ИНТЕГРАЛЬНАЯ МИКРОСХЕМА С ПОВЫШЕННЫМИ УДОБСТВОМ И НАДЕЖНОСТЬЮ Российский патент 2024 года по МПК G06F9/06 G06F1/16 

Изобретение относится к области устройств для программного управления, в частности, к конструкциям устройств с хранимой программой, а также к конструкциям устройств с микропрограммой, и может быть использовано в производстве интегральных микросхем для вычислительной и/или управляющей техники.

Известны интегральные микросхемы (ИМ) - аналоги, которые изготовляются групповым методом (на одной полупроводниковой пластине одновременно формируются десятки и сотни кристаллов) по, как правило, планарной технологии и по конструктивно-технологическому исполнению разделяются на полупроводниковые, пленочные и гибридные (совмещенные). У полупроводниковых ИМ все элементы и межэлементные соединения выполнены на поверхности и в объеме полупроводниковой подложки. У пленочных ИМ все пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, индуктивности и пр.) выполнены по пленочной технологии (в виде пленок, условно толстых и тонких), и только транзисторы (основные активные элементы) - по полупроводниковой. Гибридные ИМ сочетают в себе конструкцию первых и вторых. ИМ выпускаются в корпусном и бескорпусном исполнении. Их корпуса герметичны и защищают внутренности от воздействия вредных факторов окружающей среды. Независимо от исполнения все ИМ имеют необходимое количество p-n-переходов, изоляцию конструктивных элементов друг от друга, межэлементные и внешние электрические связи (проводники и внешние выводы), а также защиту полупроводниковых составляющих и всей ИМ от внешних воздействий (тонкие пленки инертных материалов, корпуса, толстые слои герметиков (эмалей, лаков, компаундов) или т.п.). Также известны интегральные микросхемы (микроконтроллеры), например, серии rfPIC компании Microchip, со встроенным маломощным УКВ-передатчиком, которые позволяют собирать и передавать данные или дистанционно управлять чем-либо по радиоканалу. Их УКВ-передатчики работают в диапазонах 310…440 и 800…930 МГц. Для организации завершенного радиоканала выпускаются еще соответствующие микросхемы приемников. Сигнал, поступающий с выхода микросхемы-приемника, может быть обработан при помощи второго микроконтроллера. Формат передачи данных - KeeLoq, реализованный также в микроконтроллерах HCS101 той же компании (Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок: 3-е изд. - СПб.: Издательство "Лань", 2009. - с. 17-22, 389-391. Яценков В.С. Микроконтроллеры Microchip rfPIC со встроенным маломощным радиопередатчиком. - М.: "Горячая линия-Телеком", 2006. - с. 65-79, 195-205, 238-240).

Недостатками ИМ-аналогов являются: 1) отсутствие функции "стоп"/"сброс" (и соответствующего, к примеру, переключателя на корпусе), останавливающей выполняемую программу в случае ее "зависания", например, из-за ошибок в кодировании; 2) отсутствие возможности записи в память программ (а это, как правило, - флэш-память, что означает электрически стираемое постоянное запоминающее устройство - ЭСПЗУ), ее "прошивки", параллельно нескольких программ и/или версий программ (программных файлов в соответствующем формате) и переключения между ними (к примеру, с помощью переключателя на корпусе) в случае необходимости быстрой и легкой смены программы, ее версии или т.п.; 3) отсутствие малогабаритного текстового дисплея, встроенного в корпус и/или кристалл ИМ для отображения какой-либо важной/полезной для нее информации; 4) отсутствие полной беспроводности (включая электрическое питание) для присоединения к разрабатываемой системе вообще без проводов, что не позволяет быстро и легко заменять ИМ в случае возникновения каких-либо проблем с ними, например, поломки, локального пробоя или т.п.; 5) коррозия металлизации (к примеру, контактных площадок кристалла) и диффузия загрязняющих примесей в диэлектрики (например, граница раздела кремний - окисел под затворами транзисторов очень чувствительна к примесям в диэлектриках).

