关矩阵的6个选择开关均采用单刀双掷开关;其中:
选择开关SW11的输入端连接信号引脚A2;选择开关SW11的两个输出端,一个连接信号引脚A1,另一个连接信号引脚F1;
选择开关SW12的输入端连接信号引脚B2;选择开关SW12的两个输出端,一个连接信号引脚B1,另一个连接信号引脚E1;
选择开关SW13的输入端连接信号引脚C2;选择开关SW13的两个输出端,一个连接信号引脚C1,另一个连接信号引脚D1;
选择开关SW14的输入端连接信号引脚D2;选择开关SW14的两个输出端,一个连接信号引脚D1,另一个连接信号引脚C1;
选择开关SW15的输入端连接信号引脚E2;选择开关SW15的两个输出端,一个连接信号引脚E1,另一个连接信号引脚B1;
选择开关SW16的输入端连接信号引脚F2;选择开关SW16的两个输出端,一个连接信号引脚F1,另一个连接信号引脚A1;
对于要实现左设备的芯片的引脚功能,选择第一逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接,如图3a所示。
对于要实现右设备的芯片的引脚功能,选择第二逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接,如图3b所示。
S104,芯片封装并上电测试;芯片中的逻辑控制模块向6个选择开关输入控制信号,控制6个选择开关进行相应的选通,使得第一信号引脚的6个信号引脚经6个选择开关后,与第二信号引脚的6个信号引脚对应连接,实现芯片相应的引脚功能。
如图3a所示,对于要实现左设备的芯片的引脚功能,第一逻辑控制模块向6个选择开关输入控制信号,控制6个选择开关进行相应的选通:
选择开关SW11将信号引脚A2与信号引脚A1连通;
选择开关SW12将信号引脚B2与信号引脚B1连通;
选择开关SW13将信号引脚C2与信号引脚C1连通;
选择开关SW14将信号引脚D2与信号引脚D1连通;
选择开关SW15将信号引脚E2与信号引脚E1连通;
选择开关SW16将信号引脚F2与信号引脚F1连通。
如图3b所示,对于要实现右设备的芯片的引脚功能,第二逻辑控制模块向6个选择开关输入控制信号,控制6个选择开关进行相应的选通:
选择开关SW11将信号引脚A2与信号引脚F1连通;
选择开关SW12将信号引脚B2与信号引脚E1连通;
选择开关SW13将信号引脚C2与信号引脚D1连通;
选择开关SW14将信号引脚D2与信号引脚C1连通;
选择开关SW15将信号引脚E2与信号引脚B1连通;
选择开关SW16将信号引脚F2与信号引脚A1连通。
通过上述过程,左设备的芯片的引脚功能与由设备的芯片的引脚功能刚好对称,形成一对对称设备。通过本发明在该示例的应用可知,本发明,只需要根据要实现的芯片的引脚功能来更换逻辑控制模块,就可以有效地实现对称芯片的生产,提高生产效率和设备的一致性。而如果不采用本发明,则需要重新走线,才能完成对称芯片的生产。
示例二,芯片可以自定义多种引脚功能:
传统的芯片设计中,芯片的引脚功能是在芯片设计阶段就确定好的,如果需要更改芯片的引脚功能,通常需要重新设计芯片或者更改外部走线。通过应用本发明,可以通过软件控制来实现自定义芯片中每个信号引脚的功能。具体为,配置所述逻辑控制模块运行有逻辑控制软件;所述逻辑控制软件用于控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能。
示例的芯片对外提供4个信号引脚的顺序,依次为输入引脚、时钟引脚、复位引脚和输出引脚。第一个需求是可以自定义修改这4个信号引脚的顺序,依次为输出引脚、复位引脚、输入引脚和时钟引脚。第二个需求是可以自定义修改这4个信号引脚的顺序,依次为输出引脚、输入引脚、时钟引脚和复位引脚。如图4所示,对应的具有自定义引脚功能的芯片的实现方法,包括如下步骤:
S201,根据第一信号引脚和第二信号引脚的信号引脚数量N=4,配置开关矩阵的选择开关数量N=4,以及选择开关的输出端数量M=4;
S202,将第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接,并将第一电源引脚与第二电源引脚连接;然后,将逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接;
图5a为默认的芯片的引脚功能示意图。图5b为第一个需求中信号引脚的顺序修改后芯片的引脚功能示意图。图5c为第二个需求中信号引脚的顺序修改后芯片的引脚功能示意图。其中,芯片的第一信号引脚包括的4个信号引脚分别为信号引脚AA1、信号引脚BB1、信号引脚CC1和信号引脚DD1;芯片核心的第二信号引脚包括的4个信号引脚分别为信号引脚AA2、信号引脚BB2、信号引脚CC2和信号引脚DD2。
所述开关矩阵的4个选择开关均采用单刀四掷开关;其中:
选择开关SW21的输入端连接信号引脚AA2;选择开关SW21的四个输出端分别连接信号引脚AA1、信号引脚BB1、信号引脚CC1和信号引脚DD1;
选择开关SW22的输入端连接信号引脚BB2;选择开关SW22的四个输出端分别连接信号引脚AA1、信号引脚BB1、信号引脚CC1和信号引脚DD1;
选择开关SW23的输入端连接信号引脚CC2;选择开关SW23的四个输出端分别连接信号引脚AA1、信号引脚BB1、信号引脚CC1和信号引脚DD1;
选择开关SW24的输入端连接信号引脚DD2;选择开关SW24的四个输出端分别连接信号引脚AA1、信号引脚BB1、信号引脚CC1和信号引脚DD1;
S203,芯片封装并上电测试;根据需要实现的芯片的引脚功能,逻辑控制模块上运行的逻辑控制软件控制开关矩阵进行相应的选通,使得第一信号引脚的4个信号引脚经4个选择开关后,与第二信号引脚的4个信号引脚对应连接,实现芯片相应的引脚功能。
