마이크로―코딩된 시퀀서를 구비한 아날로그―디지털 변환 장치

마이크로―코딩된 시퀀서를 구비한 아날로그―디지털 변환 장치{ANALOG-TO-DIGITAL CONVERSION WITH MICRO-CODED SEQUENCER}

본 출원은 2014년 10월 17일자로 출원된 공동 소유의 미국 가출원 제62/065,129호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 가출원은 모든 목적을 위해 본 출원에 참조로 통합된다.

본 개시는 아날로그-디지털 변환 모듈들에 관한 것으로, 특히 마이크로-코딩된 시퀀서(micro-coded sequencer)와 결합된 아날로그-디지털 변환 모듈들에 관한 것이다.

아날로그-디지털 변환 장치, 특히 마이크로컨트롤러들에 내장된 아날로그-디지털 변환 모듈들은, 전형적으로 마이크로컨트롤러의 각각의 중앙 처리 유닛(CPU) 코어의 소프트웨어 통제하에 있다. 이러한 아날로그-디지털 변환 모듈들은, CPU가 비활성일 때에는 슬립(sleep) 및 아이들(idle)과 같은 저전력 모드들에서 제한적으로 동작한다. 특정 애플리케이션들에서는, 아날로그-디지털 변환 모듈들은 다른 마이크로컨트롤러 주변 기능부들, 예를 들면, 저장 레지스터들, 누산기(accumulator)들, 멀티플렉서들, 샘플 및 홀드 회로들 등과의 상호작용을 필요로 하는데, 여기서, 상기 다른 마이크로컨트롤러 주변 기능부들은 아날로그-아날로그 변환 모듈들과 이러한 다른 마이크로컨트롤러 주변 기능부들 간의 상호작용을 제어하기 위하여 CPU를 필요로 한다. CPU가 아날로그-디지털 변환 모듈들과 다른 지원 주변장치들 간의 상호작용들을 제어해야 한다는 이러한 요구사항은, 더 생산적으로(productively) 예를 들면, 모터 제어, 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS) 제어, 디지털 신호 처리(DSP) 등(이에 한정되지 아니함)에 사용될 수 있는 유용한 CPU 처리 전력을 소모한다. 또한, CPU가 다양한 작업들을 수행할 필요가 있을 때에도, 이것은 마이크로컨트롤러의 전력 소모를 증가시킬 수 있다.

CPU 제어의 대안으로, 아날로그-디지털 변환 모듈과 결합된 하드-코딩된 시퀀서가, 예를 들어 알고리즘을 수행하는 프로세스에 단계들의 하나의 시퀀스를 제공할 수 있다. 하지만, 하드-코딩된 시퀀서에서의 그 단계들은 오류들을 수정하거나 그 프로세스에 대한 개선사항들을 통합하기 위해 변경될 수 없다. 단지 단일의 프로세스 시퀀스만 이용가능하며, 다른 또는 그 이상의 단계들이 변경되거나 그 프로세스에 추가될 수 없다. 그 프로세스 단계들이 하나의 집적회로 디바이스의 제조 동안에 상기 하나의 집적회로 디바이스로부터 또 하나의 집적회로 디바이스로 미세조정(tweak)되기 때문에, 이 단일의 프로세스 시퀀스의 결과로서 각각의 집적회로 디바이스가 독특하게 된다.

따라서, CPU가 관여하는 것(involvement)과는 독립적이고 필요에 따라 변경되고 업데이트될 수 있는, 복합(complex) 프로세스 변환 시퀀스들이 필요하다. 일부의 그러한 프로세스 변환 시퀀스들은, 예를 들면, 용량성(CAP) 터치 검출일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 복합 프로세스들은 끊임없이 발전하고 있으므로, 프로세스 변환 시퀀스들도 그들과 함께 발전하여 프로세스 목적(들)에 필요한 최소 전력으로 동작할 필요가 있다.

