第528章 工业之芯 (3/3)

吕辰继续讲存储模块：“存储模块，我们做一个7芯方案。1颗程序存储器，固化操作系统和自检程序，只读；5颗数据存储器，暂存生产过程中的温度、压力、速度等数据，可读写，每秒钟记一次，循环缓冲区；1颗参数存储器，存储工艺参数，可擦写，通过插二维卡加载。”

诸葛彪弹了弹烟灰：“5颗数据存储器？一条产线用得着这么多吗？”

钱兰摇头：“诸葛，你算算，温度、压力、速度、位置、电流、电压，上百个数据点，每秒钟记一次，数据量不小。5颗只能算是勉强够用。”

“钱师姐说得对，先这样，不够再加。”吕辰点点头，“输入/输出模块是专用芯片最多的部分，负责与车间里的传感器、电机、阀门打交道。这是大头，保守估计，需要9颗。”

他掰着手指头数：“2颗数字量输入隔离，接收开关、按钮、限位开关的信号，光电隔离，保护计算机；2颗数字量输出驱动，驱动继电器、接触器、指示灯；2颗模拟量输入，将温度、压力、流量等连续信号转换为数字量；2颗模拟量输出，将数字控制量转换为模拟信号，控制变频器、调节阀；1颗热电偶/rtd接口，专门处理热电偶、热电阻信号的放大和线性化。”

诸葛彪又问：“热电偶和热电阻的接口电路不一样，一颗芯片能搞定？”

“信号调理部分做在一起，前端加一个可编程增益放大器，通过配置寄存器选择热电偶或热电阻模式。这样一颗就够了。”

诸葛彪点了点头，在本子上记下来。

接下来是通信模块，吕辰设计了一个3芯组合：1颗二维卡接口，读取微程序和数据；1颗串行通信控制器，实现rs-232/rs-485协议，用于未来联网；再预留1颗无线通信控制器，用于多机协同。

“无线通信控制器，先不设计。”吕辰说，“但接口要留出来。”

诸葛彪看着“无线通信控制器”那一行，沉默了几秒：“吕辰，你说这个预留接口，什么时候能真正用上？”

“五年？十年？”吕辰笑了笑，“先留出来，等那天来了，不用重新设计。”

最后是电源模块，这是一个3芯方案：电压监测/冗余切换1颗，监控主电源，故障时在毫秒内切换到备用电源；过流/过压保护1颗，监测电流电压，异常时切断输出；dc-dc转换器1颗，将24v工业电源转换为芯片所需的±5v、±12v。

他放下粉笔，转过身，看着台下。

“26颗芯片，只有中央处理模块的4颗是可编程的‘大脑’，其余22颗全是功能固定的专用芯片。”

他顿了顿：“22颗专用芯片采用5微米工艺，4颗可编程芯片用2微米工艺。”

钱兰抬起头，有些疑惑：“吕辰，可编程芯片用2微米工艺？杀鸡用牛刀了吧？”

吕辰摇了摇头：“不是为了追求性能。2微米工艺能在同样的面积下做冗余设计。4颗可编程芯片，每一颗内部都可以塞下三套逻辑电路，一套跑程序，两套做备份。车间里不能停机，冗余比性能重要。宋教授那边昆仑1流片失败的教训，咱们不能白吃——高性能芯片追求的是‘快’，工业计算机追求的是‘稳’。宁可面积大一点，功耗高一点，也要保证在车间里跑上三年不出岔子。”

钱兰恍然，在笔记本上记了一笔。

吕辰走到桌前，从帆布包里抽出一沓稿纸，那是他这几天写的《芯片功能规格说明书》的草稿。

他翻开第一页，念道：“8路数字量输入芯片。功能：接收8路开关量信号，光电隔离，响应时间小于1毫秒。输入电压范围：0-24v，逻辑0：0-5v，逻辑1：15-24v。隔离电压：2500vrms。”

他把草稿放下，看着台下。

“每一颗芯片，都要写一份这样的规格书。功能、通道数、隔离要求、响应时间、保护功能，全部写清楚。”

曾祺站起来，走到黑板前：“方案已定，接下来分配任务。”

他拿起粉笔，在下面写了一行字：芯片功能规格说明书撰写任务分配。

“咱们还是按以前的分队。第一小队负责中央处理模块的4颗芯片，周建国牵头。”

“第二小队，负责存储模块的7颗芯片，陈晓牵头。”

“第三小队，负责输入/输出模块的9颗芯片，小张海牵头。”

“第四小队，负责通信模块的3颗芯片，孙丽牵头。”

“第五小队，负责电源模块的3颗芯片，刘刚牵头。”

他看了看旁边坐着的12个新人。

“第六小队、第七小队，机动支援。哪个模块任务重，就帮哪个模块。”

他放下粉笔，看着吕辰：“规格书，一周之内写完。”

吕辰点了点头：“写完规格书，下一步就是逻辑设计和版图。26颗芯片，按模块分工，各小队负责自己的那几颗。设计完成之后，交叉评审，互找bug。”

他提高声音：“工业计算机的芯片，和咱们之前设计的都不一样。咱们不追求性能，只追求可靠，要稳、要皮实。车间里的环境，高温、高湿、高粉尘、强电磁干扰，普通计算机扛不住，我们的工业计算机必须扛住。”

“所以，每一颗芯片的设计，都要考虑抗干扰、宽温工作、冗余保护。数字量输入要加滤波，模拟量输入要加钳位，电源芯片要加过压过流保护。这些，都写在规格书里。”

周建国举手：“吕师兄，中央处理模块的那4颗芯片，指令集怎么定？”

吕辰想了想：“从我们提炼出来的1867个基本操作里，挑出最常用的。读开关、驱动继电器、定时、计数、比较、跳转，这些做成硬件指令。其他的，用微程序实现。”

他拿起粉笔，在黑板上写了一行字：“精简指令集，约40-50条。”

“指令集的设计，理论组陈教授那边已经在做。等规格书写完了，我去找他碰。”

周建国点了点头，坐下来。

吕辰放下粉笔，宣布散会。

走廊里，阳光从窗户照进来，在地上投下一片金黄。

远处，红星轧钢厂的烟囱冒着白烟，在蓝天白云下缓缓升起。

高音喇叭还在播送着什么，声音模模糊糊地传过来，像某种遥远的背景音，已经没有人去分辨内容了。

吕辰站在窗前，看着那片烟囱，站了很久。

然后他转过身，拿起桌上的搪瓷缸子，喝了一口已经凉透的茶，继续翻开了下一份图纸。