В качестве прототипов выбраны ИМ (микроконтроллеры) серии PIC18Fxxxx (к примеру, PIC18F2455) компании Microchip с аппаратной поддержкой USB, у которых интерфейс USB используется для обмена данными, например, с персональными компьютерами. Имея встроенный трансивер, их модули USB соответствуют стандарту USB-2.0 и совместимы с низкоскоростной шиной USB. Этот трансивер подключен к ядру узла последовательного интерфейса USB (USB serial interface engine - SIE) по внутренним линиям и обеспечивает связь между микроконтроллером и хостом. Наличие встроенного трансивера позволяет разрабатывать недорогие устройства (Яценков В.С. Микроконтроллеры Microchip с аппаратной поддержкой USB. - М.: "Горячая линия-Телеком", 2008. - с. 205-235).

К недостатку этих ИМ-прототипов относится наличие только внутреннего интерфейса USB, но отсутствие разъема USB (USB-коннектора) на корпусе (с доступом при помощи него, в том числе, и к отдельной памяти программ, в соответствии с Гарвардской архитектурой, принятой для семейства PIC) для быстрого и легкого соединения, к примеру, с персональными компьютерами и записи в память ИМ одного или нескольких программных файлов (исполняемых программ). Сегодня для "прошивки" ИМ (микроконтроллеров) приходится применять специальные отдельные платы-программаторы (что дорого, громоздко и неудобно) с источниками напряжения программирования, разъемами для управляющих микроконтроллеров, разъемами для установки программируемых ИМ (микроконтроллеров), всякими индикаторами и пр. Питание программаторов осуществляется, как правило, от порта USB (напряжением 5 В). Данные платы-программаторы предназначены для программирования ИМ с флэш-памятью, а управляются - от тех же самых персональных компьютеров по интерфейсу USB.

Задачами предполагаемого изобретения являются введение в конструкцию ИМ: 1) функции "стоп"/"сброс" (и соответствующего переключателя на их корпусе), останавливающей выполнение любой, в том числе "зависшей", программы; 2) возможности записи в память программ параллельно нескольких программ (программных файлов) и функции переключения между ними (с помощью переключателя на корпусе ИМ); 3) малогабаритного текстового дисплея, встроенного прямо в корпус и/или кристалл ИМ, для отображения какой-либо важной/полезной для нее информации; 4) составляющих для обеспечения полной беспроводности - для индуктивного электрического запитывания ИМ и обмена данными по радиоканалу (радиоинтерфейсу) с остальной системой; 5) герметизации корпуса (и вакуумирования его внутреннего пространства) для борьбы с коррозией металлизации и/или диффузией загрязняющих примесей в диэлектрики; 6) разъема USB на корпусе (для доступа, в том числе, и к отдельной памяти программ) для быстрого и удобного программирования ИМ. Все это, в целом, должно сделать ИМ удобнее и/или надежнее в эксплуатации для пользователей.