일 실시예에 따르면, 마이크로-코딩된 시퀀서를 사용하는 아날로그-디지털 변환용 장치는, 아날로그-디지털 변환 수단; 상기 아날로그-디지털 변환 수단에 결합되어 상기 아날로그-디지털 변환 수단을 제어하는 마이크로-코딩된 시퀀서; 및 상기 마이크로-코딩된 시퀀서에 결합된 메모리를 포함할 수 있고, 상기 메모리는 상기 마이크로-코딩된 시퀀서에 상기 아날로그-디지털 변환 수단을 어떻게 제어할지를 명령하는 마이크로-코딩된 워드들을 저장할 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 상기 아날로그-디지털 변환 수단은 아날로그-디지털 변환기(ADC)일 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 아날로그-디지털 변환 수단은 충전 시간 측정 유닛(CTMU)일 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 아날로그-디지털 변환 수단의 입력부에 결합된 출력부를 구비하고 상기 마이크로-코딩된 시퀀서에 의해 제어되는 아날로그 멀티플렉서가 제공될 수 있고, 상기 아날로그 멀티플렉서는 상기 마이크로-코딩된 시퀀서에 명령하는 상기 마이크로-코딩된 워드들에 의해 결정될 수 있는 자신의 입력부들을 선택할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 어드레스 디코더가 상기 메모리에 결합되고 상기 마이크로-코딩된 시퀀서를 위한 마이크로-코딩된 워드의 선택에 사용될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 중앙 처리 유닛(CPU)은 저전력 슬립 모드를 포함할 수 있고, 상기 CPU가 상기 저전력 슬립 모드에 있을 때에도, 상기 마이크로-코딩된 시퀀서, 아날로그-디지털 변환 수단 및 메모리는 기능을 수행한다. 추가 실시예에 따르면, 상기 CPU, 마이크로-코딩된 시퀀서, 아날로그-디지털 변환 수단 및 상기 메모리는 마이크로컨트롤러에 의해 제공될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 마이크로-코딩된 시퀀서는 데이터 수집 시퀀서와 수학 후처리기(math post processor) 시퀀서를 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 수학 후처리기가 제공될 수 있고, 상기 수학 후처리기는 상기 수학 후처리기 시퀀서에 의해 제어될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 마이크로-코딩된 워드들의 각각은 데이터 부분과 수학 후처리기 부분을 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 제1 복수의 마이크로-코딩된 워드들은 상기 데이터 수집 시퀀서를 제어하고, 제2 복수의 마이크로-코딩된 워드들은 상기 수학 후처리기 시퀀서를 제어한다. 추가 실시예에 따르면, 제1 복수의 마이크로-코딩된 워드들은 단계들의 제1 시퀀스를 제어할 수 있고, 제2 복수의 마이크로-코딩된 워드들은 단계들의 제2 시퀀스를 제어할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 마이크로-코딩된 워드는, 루프(loop) 제어, 수학 연산 제어, 아날로그-디지털 변환 제어, 충전 시간 측정 유닛 제어, 및 외부 노드 연결부들 제어로 이루어진 그룹으로부터 선택된 부분들을 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 마이크로-코딩된 워드는, 시퀀스 종료, 임계값 제어, 아날로그-디지털 변환 래치 클록, 누산기(accumulator) 래치 클록, 기록 제어 및 누산기 제어로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 부분들을 포함할 수 있다.

또 하나의 실시예에 따르면, 집적회로 디바이스 내의 아날로그-디지털 변환기 주변장치는, 아날로그-디지털 변환기(ADC) 코어; 프로그램가능 명령 워드들에 의해 제어되는 상태 머신 - 상기 상태 머신은, 상기 ADC 코어의 제어 기능들을 수행하고, 적어도 상기 집적회로 디바이스의 외부 핀들을 구성하고, 샘플링 및 변환을 개시시키고, 메모리에 결과값을 저장하고, 루프 동작들을 수행하도록 동작가능함 -; 및 관련된 명령 워드들의 시퀀스를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 명령 워드는: 루프(loop), 후처리 기능, ADC 제어 기능, 및 외부 핀 구성 중 적어도 하나를 정의하기 위한 비트 필드들을 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 용량성 시간 측정 유닛(CTMU; capacitive time measurement unit)이 제공될 수 있고, 상기 명령 워드는 상기 CTMU를 제어하기 위한 비트 필드를 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 적어도 하나의 후처리 명령 워드에 의해 제어가능한 산술(arithmetic) 로직 유닛이 제공될 수 있고, 후처리는 상기 상태 머신 명령 워드에 의해 개시될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 후처리 명령 워드는 임계값, 누산기 입력, 및 결과값 저장을 제어하기 위한 적어도 하나의 비트 필드를 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 마이크로컨트롤러는 전술한 아날로그-디지털 변환기 주변장치 중 임의의 하나 또는 복수를 포함할 수 있다.

