專利名稱：功耗減少的先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微控制器，具體地涉及減少功率消耗的先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)AMBA系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
在由ARM公司研發(fā)的AMBA總線規(guī)格中，定義了如先進(jìn)高性能系統(tǒng)總線(AHB)、先進(jìn)系統(tǒng)總線(ASB)、先進(jìn)外圍總線(APB)等不同拓樸的總線。具體地，先進(jìn)高性能系統(tǒng)總線(AHB)具有廣泛用于需要高性能的嵌入微處理器系統(tǒng)的總線拓樸。在以上總線架構(gòu)中，總線信號(hào)被許多負(fù)載共享，因而當(dāng)在與信號(hào)的傳送路徑無關(guān)的負(fù)載中發(fā)生信號(hào)轉(zhuǎn)換(transition)時(shí)浪費(fèi)了大量功率。
圖1是描繪現(xiàn)有AMBA的AHB拓樸的框圖。在圖1中，從主設(shè)備111～114輸出的如地址總線信號(hào)HADDR、傳送類型信號(hào)HTRANS、傳送方向信號(hào)HWRITE、傳送大小信號(hào)HSIZE、突發(fā)(burst)類型信號(hào)HBURST、和保護(hù)控制信號(hào)HPROT等總線信號(hào)在判優(yōu)器(arbiter)信號(hào)HMASTER的控制下與從設(shè)備131～134共享。從主設(shè)備111～114輸出的寫數(shù)據(jù)HWDATA在控制第二多路復(fù)用器122的判優(yōu)器信號(hào)rHMASTER的控制下與從設(shè)備131～134共享。同樣地，從從設(shè)備131～134輸出的讀數(shù)據(jù)HRDATA、傳送就緒信號(hào)HREADY和傳送響應(yīng)信號(hào)HRESP在控制第三多路復(fù)用器123的解碼器信號(hào)rHSEL的控制下與主設(shè)備111～114共享。
圖2是描繪圖1的寫數(shù)據(jù)總線的容性負(fù)載模型的框圖。在圖2中，寫數(shù)據(jù)HWDATA在控制第二多路復(fù)用器122的判優(yōu)器信號(hào)rHMASTER的控制下與從設(shè)備131～134共享。例如，在現(xiàn)有AMBA中，信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)生于寫數(shù)據(jù)的總線信號(hào)的傳送路徑上第二多路復(fù)用器122的次級(jí)處的全部緩沖輸入負(fù)載CG1～CG4、信號(hào)線負(fù)載CW1～CW4、和從設(shè)備輸入負(fù)載CL1～CL4。即信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)生在共享總線信號(hào)的路徑上的全體容性負(fù)載中。由此當(dāng)寫數(shù)據(jù)HWDATA從第一主設(shè)備111傳送至第一從設(shè)備131時(shí)，傳送中發(fā)生的任何信號(hào)轉(zhuǎn)換也發(fā)生在朝向與數(shù)據(jù)寫操作無關(guān)的第二從設(shè)備132、第三從設(shè)備133和第四從設(shè)備134路由的并行路徑上的容性負(fù)載中。發(fā)生于負(fù)載的任何信號(hào)轉(zhuǎn)換都要消耗功率。因此，在現(xiàn)有AMBA中，問題在于因在與相應(yīng)信號(hào)的傳送無關(guān)的各種負(fù)載中發(fā)生信號(hào)轉(zhuǎn)換而浪費(fèi)了功率。此外，當(dāng)為了讀出數(shù)據(jù)而將如讀數(shù)據(jù)HRDATA、傳送就緒信號(hào)HREADY和傳送響應(yīng)信號(hào)HRESP等總線信號(hào)從第一主設(shè)備111傳送至第一從設(shè)備131時(shí)，相應(yīng)總線信號(hào)類似地傳送至所有主設(shè)備111～114并由其共享，于是這些信號(hào)轉(zhuǎn)換也發(fā)生于傳送路徑上的全部負(fù)載中，因而造成額外的功率浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在諸如先進(jìn)高性能系統(tǒng)總線(AHB)的總線架構(gòu)中功率消耗減少的先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供了一種在諸如AHB的總線架構(gòu)中以減少的功率消耗驅(qū)動(dòng)AMBA系統(tǒng)的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種包括主設(shè)備塊、多路復(fù)用器電路塊和從設(shè)備塊的先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)。主設(shè)備塊包括多個(gè)主設(shè)備，而得到總線占用許可的主設(shè)備有選擇地輸出主設(shè)備總線信號(hào)或接收從設(shè)備總線信號(hào)。多路復(fù)用器電路塊當(dāng)將主設(shè)備總線信號(hào)輸出至從設(shè)備時(shí)將主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)僅輸出至所選擇的從設(shè)備，從所選擇的從設(shè)備接收從設(shè)備總線信號(hào)，并將從設(shè)備總線信號(hào)僅輸出至得到總線占用許可的主設(shè)備。從設(shè)備塊包括多個(gè)從設(shè)備，并接收主設(shè)備總線信號(hào)，將寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于所選擇的從設(shè)備或輸出含從所選擇的從設(shè)備讀出的讀數(shù)據(jù)的從設(shè)備總線信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，AMBA系統(tǒng)還可包括判優(yōu)器，其響應(yīng)從各個(gè)主設(shè)備接收的總線占用請(qǐng)求信號(hào)輸出將總線占用許可給予主設(shè)備之一的總線占用許可信號(hào)、和選擇得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)。AMBA系統(tǒng)還可包括解碼器，其輸出選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)。根據(jù)代表寫數(shù)據(jù)或讀數(shù)據(jù)傳送完成的傳送就緒信號(hào)的第一邏輯狀態(tài)或第二邏輯狀態(tài)，主設(shè)備選擇信號(hào)有選擇地保持在先前的值或更新為新值。