Поставленные задачи решаются благодаря тому, что в конструкцию ИМ добавляются: 1) переключатель на корпусе, останавливающий выполнение любой, в числе пр. "зависающей", программы после однократного воздействия пользователя, когда он убедился в том, что программу нужно "тормознуть". Такой переключатель может быть привязан, например, к переводу линии системной шины READY (готовность) в пассивное (нулевое) состояние. Сигнал READY поступает на процессор цифровой ИМ, в ответ на что тот приостанавливает свою работу и переходит в режим ожидания. Бесконечный цикл выполнения всякой прикладной программы, в соответствии с которым работают все микроконтроллеры, временно разрывается. Далее происходит еще отключение периферии, взаимодействующей с памятью, и переключение памяти программ на другую страницу (смена прикладной программы). Функция может быть важна, к примеру, для юношеских, учебно-отладочных цифровых ИМ; 2) возможность записи в память программ, если это - флэш-память, поддерживающая страничную организацию, параллельно нескольких прикладных программ и переключатель на корпусе для смены их с одной на другую. Тогда, для переключения между ними, потребуется аппаратно (с помощью переключателя, например кнопочного) выбрать (оказав воздействие нужное количество раз) необходимую страницу памяти (фактически, нужный файл), а затем, к примеру, произвести системный сброс ИМ. Функция может быть полезна, например, для юношеских, учебно-отладочных цифровых ИМ; 3) малогабаритный дисплей, встроенный в корпус и/или кристалл ИМ (если позволяет технология ее изготовления). Этот текстовой дисплей, к примеру, жидкокристаллического или e-ink-типа и с одной строкой по вертикали (для простоты и дешевизны), мог бы отображать информацию о выбранной странице памяти и/или об исполняемой прикладной программе (программном файле) и/или, возможно, какую-либо другую важную/полезную информацию (настроечную или т.п.). Функция может быть важна, например, для юношеских, учебно-отладочных цифровых ИМ; 4) составляющие для обеспечения полной беспроводности ИМ - система индуктивного электрического запитывания (методом индукции передается электрическая энергия) и двунаправленный радиоинтерфейс (к примеру, Wi-Fi/Wi-Gig) для обмена данными с остальной системой на плате, вмонтированные в корпус ИМ и то гнездо, куда она вставляется. Для электрического питания ИМ можно также использовать и лазерный луч, но передача лучистой энергии потребует четкой выверки линии визирования между передатчиком (гнездом) и приемником (ИМ); 5) герметизация корпуса ИМ и вакуумирование его внутреннего пространства (вероятно, еще в процессе ее производства) и, таким образом, борьбы (на кристалле) с коррозией металлизации и/или диффузией загрязняющих примесей в диэлектрики; 6) разъем USB на корпусе (с привязкой всего USB-интерфейса, в том числе, и к памяти программ) ИМ для недорогого, быстрого и удобного ее программирования с помощью персонального компьютера или т.п. средств. Такая ИМ могла бы напоминать обычную флэшку, с разъемом USB на торце, но с внешними выводами по бокам для установки, например, в гнездо DIP (или подобное) на печатной плате системы. Процесс программирования тогда мог бы быть похож на простое копирование файла(ов) при помощи любого приложения-файловой оболочки операционной системы (ОС) компьютера. Функция может быть полезна, к примеру, для юношеских, учебно-отладочных цифровых ИМ.

Техническая сущность и принцип действия предложенной ИМ поясняются чертежом, на котором она изображена как бы на печатной плате системы (виды сверху и сзади) в своем обычном, рабочем положении. Вид сзади соединен с разрезом, границей между которыми служит вертикальная штрих-пунктирная линия (на разрезе показан беспроводной вариант конструкции ИМ).