본 개시는 다양한 변형들 및 대안의 형태들을 허용하지만, 그것의 특정 예시의 실시예들이 도면들에 도시되었고 본 명세서에서 상세히 설명된다. 하지만, 그 특정 예시의 실시예들에 대한 설명은 본 개시를 여기에서 개시된 특정 형태들로 한정하고자 하는 것이 아님을 이해해야 할 것이다.

본 개시는 첨부된 도면들과 결합된 이하의 설명을 참조함으로써 더욱 완전하게 이해될 수 있다:
도 1은, 본 개시의 교시들에 따른, 예를 들어 용량성 터치 검출을 위한 용량성 전압 분배기 측정의 개략적인 회로도, 개략적인 그래프; 및 그것의 스위칭 타이밍도를 도시한다.
도 2는, 본 개시의 특정의 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 단계들의 시퀀스에 대한 흐름도를 도시한다.
도 2a는, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른, 마이크로컨트롤러의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 2b는, 본 개시의 특정의 실시예들에 따른, 복수의 마이크로-코딩된 워드(micro-coded words)의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 3은, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른, CVD 프로세스에 필요한 리소스들의 제어에 사용되는 마이크로-코딩된 워드에 대한 레지스터 비트 할당을 도시한 도면이다.
도 4는, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른, 데이터 누산 및 처리 로직의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 5는, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른, 데이터 비교 로직의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 6은, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예에 따른, 수학 후처리(math post processing)에 필요한 리소스들의 제어에 사용되는 마이크로-코딩된 워드에 대한 레지스터 비트 할당을 도시한 도면이다.

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 마이크로-코딩된 시퀀서는, 예를 들면, 마이크로컨트롤러와 같은 집적회로 디바이스의 중앙 처리 유닛(CPU) 코어 및/또는 아날로그-디지털 변환과는 독립적인 완전한 복합 변환 시퀀스들(complete complex conversion sequences)을 제공하는데 사용될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 시퀀서를 마이크로-코딩함으로써 새로운 프로세스 단계들이 추가되고 기존 프로세스 단계들이 업데이트될 수 있다.

아날로그-디지털 변환 모듈(예를 들면 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및/또는 충전 시간 측정 유닛(CTMU)일 수 있지만 이에 한정되지 않음) 및 디지털 처리 회로들 예를 들어 계산(computation) 회로들과 결합된 그러한 프로그램가능 시퀀서는, CPU 코어와는 독립적으로 작동하도록 구성될 수 있다. 따라서, 아날로그-디지털 변환 및 이어지는 디지털 처리를 제어하는 마이크로-코딩된 시퀀서는, CPU 및/또는 다른 고전력 소모 모듈들이 저전력 슬립 모드에 있을 때에는 저전력 모드들에서의 자급자족할(self-sufficient) 수 있는 동작을 제공한다. 이러한 주변장치는 데이터 수집 및 그것의 처리를 실행할 수 있고, 그리고 필요시에만 CPU를 깨우므로 전력을 절약할 수 있다. 또한, 이런 주변장치는 CPU 처리를 필요로 하지 않으므로, CPU에 의한 제어를 필요로 하는 시간 중요 애플리케이션들(time critical applications)은 더 효율적이면서도 더 적은 동작 오버헤드 부담(operating overhead burden)을 가지고 동작할 수 있다.

충전된/방전된 외부 커패시턴스 예를 들어 터치키와 ADC의 방전된/충전된 내부 샘플 및 홀드 커패시터의 결합으로부터 생기는 용량성 전압 분배기(CVD; capacitive voltage divider) 회로의 아날로그 전압이, 아날로그 전압값의 디지털 표현을 제공하는 데에 사용될 수 있는 임의 유형의 ADC 또는 CTMU에 의해, 디지털 표현으로 변환될 수 있음이 예상되고 본 개시의 범위 내에 있다. CTMU는 CVD 결과값을 가진 샘플 및 홀드 커패시터를 알고 있는 전압값으로 충전시키거나 방전시키기 위해 사용될 수 있고, 그리고 그것이 알고 있는 전압값으로 되는 데에 걸리는 시간(클록 카운트)은 CVD 전압 결과값을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 아날로그값의 디지털 표현을 제공하는 CTMU의 애플리케이션은, www.microchip.com에서 입수가능한 마이크로칩 애플리케이션 노트들(AN1250 및 AN1375) 그리고 James E. Bartling에 의한 "Measuring a long time period"라는 명칭의 공동 소유의 미국 특허 번호 US 7,460,441 B2와 Current-time digital-to-analog converter"라는 명칭의 US 7,764,213 B2에서 더 상세하게 기재되어 있으며, 이들 모두는 모든 목적을 위하여 본 개시에 참조로 통합된다.

