An 8-bit general purpose io for a 32-bit microcontroller

Abstract

En este trabajo se proponen dos sistemas de control digital para un periférico General Purpose Input Output (GPIO). Un GPIO es un circuito que se puede programar como entrada o salidas digitales y es de propósito general, es decir se puede usar en gran variedad de aplicaciones. Estos circuitos al ser implementados en un microcontrolador pueden ser programados por el usuario en tiempo real. Se discuten las estructuras típicas de un GPIO cuando funciona como entrada o salida y se realiza un análisis de sus características y funcionamiento. El GPIO será implementado en el primer microcontrolador de 32-bit en arquitectura RISC-V diseñado por el grupo de investigación OnChip. Dichos controladores están basados en los protocolos Advanced Peripheral Bus (APB) y Advanced Extensible Interface 4 Lite (AXI4-Lite). La metodología de diseño se centra en la optimización del área, la velocidad y el consumo de energía. Los resultados experimentales indican una densidad de potencia total de 6.5µW/MHz para el controlador digital AXI4-Lite y 2.8µW/MHz para el controlador digital APB. El área ocupada por el controlador digital AXI4-Lite es de 3024 y 2846 para el controlador digital APB. El GPIO se implementó como parte de System-on-a-chip (SoC) en tecnología CMOS de 130nm y servirá para futuros proyectos en el área de la microelectrónica.