Предложенная ИМ состоит из: корпуса, слоя(ев) герметика или т.п. 1; внешних выводов 2 на корпусе, герметике или т.п.; кристалла 3 с активными и пассивными электрическими и электронными конструктивными элементами и контактными площадками; держателя кристалла и внутренних выводов, соединяющих внешние выводы 2 на корпусе, герметике или т.п. 1 с контактными площадками кристалла 3. Элементы кристалла 3 содержат: память, имеющую регистры и разделяемую, в соответствии с Гарвардской архитектурой, на память данных (оперативное запоминающее устройство - ОЗУ) и память программ (постоянное запоминающее устройство, как правило, это - флэш-память, ЭСПЗУ), которая должна поддерживать страничную организацию; периферийные устройства (блок обработки прерываний, порты ввода/вывода и/или т.п.); системную шину, состоящую из шины адреса, шины данных и шины управления; управляющее ядро, включающее контроллер шины, процессор и тактовый генератор; и пр. 1. Процессор, работая по прикладной программе, обрабатывает (читает, декодирует и выполняет) двоичные коды операций (команд) программы и, находясь в бесконечном цикле, иногда зацикливается ("зависает"), например, из-за ошибок в кодировании. Чтобы вывести его из зацикливания, нужно временно разорвать его бесконечный цикл -приостановить работу и заставить перейти в режим ожидания. Если затем еще отключить периферию, взаимодействующую с памятью, то можно переключать память программ на другую (одну из следующих) страницу (а фактически, поменять прикладную программу). Если после этого произвести системный сброс ИМ, то ее бесконечный цикл должен возобновиться, но уже по другой, заведомо правильно функционирующей прикладной программе (написанной, отлаженной и "прошитой", к примеру, производителем ИМ), которая, теоретически, должна находиться на этой другой (следующей) странице памяти программ. Приостановить процессор и заставить его перейти в режим ожидания можно, например, при помощи однократного воздействия на кнопку-переключатель 4 на корпусе, герметике или т.п. 1 ИМ, которая может быть связана с переводом линии системной шины READY (готовность) в пассивное (нулевое) состояние. Сигнал READY поступает на процессор цифровой ИМ и заставляет его действовать нужным пользователю образом. Также некий сигнал, связанный все с той же кнопкой-переключателем 4, может вызывать какую-нибудь вспомогательную программу и устанавливать (с ее помощью) в соответствующие биты в управляющих регистрах ИМ-периферии требуемые значения и, таким образом, отключать ее питание. ИМ расцикливается и начинает правильно функционировать снова. 2. Поскольку память программ должна поддерживать страничную организацию, становится возможным записывать в эту память (на разные страницы) параллельно несколько прикладных программ (программных файлов в формате.hex) и, с помощью кнопки-переключателя 4 на корпусе, герметике или т.п. 1, заменять их с одной на другую. Тогда, для переключения между страницами, нужно будет аппаратно (с помощью соответствующего, многократного, воздействия на кнопку-переключатель 4) выбрать необходимую страницу памяти (фактически, нужный исполняемый файл) и, сохранив номер этой страницы в энергонезависимой памяти, затем, к примеру, произвести системный сброс ИМ. ИМ переключится на другую, нужную страницу памяти программ и начнет выполнять другую, нужную программу. 3. Если встроить в корпус, герметик или т.п. 1 и/или кристалл 3 ИМ (если позволяет технология ее изготовления) малогабаритный монохромный буквенно-цифровой дисплей 5, например, однострочный жидкокристаллический или с электронными чернилами (e-ink) (для простоты и дешевизны), и подключить его (через управляющую схему), к примеру, к системной шине ИМ или к ее же шинам I²C, SPI или т.п., появляется возможность отображать на нем информацию о выбранной странице памяти программ и/или об исполняемой прикладной программе (программном файле) и/или, возможно, другую важную/полезную информацию (настроечную или т.п.). Подобный дисплей 5 сделает взаимодействие с ИМ несколько удобнее для пользователей. Функции, описанные в пунктах 1-3, могут быть полезны, например, для юношеских, учебно-отладочных цифровых ИМ. 4. Конструктивными составляющими для обеспечения полной беспроводности ИМ являются система индуктивного электрического запитывания, использующая электромагнитную индукцию, и двунаправленный радиоинтерфейс (к примеру, Wi-Fi/Wi-Gig) для обмена данными с остальной системой на плате. Они, первичная индукционная катушка для передачи индуктивной мощности и приемопередатчик радиоинтерфейса, могут быть вмонтированы в то гнездо на печатной плате (запитывающее устройство), куда вставляется корпус 1 ИМ. Соответствующие им парные вторичная индукционная катушка 6 для приема индуктивной мощности и приемопередатчик радиоинтерфейса вмонтированы в корпус, герметик или т.