프로그램가능 시퀀서는, 그것의 마이크로-코딩된 프로그램 단계들이 오류들을 수정하거나 애플리케이션의 프로세스 단계들의 개선사항들을 통합하기 위해 변경될 수 있다는 점에서, 유연성을 제공한다. 프로그램가능 시퀀서의 프로세스 단계들은 필요에 따라 추가되거나 및/또는 변경될 수 있다. 이러한 마이크로-코딩된 프로그램가능 시퀀서를 사용하는 모든 디바이스들은 쉽게 업데이트될 수 있으므로, 그것의 설계 및 지원을 단순화할 수 있다. 또한, 복수의 서로 다른 애플리케이션들을 위해 하나의 디바이스가 프로그래밍될 수 있기 때문에, 그러한 디바이스들은 더 적게 필요할 수 있다.

이제, 도면들을 참조하면, 특정한 예시적인 실시예들의 세부 사항들이 도식적으로 도시되어 있다. 도면들에서 동일 요소들은 동일 번호들로 표시될 것이며, 유사한 요소들은 다른 소문자 첨자가 붙여진 동일 번호들로 표시될 것이다.

도 1을 보면, 본 개시의 교시들에 따른, 예를 들어 용량성 터치 검출을 위한 용량성 전압 분배기 측정의 개략적인 다이어그램, 개략적인 그래프; 및 그것의 스위칭 타이밍도가 도시되어 있다. 이 용량성 전압 분배기(CVD) 측정은, 예비-충전 단계(pre-charge phase), 획득 단계(acquisition phase)(전압 평형(balance)) 및 변환 단계를 포함할 수 있는, 단계들의 시퀀스를 구비할 수 있다. 이 단계들의 시퀀스는 전형적으로 2번 수행될 수 있으며, 그 2개의 결과값들은 노이즈 제거를 개선하기 위해 함께 평균화될 수 있다. 단계들의 제1 시퀀스에서는, 외부 커패시터가 충전될 수 있고 샘플 커패시터가 방전될 수 있다. 이어지는 단계들의 제2 시퀀스에서는, 외부 커패시터가 방전되고 샘플 커패시터가 충전될 수 있으며, 또는 그 반대일 수도 있다. 획득 단계와 변환 단계는 단계들의 이 시퀀스들 둘 다에 대해서 동일할 수 있다.

도 1(a)은 아날로그-디지털 변환기(ADC)(102)와 결합된 내부 샘플링 커패시터(Cb) 및 복수의 스위치들(SWa-SWe) 예를 들어 아날로그 멀티플렉서를 사용하는 일반화된 CVD 회로의 개략도를 보여준다. 커패시터(Ca)는 집적회로의 외부에 위치된 커패시터 예를 들어 용량성 터치키이다. 도 1(b)은 커패시터들(Ca 및 Cb)의 다양한 전압 충전 상태들을 보여준다. CVD는, 반대 전압으로 충전된 2개의 커패시터들을 서로 연결할 때에 그 결과로서 이루어지는 정지 전압 충전(quiescent voltage charge)은 상기 2개의 서로 다른 커패시턴스값들의 비가 될 것이라는 원리에 따라, 동작한다. 하나의 커패시턴스값 예를 들어 Cb를 알면, 다른 커패시턴스값 예를 들어 Ca가 결정될 수 있다.