需要说明的是,逻辑控制软件可以根据要实现的控制功能进行开发即可,逻辑控制模块和逻辑控制软件一般的实现方式可以是微处理器上运行计算机程序,逻辑控制软件具体的编程在此不再赘述。
如图5a所示,实现默认的芯片的引脚功能时,第一信号引脚的4个信号引脚输出的顺序依次为输入引脚、时钟引脚、复位引脚和输出引脚。逻辑控制模块上运行的逻辑控制软件控制4个选择开关进行相应的选通:
选择开关SW21将信号引脚AA2与信号引脚AA1连通;
选择开关SW22将信号引脚BB2与信号引脚BB1连通;
选择开关SW23将信号引脚CC2与信号引脚CC1连通;
选择开关SW24将信号引脚DD2与信号引脚DD1连通。
如图5b所示,实现第一个需求的芯片的引脚功能时,第一信号引脚的4个信号引脚输出的顺序依次为输出引脚、复位引脚、输入引脚和时钟引脚。逻辑控制模块上运行的逻辑控制软件控制4个选择开关进行相应的选通:
选择开关SW21将信号引脚AA2与信号引脚CC1连通;
选择开关SW22将信号引脚BB2与信号引脚DD1连通;
选择开关SW23将信号引脚CC2与信号引脚BB1连通;
选择开关SW24将信号引脚DD2与信号引脚AA1连通。
如图5c所示,实现第二个需求的芯片的引脚功能时,第一信号引脚的4个信号引脚输出的顺序依次为输出引脚、输入引脚、时钟引脚和复位引脚。逻辑控制模块上运行的逻辑控制软件控制4个选择开关进行相应的选通:
选择开关SW21将信号引脚AA2与信号引脚BB1连通;
选择开关SW22将信号引脚BB2与信号引脚CC1连通;
选择开关SW23将信号引脚CC2与信号引脚DD1连通;
选择开关SW24将信号引脚DD2与信号引脚AA1连通。
通过上述过程,根据不同的需求可以自定义芯片的引脚功能。一方面,简化了芯片设计流程,节省了重新设计芯片和更改外部走线的时间和成本。另一方面,提高了开发效率,能够更快地推出定制化的芯片产品。最重要的是,满足了不断变化的应用需求,使芯片具有灵活性和可扩展性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有自定义引脚功能的芯片,其特征在于,包括第一信号引脚、第一电源引脚、芯片核心、开关矩阵和逻辑控制模块;所述芯片核心具有第二信号引脚和第二电源引脚;
所述第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接;
所述第一电源引脚与第二电源引脚连接;
所述逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接,所述逻辑控制模块用于控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能。
2.根据权利要求1所述的具有自定义引脚功能的芯片,其特征在于,所述第一信号引脚和第二信号引脚均有N个信号引脚;对应地,所述开关矩阵包括N个选择开关;
所述第一信号引脚的N个信号引脚经N个选择开关后,与第二信号引脚的N个信号引脚一一对应连接。
3.根据权利要求2所述的具有自定义引脚功能的芯片,其特征在于,所述选择开关具有一个输入端和M个输出端,M≤N;
N个选择开关的输入端分别与第二信号引脚的N个信号引脚一一对应连接;每个选择开关的M个输出端与第一信号引脚中的M个信号引脚连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的具有自定义引脚功能的芯片,其特征在于,所述逻辑控制模块有多个,每个逻辑控制模块由不同的逻辑控制电路实现;
不同的逻辑控制电路用于通过控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能;
根据需要实现的芯片的引脚功能,仅有对应的一个逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接。
5.根据权利要求1-3任一项所述的具有自定义引脚功能的芯片,其特征在于,所述逻辑控制模块运行有逻辑控制软件;
所述逻辑控制软件用于控制开关矩阵进行不同的选通,实现芯片不同的引脚功能。
6.一种如权利要求4所述的具有自定义引脚功能的芯片的实现方法,其特征在于,包括如下步骤:
根据第一信号引脚和第二信号引脚的信号引脚数量N以及芯片具有固定的M种引脚功能,配置开关矩阵的选择开关数量N以及选择开关的输出端数量M,M≤N;
根据M种引脚功能,设计M个不同的逻辑控制电路,每个逻辑控制电路构成一个逻辑控制模块;
将第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接,并将第一电源引脚与第二电源引脚连接;然后,根据需要实现的芯片的引脚功能,选择对应的一个逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接;
芯片封装并上电测试;芯片中的逻辑控制模块向N个选择开关输入控制信号,控制N个选择开关进行相应的选通,使得第一信号引脚的N个信号引脚经N个选择开关后,与第二信号引脚的N个信号引脚对应连接,实现芯片相应的引脚功能。
7.一种如权利要求5所述的具有自定义引脚功能的芯片的实现方法,其特征在于,包括如下步骤:
根据第一信号引脚和第二信号引脚的信号引脚数量N以及需要实现的芯片的引脚功能,配置开关矩阵的选择开关数量N以及选择开关的输出端数量M,M=N;
将第一信号引脚经开关矩阵与第二信号引脚连接,并将第一电源引脚与第二电源引脚连接;然后,将逻辑控制模块与开关矩阵的控制端连接;
芯片封装并上电测试;根据需要实现的芯片的引脚功能,逻辑控制模块上运行的逻辑控制软件控制开关矩阵进行相应的选通,使得第一信号引脚的N个信号引脚经N个选择开关后,与第二信号引脚的N个信号引脚对应连接,实现芯片相应的引脚功能。
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