п. 1 и/или кристалл 3 ИМ, которые, естественно, не должны иметь никаких внешних 2 и внутренних выводов. Для индуктивного питания требуются также еще управляющая электроника индукционного блока и катушки как в запитывающем устройстве, так и в питаемом. Переменный ток проходит через первичную (передающую) индукционную катушку в запитывающем устройстве, и, как известно, любой движущийся электрический заряд создает магнитное поле. Магнитное поле изменяется (колеблется) и создается электродвижущая сила (между ИМ и ее гнездом). Это порождает новый переменный электрический ток во вторичной (приемной) индукционной катушке 6 питаемого устройства (ИМ). Затем этот переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя и используется для обеспечения электропитания. Поскольку в схеме присутствуют магнитные поля, вредно действующие на ИМ, система индуктивного электрического питания должна быть заэкранирована - помещена за металлическую пластину 7, которая должна отгораживать ее от окружающих составляющих ИМ. Для электрического питания ИМ можно также использовать лазерный луч, вырабатываемый излучателем в ее гнезде, но передача лучистой энергии будет требовать четкой выверки линии визирования между передатчиком (гнездом) и приемником на ИМ. Падающие на приемник излучения фотоны прямо взаимодействуют с его кристаллической решеткой, в результате чего освобождаются носители тока (фотоэлектроны). Если носители тока, возникающие в веществе (твердом теле) при его освещении, эмиттируются в вакуум или газ, образуя ток во внешней цепи (фототок), наблюдается внешний фотоэффект. Приемниками излучения на основе внешнего фотоэффекта являются, например, полупроводниковые фотоэлементы (кремниевые, на основе арсенида галлия или т.п.). Один такой элемент или их батарею можно разместить на/в ИМ в качестве приемника(ов) лазерного луча и переработчика(ов) лучистой энергии в запитывающий ее электрический ток. 5. Корпус, герметик или т.п. 1 ИМ должны быть надежно герметизированы и вакуумированы, чтобы их пустое внутреннее пространство предотвращало действие на контактные площадки кристалла 3 для припайки или приварки соединительных проводников, диэлектрики и пр. металлические и неметаллические конструктивные элементы газов, жидкостей, различных примесей и/или т.п., обеспечивая, тем самым, борьбу (на кристалле) с коррозией металлизации и/или диффузией загрязняющих примесей в диэлектрики. Герметизация и вакуумирование должны быть выполнены, вероятно, еще на стадии производства ИМ. Конструкция корпуса, герметика или т.п. 1 ИМ оставляется на усмотрение ее производителя, а поддерживать внутри них вакуум (то есть поглощать просочившиеся газы, пары, примеси и/или т.п.) можно было бы, к примеру, при помощи отожженного (сильно нагретого) кристалла/порошка цеолита 8 или т.п. 6. Разъем USB 9 (USB-коннектор)должен располагаться на корпусе, герметике или т.п. 1 ИМ с привязкой всего USB-интерфейса (состоящего из встроенного источника питания, встроенного трансивера, ОЗУ, потокового порта и т.д.) через системную шину, в том числе, и к памяти программ ИМ и его конструктивным исполнением таким образом, чтобы обеспечивать недорогое, быстрое и удобное программирование памяти с помощью персонального компьютера или т.п. средств с USB-интерфейсом. Такая ИМ могла бы выглядеть как обычная флэшка, с разъемом USB 9 на торце (и с крышкой на нем для защиты от пыли), но с внешними выводами 2 по бокам (если они присутствуют в ее конструкции) для установки, например, в гнездо DIP (или подобное) на печатной плате системы. Процесс программирования тогда (после установки в разъем USB на корпусе персонального компьютера) был бы похож на простое копирование файла(ов) с помощью любого приложения-файловой оболочки, к примеру, в ОС Windows это - Проводник. В Проводнике ОС Windows (после установки в разъем USB) ИМ могла бы появляться как "диск" с именем, соответствующим ее маркировке у производителя, и емкостью, равной величине ее памяти программ, на который нужно было бы записать ("прошить") один или несколько файлов (исполняемых программ). Никакие другие средства (платы-программаторы или т.п.) не требовались бы, что делало бы весь процесс дешевле, компактнее и удобнее. Функция, описанная в этом пункте, может быть полезна, например, для юношеских, учебно-отладочных цифровых ИМ.