도 2를 보면, 본 개시의 특정의 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 단계들의 시퀀스에 대한 흐름도가 도시된다. 전술한 단계들의 시퀀스는, 입출력(I/O) 핀들과 같은 리소스들의 액세스 및 제어를 필요로 하며, 연속 근사 레지스터(SAR; successive approximation register)가 아날로그-디지털 변환기(ADC) 또는 CTMU, 멀티플렉서, 샘플 및 홀드 회로 등에서 사용될 수 있다. CVD 프로세스는 단계(202)에서 시작한다. 단계(204)에서, 시간 A 동안 외부 커패시터(Ca)는 VDD로 충전되고 내부 커패시터(Cb)는 VSS로 방전된다. 단계(206)에서, 2개의 커패시터들(Ca 및 Cb)은 서로 연결되고, 그들 각자의 전하들은 시간 B 이후에 VDD와 VSS 사이의 전압으로 균등화(equalize)(평형(balance))될 것이다. 단계(208)에서, 내부 커패시터(Cb)의 이러한 균등화된 전압은 디지털값 A로 변환된다(EOC - 변환 종료). 단계(210)에서, 이 디지털값 A는 후술하는 바와 같이 후처리 변환 A로 보내진다. 단계(212)에서, 시간 A 동안 외부 커패시터(Ca)는 VSS로 방전되고, 내부 커패시터(Cb)는 VDD로 충전된다. 단계(214)에서, 2개의 커패시터들(Ca 및 Cb)은 서로 연결되고 그들 각자의 전하들은 시간 B 이후에 VDD와 VSS 사이의 전압으로 균등화(평형)될 것이다. 단계(216)에서, 내부 커패시터(Cb)의 이 균등화된 전압은 디지털값 B로 변환된다(EOC - 변환 종료). 단계(218)에서, 이 디지털값 B는 후술하는 바와 같이 후처리 변환 B로 보내진다.

도 2a를 보면, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른, 마이크로컨트롤러의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러(350)는 수학 후처리기 및 시퀀서(MPPS; math post processor and sequencer)(352), 마이크로-코딩된 메모리(354), 어드레스 디코더(356), CPU 및 프로그램 메모리(358), CTMU(360), 데이터 수집 시퀀서(DCS)(362), ADC(364), 아날로그 멀티플렉서(366), 마이크로컨트롤러(350)를 용량성 터치키들(368)에 결합하는 데에 사용될 수 있는 복수의 외부 연결 노드들(370)을 포함할 수 있다.

DCS(362)는 마이크로-코딩된 메모리(354)로부터의 마이크로-코딩된 워드들(DCSCW)로써 제어될 수 있다. 각각의 시퀀스 상태를 위한 DCSCW를 사용함으로써, DCS(362)에게 멀티플렉서(366), ADC(364) 및/또는 CTMU(360)를 어떻게 제어할지를 명령할 수 있다. MPPS(352)는 마이크로-코딩된 메모리(354)로부터의 마이크로-코딩된 워드들(MPPSCW)로써 제어될 수 있다. 각각의 계산 시퀀스 상태를 위한 MPPSCW를 사용하여, MPPS(352)에게 ADC(364) 및/또는 CTMU(360)로부터의 데이터를 어떻게 처리할지 그리고 적절한 때에 결과값을 CPU(358)에게 어떻게 제공할지를 명령할 수 있다.

멀티플렉서(366)는, 전술한 도 1 및 2의 설명에서 상세하게 기재된 바와 같이, 외부 노드들(370)을 VDD, VSS 또는 ADC(364) 또는 CTMU(360)의 입력부의 어느 하나에 결합시키기 위해 사용될 수 있다. DCS(362), MPPS(352), 멀티플렉서(366) 및 마이크로-코딩된 메모리(354)는, CPU 및 프로그램 메모리(358)와는 독립적으로 동작할 수 있고, 미리정의된 기준이 충족될 때까지 예를 들어 터치키(368)의 커패시턴스 변화가 거기에 근접한 용량성 오브젝트 예를 들어 손가락 터치(도시하지 않음)를 표시하기에 충분하게 될 때까지, 마이크로컨트롤러(350) 내의 고전력 인출 모듈들이 저전력 슬립 모드를 유지하게 할 수 있다.

