高帶寬嵌入式應用中SoC微控制器的總線(xiàn)設計

　　32位嵌入式設計越來(lái)越要求對網(wǎng)絡(luò )上高帶寬數據流進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，特別是在系統級芯片(SoC)層面，以確定性和無(wú)爭議的方式傳輸數據和控制信息變得非常重要。各種操作直接處于系統開(kāi)發(fā)者既定的控制之下也很重要，而這在基于總線(xiàn)的SoC設計中并不總是能夠實(shí)現。

　　設計者和芯片供應商常常借鑒板級及系統級架構技術(shù)，以便在最短的設計時(shí)間內以最低的開(kāi)發(fā)成本進(jìn)行SoC設計。由于手機和PDA等設備對確定性的實(shí)時(shí)響應需求很少，所以傳統解決方案在此類(lèi)應用中表現還不錯。

　　但在許多新的聯(lián)網(wǎng)嵌入式設計中，傳統總線(xiàn)架構不能滿(mǎn)足共享總線(xiàn)對高帶寬及高密度數據流的需求，在下列應用中尤其如此，如工業(yè)用人機界面(HMI)網(wǎng)絡(luò )顯示、POS終端設備，具有不同數據帶寬需求的彩色打印機、網(wǎng)絡(luò )投影儀和監視攝像機，以及網(wǎng)絡(luò )打印機、數字復印機、多功能一體機、傳真機和掃描儀等。

　　許多基于片上串行互連的替代方案正在研發(fā)中，這些替代方案類(lèi)似于串行結構、交叉交換(crossbar switch)和基于數據包的總線(xiàn)。在這些新方案得以完善之前，鑒于時(shí)間和成本壓力，必須找到能修改從板級設計借鑒過(guò)來(lái)的共享總線(xiàn)架構的方法，以滿(mǎn)足新的32位嵌入式聯(lián)網(wǎng)設計對確定性和實(shí)時(shí)性的要求。

　　傳統SoC總線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

　　SoC開(kāi)發(fā)者不愿意放棄這種通用共享總線(xiàn)，因為它可以減少設計周期中的規范制定及驗證工作，能使SoC的高層次集成如同將擴展卡插到背板上一樣簡(jiǎn)單。通過(guò)采用通用總線(xiàn)，開(kāi)發(fā)者可以集中精力投入到更高層次的決策中。

　　ARM公司在高級微控制器總線(xiàn)架構(AMBA)中采用通用總線(xiàn)，允許獲得許可的使用者專(zhuān)注于自己的應用開(kāi)發(fā)，從而快速將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

　　微處理器、DMA控制器、存儲器控制器及其它更高性能的模塊通過(guò)AHB連接。性能較低的模塊，比如UART、通用輸入/輸出(GPIO)及定時(shí)器等，則通過(guò)APB連接。

　　但是，基于A(yíng)RM的SoC所瞄準的許多高端嵌入式應用，要求它們在處理這些應用的確定性與實(shí)時(shí)性需求的同時(shí)，還可以訪(fǎng)問(wèn)高帶寬網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。

　　這些應用要求SoC能夠發(fā)出控制信號、采集數據并在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)時(shí)傳輸數據?；诓煌木W(wǎng)絡(luò )特性及其帶寬要求，現有SoC總線(xiàn)架構的性能將會(huì )得到盡可能的提升，例如，高端聯(lián)網(wǎng)嵌入式應用可能要處理通過(guò)以太網(wǎng)連接從照相機傳輸到打印機的視頻數據位流，或從服務(wù)器傳輸到打印機的圖像，與此同時(shí)還可能根據與掃描、刷新和更新周期有關(guān)的確切要求對本地LCD顯示進(jìn)行更新。使用外部LCD時(shí)，LCD控制器必須知道通過(guò)該總線(xiàn)傳輸的具體字節數量、數據發(fā)送順序以及數據在顯示器上顯示的特定時(shí)隙和順序，同時(shí)也很必要將信息不斷地饋送給LCD用于更新。

圖2： NS9750原理框圖。

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