Описанной выше ИМ пользуются следующим образом. 1. ИМ (микроконтроллер) устанавливают в гнездо на печатной плате разработанной системы (DIP или подобное) и включают электропитание и пр., если требуется. Процессор ИМ начинает свой обход бесконечного цикла текущей (ранее выбранной) прикладной программы, читая, декодируя и выполняя ее двоичные коды операций (команд). Если он, работая, в какой-то момент зацикливается ("зависает"), к примеру, из-за ошибок в кодировании, то, чтобы вывести его из зацикливания, пользователю нужно оказать однократное воздействие на кнопку-переключатель 4 на корпусе, герметике или т.п. 1 ИМ, связанную, например, с переводом линии системной шины READY (готовность) в пассивное (нулевое) состояние. Бесконечный цикл будет временно разорван, а процессор ИМ - приостановит свою работу и перейдет в ожидающий режим. Далее некий сигнал, вырабатываемый при помощи все той же кнопки-переключателя 4, вызывает какую-нибудь вспомогательную программу, которая выставляет соответствующие биты в управляющих регистрах ИМ-периферии, взаимодействующей с памятью, и, таким образом, отключает ее питание и временно "выводит из игры". Сразу же после этого происходит переключение памяти программ (связанное все с той же кнопкой-переключателем 4 либо автоматически) на другую (одну из следующих) страницу, а фактически, "зависающая" прикладная программа меняется на другую. Далее после этого производится системный сброс ИМ и ее бесконечный цикл возобновляется, но уже по другой, заведомо правильно работающей прикладной программе (созданной, отлаженной и "прошитой" в ИМ, к примеру, ее производителем), которая должна находиться на этой (одной из следующих) странице памяти программ. ИМ расцикливается и начинает правильно функционировать вновь. 2. Поскольку память программ в описываемой ИМ должна быть выполнена так, чтобы поддерживать страничную организацию, то пользователь записывает в эту память (на разные страницы) параллельно несколько разных прикладных программ и/или их версий (программных файлов в формате.hex) и, с помощью все той же кнопки-переключателя 4 на корпусе, герметике или т.п. 1 ИМ, заменяет их с одной на другую. Таким образом, чтобы переключиться между страницами, пользователю нужно аппаратно (при помощи соответствующего, многократного, воздействия на кнопку-переключатель 4) остановить процессор, отключить периферию ИМ (выключить ее питание), взаимодействующую с памятью, переключиться на другую, нужную страницу памяти программ (фактически, на другой, нужный исполняемый файл), а затем, например, произвести системный сброс ИМ. ИМ, после многократного воздействия всего на одну кнопку 4, переходит на другую (соответствующую количеству воздействий) страницу памяти программ и начинает выполнять другую программу, записанную на нее. 3. Если позволяет технология изготовления ИМ, производитель встраивает в ее корпус, герметик или т.п. 1 и/или кристалл 3 малогабаритный монохромный буквенно-цифровой дисплей 5. Этот дисплей может быть конструктивно выполнен (для простоты и дешевизны), к примеру, в виде однострочного жидкокристаллического экрана или экрана с электронными чернилами (e-ink). Подключение его (через управляющую схему), например, к системной шине ИМ или к ее же шинам I²C, SPI или т.п. позволяет отображать информацию (к примеру, кратко, в виде букв, цифр и знаков препинания) о выбранной в данный момент времени странице памяти программ и/или об исполняемой прикладной программе (программном файле) и/или, возможно, другую важную/полезную информацию (настроечную или т.п.). Подобный дисплей 5 делает работу пользователя с ИМ нагляднее и, следовательно, удобнее. 