도 2b를 보면, 본 개시의 특정의 실시예들에 따른, 복수의 마이크로-코딩된 워드들의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 단계들의 제1 시퀀스는 복수의 마이크로-코딩된 워드들(320)을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 복수의 마이크로-코딩된 워드들(320)의 각각의 하나는 관련된 제1 시퀀스 내의 하나의 단계를 나타낸다. 단계들의 제2 시퀀스는 복수의 마이크로-코딩된 워드들(322)을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 복수의 마이크로-코딩된 워드들(322)의 각각의 하나는 관련된 제2 시퀀스 내의 하나의 단계를 나타낸다. 어드레스 디코더(356)는 상기 복수의 마이크로-코딩된 워드들(320 또는 322) 중 어느 하나가 선택될지를 제어할 수 있으며, 여기서 상기 복수의 마이크로-코딩된 워드들(320 또는 322) 중 상기 선택된 하나의 마이크로-코딩된 컨텐츠는 DCS(362) 및 MPPS(352)에 동작 명령들을 제공한다. MPPS(352) 및 DCS(362)에 그것의 파이프라인 동작들을 위한 적절한 기능들을 제어하도록 명령하기 위해, 적절한 마이크로 코딩된 워드들(320 및 322)이 어드레스 디코더(356)에 의해 실질적으로 동시에 선택될 수 있음은, 예상되고 또한 본 개시의 범위에 있다.

도 3을 보면, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예에 따른, CVD 프로세스에 필요한 리소스들의 제어에 사용되는 마이크로-코딩된 워드에 대한 레지스터 비트 할당 다이어그램이 도시되어 있다. 마이크로-코딩된 워드는 예를 들면, 일회용 프로그래밍(OTP), 플래시 메모리, 휘발성 및/또는 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(RAM)(이들에 한정되지 아니함)에 저장될 수 있다. 시퀀스들이 이런 아키텍처에 추가되거나 수정될 수 있으며, 따라서 CPU 작업-부하를 줄일 수 있거나 또는 다른 고전력 요구 모듈들 예를 들어 CPU가 전력을 보존하기 위해 슬립 모드에 있을 때에 동작할 수 있는 지능형 주변장치를 만들 수 있다.

마이크로-코딩된 워드는, 하나 이상의 루프(loop)들을 정의하기 위한 비트 필드들을 포함할 수 있어서, 후처리 변환 수학 연산들(math operations)을 제어하고, 다양한 CVD 단계들을 제어하고, ADC(364)를 제어하고, 용량성 시간 측정 유닛(CTMU)(360) 및 그것의 다양한 동작 단계들을 제어하고, 주변장치들과 관련된 다양한 외부 노드들(370)(집적회로 패키지의 외부 연결부들)을 제어할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 측정 변환 시퀀스로부터 시작하여, 도 2에 도시된 바와 같은 상태 다이어그램이 형성될 수 있다. 그리고 프로그램 워드는 흐름도의 각 관련된 상태에 대해 정의된다. 이어서, 순차적인 단계들은, 플래시 메모리, RAM과 같은 마이크로-코딩된 메모리(354)에 저장되거나 또는 일회용 프로그램가능(OTP) 메모리에 하드 코딩된다.

도 3에 도시된 마이크로-코딩된 워드는, 예를 들면, 32 비트를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 비트들 [31:26]은 루프 제어에 사용될 수 있고, 비트들 [25:19]은 장래의 사용을 위해 예비될 수 있고, 비트들 [18:16]은 수학 계산들 제어에 사용될 수 있고, 비트들 [15:12]은 ADC 제어에 사용될 수 있고, 비트들 [11:8]은 CTMU 제어에 사용될 수 있고, 그리고 비트들 [7:0]은 외부 노드 연결부들 예를 들어 마이크로컨트롤러 집적회로 패키지 상의 외부 연결 핀들에 사용될 수 있다.

프로그램가능 시퀀서들, DCS(362) 및/또는 MPPS(352)는 그들의 관련된 기능들을 제어하기 위해, 디바이스의 모듈들(주변장치들)의 각자의 특수 기능 레지스터들에 액세스하는 상태 머신들을 포함할 수 있다. 상태 머신은 마이크로-코딩된 워드들(320 및 322)에 의해 제어되도록 구현될 수 있다. 단지 특정의 기능들만이 필요하기 때문에, 상태 머신은, 그것의 로직 디바이스 풋프린트를 집적회로 실리콘 다이 상에 작게 유지하도록, 최소한의 관련 로직으로 설계될 수 있다.