4. Полную беспроводность ИМ (питаемому устройству) обеспечивают встроенные в корпус, герметик или т.п. 1 и/или кристалл 3 система приема электрической мощности, использующая электромагнитную индукцию, и приемопередатчик радиоинтерфейса (например, Wi-Fi/Wi-Gig) для обмена данными с остальной системой на плате. Соответствующие им парные система передачи электрической мощности, основанная все на той же электромагнитной индукции, и приемопередатчик того же радиоинтерфейса вмонтированы в гнездо (запитывающее устройство) на печатной плате, куда вставляется ИМ, которая, естественно, не имеет никаких внешних 2 и внутренних выводов. Пользователю нужно лишь безошибочно вставить корпус 1 ИМ в его гнездо и включить питание разработанной системы. Питание, соединение с системой и обмен данными с ней начнутся и будут продолжаться автоматически в беспроводном режиме. В том случае если для электрического питания ИМ используется лазерный луч, вырабатываемый излучателем в ее гнезде, передача лучистой энергии потребует четкой выверки линии визирования между передатчиком (излучателем) и приемником(ами) лазерного излучения на/в ИМ (полупроводниковым фотоэлементом или их батареей). Производитель обязан конструктивно обеспечить правильное (и однозначное) размещение корпуса 1 ИМ внутри гнезда. 5. Корпус, герметик или т.п. 1 ИМ должны быть надежно герметизированы и вакуумированы еще на стадии производства (производителем), чтобы таким образом изолировать контактные площадки кристалла 3, диэлектрики и пр. металлические и неметаллические конструктивные элементы от газов, жидкостей, различных примесей и/или т.п. Эта изоляция необходима для обеспечения борьбы (на кристалле) с коррозией металлизации и/или диффузией загрязняющих примесей в диэлектрики ИМ. Чтобы поддерживать в корпусе, герметике или т.п. 1 ИМ вакуум (поглощать просачивающиеся газы, пары, примеси и/или т.п.), производитель может использовать, к примеру, отожженный (сильно нагретый) кристалл/порошок цеолита 8 или т.п. 6. Разъем USB 9 (USB-коннектор) должен располагаться производителем на корпусе, герметике или т.п. 1 ИМ, а весь ее USB-интерфейс (через системную шину) должен быть связан, в том числе, и с памятью программ и конструктивно выполнен так, чтобы обеспечивать недорогое, быстрое и удобное программирование ("прошивку" памяти) пользователем с помощью его персонального компьютера или т.п. средств с USB-интерфейсом. Такая ИМ могла бы выглядеть как обычная флэшка, с разъемом USB 9 на торце корпуса 1, но с внешними выводами 2 по его бокам (если они присутствуют в ее конструкции) для установки пользователем, например, в гнездо DIP (или подобное) на печатной плате разработанной системы. Процесс программирования ИМ пользователем, после ее установки в разъем USB на корпусе персонального компьютера либо подобного средства, выглядит как простое копирование файла(ов) с помощью какого-нибудь приложения-файловой оболочки, к примеру, Проводника ОС Windows. В Проводнике ОС Windows, после установки пользователем в разъем USB, ИМ появлялась бы, например, как "диск" с именем, соответствующим фабричной маркировке, и емкостью, равной величине ее памяти программ. На этот "диск" пользователь записывает ("прошивает") один или несколько файлов (на разные страницы, представляющиеся в Проводнике соответствующими директориями), который(е) производит при помощи таких программных сред, как, к примеру, "AVR Studio" компании Atmel (созданной для ее микроконтроллеров серии AVR), а затем запускает на ИМ. Переключение страниц памяти программ (в процессе работы ИМ) пользователь может выполнять с помощью все той же кнопки-переключателя 4, например, воздействуя на нее нужное количество раз.

Изобретение относится к устройствам для программного управления и может быть использовано в производстве интегральных микросхем (ИМ) для вычислительной/управляющей техники. Интегральная микросхема с повышенными удобством и надежностью имеет: 1) кнопку-переключатель на корпусе или герметике, которая, после однократного воздействия, останавливает работу процессора, отключает периферию, переключает память программ на другую страницу и производит системный сброс ИМ, в результате чего любая программа останавливает работу, а правильно работающая фабричная - запускается вместо нее, прекращая "зависание" ИМ; 2) флэш-память программ со страничной организацией, которая позволяет записывать на разные страницы несколько программ и, после многократного воздействия на кнопку-переключатель на корпусе или герметике, переключать их с одной на другую; 3) встроенный в корпус или герметик и/или кристалл малогабаритный, простой и недорогой дисплей для отображения информации о выбранной странице памяти программ и/или об исполняемой программе и/или другой важной/полезной информации; 4) КС для полной беспроводности - систему электропитания, использующую электромагнитную индукцию или принимающую и перерабатывающую лазерный луч и выдающую электроток, и двунаправленный радиоинтерфейс для обмена данными с остальной системой; 5) корпус или герметик, герметизированные/вакуумированные еще на стадии производства для предотвращения действия на металлические и неметаллические КС газов, жидкостей, примесей и/или т.п., обеспечивая тем самым борьбу с коррозией металлизации и/или диффузией загрязняющих примесей, причем поддержание внутри них вакуума выполняется при помощи отожженного кристалла/порошка цеолита или т.п.; 6) разъем USB, расположенный на корпусе или герметике, а весь ее USB-интерфейс связан в том числе и с памятью программ и конструктивно выполнен так, чтобы обеспечивать недорогое, быстрое и удобное программирование памяти при помощи персонального компьютера или т.п.средств, обладающих USB-интерфейсом. Техническим результатом при реализации заявленного решения является расширение функциональных возможностей интегральных микросхем, благодаря тому, что введены: функции "стоп"/"сброс", останавливающей работу любой программы и переключающей ИМ на правильно работающую фабричную программу; возможности записи в память программ нескольких программ и переключения между ними; малогабаритный дисплей для отображения важной/полезной информации; разъем USB на корпусе или герметике для доступа и к отдельной памяти программ для недорогого, быстрого и удобного программирования ИМ. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Интегральная микросхема (ИМ), содержащая корпус или один или несколько слоев герметика, внешние выводы на корпусе или герметике, кристалл с активными и пассивными электрическими и электронными конструктивными элементами (КЭ) и контактными площадками, держатель кристалла и внутренние выводы, соединяющие контактные площадки с внешними выводами, причем КЭ кристалла содержат память, включающую оперативное запоминающее устройство и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), являющееся флэш-памятью (ЭСПЗУ - электрически стираемым ПЗУ), а также блок обработки прерываний, порты ввода/вывода, системную шину, состоящую из шины адреса, шины данных и шины управления, управляющее ядро, содержащее контроллер шины, процессор и тактовый генератор, отличающаяся тем, что на корпусе или герметике размещаются кнопка-переключатель, соединенная с системной шиной и процессором, выполненным с возможностью приостановки работы и перехода в режим ожидания, отключения КЭ, находящихся на кристалле, переключения адреса обращения к ПЗУ, и дисплей.

2. Интегральная микросхема по п. 1, отличающаяся тем, что ПЗУ поддерживает страничную организацию памяти с хранением нескольких разных прикладных программ и/или их версий, переключаемых с одной на другую с помощью кнопки-переключателя.

3. Интегральная микросхема по любому из пп. 1, 2, отличающаяся тем, что оснащена системой индуктивного или лазерного электрического запитывания.

4. Интегральная микросхема по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что корпус или один или несколько слоев герметика герметизируются и вакуумируются, причем поддержание внутри них вакуума выполняется с помощью отожженного кристалла или порошка цеолита.

5. Интегральная микросхема по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что на корпусе или герметике размещен разъем USB, USB-коннектор.