이제, 도 4를 보면, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른, 데이터 누산 및 처리 로직의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 데이터 누산 및 처리 로직은, 개괄적으로 번호(400)로 표시되며, 제1 멀티플렉서(420), 기록 래치(422), 기록 파일(424), 제2 멀티플렉서(426), 시프트 레지스터(430), ADC 래치(432), 가산/감산 로직(436), 제3 멀티플렉서(438), 및 누산기 래치(440)를 포함할 수 있다. 전술한 로직 모두는 상태 머신 구성들에서 사용될 수 있고 마이크로-코딩된 워드들(320 및/또는 322)에 의해 제어될 수 있다.

이제, 도 5를 보면, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예들에 따른, 데이터 비교 로직의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 데이터 비교 로직은, 개괄적으로 번호(500)로 표시되며, "초과(greater than)" 비교기(550), "미만(less than)" 비교기(552), 제4 멀티플렉서(554), 제5 멀티플렉서(560), 제6 멀티플렉서(562), N+1 기록 래치(556), 고임계(high threshold) 래치(THHLDH)(558), N 기록 래치(564) 및 저임계 래치(THHLDL)(566)를 포함할 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 수학 처리가 제공될 수 있다. 수학 처리는, MPPS(352) 계산 시퀀스 제어에 링크될 수 있는 하나 이상의 개별적인 마이크로-코딩된 워드(들)를 사용함으로써 정의될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같은 각각의 마이크로-코딩된 워드로 인해, 도 4에 도시된 바와 같은 관련된 산술 로직 유닛을 이용하는 수학 연산을 수행할 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같은 비교 연산들을 수행할 수 있다. 가산 또는 감산이 수행될 수 있고, 수행될 각각의 동작을 위한 다양한 입력 신호들이 선택될 수 있다. 임계값 레지스터들로 인해, 상한 및 하한 임계값과의 비교가 가능케 되며, 도 5에 도시된 바와 같은 관련된 신호들이 발생된다.

이제, 도 6을 보면, 본 개시의 특정의 예시적인 실시예에 따른, 수학 후처리에 필요한 리소스들의 제어에 사용되는 마이크로-코딩된 워드에 대한 레지스터 비트 할당 다이어그램이 도시되어 있다. 수학 후처리는, 후처리의 다양한 상태들을 먼저 정의함(first defining)으로써 달성될 수 있고 그리고 관련된 상태도를 생성할 수 있다. 그 다음에, 마이크로-코딩된 워드, 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같은 것(이에 한정되지 아니함)을 사용하여, 프로그램 워드가 각 상태에 대하여 정의될 수 있다. 도 6에 도시된 마이크로-코딩된 워드는, 예를 들면, 24 비트들을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 비트 [23]는 시퀀스의 종료를 표시할 수 있고, 비트 [22:19]는 장래의 사용을 위해 예비될 수 있고, 비트 [18:13]는 임계값 제어에 사용될 수 있고, 비트 [12]는 ADC 래치 클록에 사용될 수 있고, 비트 [11]은 ACC(누산기) 래치 클록에 사용될 수 있고, 비트 [10:6]는 기록 제어에 사용될 수 있고, 그리고 비트 [5:0]는 누산기 제어에 사용될 수 있다. 각각의 마이크로 코드 워드는 플래시 또는 DRAM에 저장될 수 있고, 또는 시퀀서 제어와 유사한 OTP 메모리에 하드-코딩될 수도 있다.

결과적으로 생성되는 마이크로-코딩된 시퀀서 주변장치는 다음과 같은 장점들을 제공한다: 그것은 향상된 유연성을 갖도록 구성가능하고, 에러들로부터 쉽게 복구될 수 있게 하고, 새로운 프로세스 단계들을 쉽게 포함시킬 수 있게 한다. 미리정의된 시퀀스들이, 사용자들을 위해 생성되어 이용될 수 있는 완성된(canned) 코드들에 의해서, 복수의 미리정의된 애플리케이션들에 제공될 수 있다. 하지만, 그 디바이스로 인해, 물론, 사용자들은 그들 자신의 사용자지정 프로세스 단계들을 만들 수 있을 것이다. 이 마이크로-코딩된 시퀀서 주변장치는 CPU와 독립적으로 동작할 수 있다.