在另一實(shí)施例中，多路復(fù)用器電路塊還包括多路復(fù)用器電路，其接收和輸出除下述主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)以外的信號(hào)，該主設(shè)備總線信號(hào)在總線占用許可信號(hào)控制下從主設(shè)備中得到總線占用許可的主設(shè)備輸出，該總線占用許可信號(hào)將總線占用許可授予主設(shè)備中的該主設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，主設(shè)備總線信號(hào)在寫數(shù)據(jù)以外還包括地址總線信號(hào)、傳送類型信號(hào)、傳送方向信號(hào)、傳送大小信號(hào)、突發(fā)類型信號(hào)和保護(hù)控制信號(hào)。從設(shè)備總線信號(hào)在讀數(shù)據(jù)以外還包括傳送就緒信號(hào)和傳送響應(yīng)信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，多路復(fù)用器電路塊還包括第一多路復(fù)用器電路，其在選擇得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，接收和輸出從主設(shè)備中所選擇的主設(shè)備輸出的寫數(shù)據(jù)；第二多路復(fù)用器電路，其在選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)的控制下將第一多路復(fù)用器電路的輸出信號(hào)僅輸出至所選擇的從設(shè)備。多路復(fù)用器電路塊還可包括第三多路復(fù)用器電路，其在選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，接收和輸出來自所選擇的從設(shè)備的從設(shè)備總線信號(hào)；和第四多路復(fù)用器電路，其在選擇得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，將第三多路復(fù)用器電路的輸出信號(hào)僅輸出至主設(shè)備中所許可的主設(shè)備。
在得到總線占用許可的主設(shè)備和所選擇的從設(shè)備之間的寫數(shù)據(jù)的傳送僅由所選擇的從設(shè)備的輸入終端來承載，而不由其它未選擇的從設(shè)備的輸入終端來承載。而且，在所選擇的從設(shè)備和得到總線占用許可的主設(shè)備之間的讀數(shù)據(jù)的傳送僅由有總線占用許可的主設(shè)備的輸入終端來承載，而不由其它沒有總線占用許可的主設(shè)備的輸入終端來承載。
AMBA系統(tǒng)可適用于包括先進(jìn)高性能系統(tǒng)總線(AHB)、先進(jìn)系統(tǒng)總線(ASB)、和先進(jìn)外圍總線(APB)在內(nèi)的總線拓樸。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種驅(qū)動(dòng)先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)的方法，該方法包括輸出來自主設(shè)備塊中得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備總線信號(hào)；將主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)僅輸出至所選擇的從設(shè)備；和接收主設(shè)備總線信號(hào)并將主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于從設(shè)備塊中所選擇的從設(shè)備。
驅(qū)動(dòng)AMBA系統(tǒng)的方法還可包括輸出從從設(shè)備塊中所選擇的從設(shè)備讀出的從設(shè)備總線信號(hào)；將從設(shè)備總線信號(hào)僅輸出至得到總線占用許可的主設(shè)備；和容許得到總線占用許可的主設(shè)備接收主設(shè)備塊中的從設(shè)備總線信號(hào)。驅(qū)動(dòng)AMBA系統(tǒng)的方法還可包括響應(yīng)從主設(shè)備塊的各個(gè)主設(shè)備接收的總線占用請(qǐng)求信號(hào)而輸出將總線占用許可給予主設(shè)備之一的總線占用許可信號(hào)。驅(qū)動(dòng)AMBA系統(tǒng)的方法還可包括輸出選擇從設(shè)備塊的從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)、和選擇得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)。


通過參照附圖進(jìn)行的示例實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述和其它特點(diǎn)和益處將會(huì)變得更加清楚，在附圖中圖1是描繪現(xiàn)有先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)的先進(jìn)高性能總線(AHB)拓樸的框圖；圖2是描繪圖1的寫數(shù)據(jù)總線的容性負(fù)載模型的框圖；圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的AMBA系統(tǒng)的框圖；圖4是描繪圖3的解碼器的輸出的圖；圖5是描繪圖3的寫數(shù)據(jù)總線的連接的框圖；圖6是描繪對(duì)應(yīng)于圖5的容性負(fù)載模型的框圖；圖7是描繪圖3的讀數(shù)據(jù)總線的連接的框圖；圖8是描繪對(duì)應(yīng)于圖7的容性負(fù)載模型的框圖。
具體實(shí)施例方式
參照描繪本發(fā)明的示例實(shí)施例的附圖來得以充分理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)、和實(shí)施本發(fā)明而達(dá)到的目的。以下，通過參照附圖來闡述本發(fā)明的示例實(shí)例從而詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖中相同標(biāo)記表示相同元件。
圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)的框圖。在圖3中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的AMBA系統(tǒng)包括主設(shè)備塊310、多路復(fù)用器電路塊320、從設(shè)備塊330、判優(yōu)器340和解碼器350。主設(shè)備塊310包括多個(gè)主設(shè)備，而從設(shè)備塊330包括多個(gè)從設(shè)備。AMBA系統(tǒng)適用于先進(jìn)高性能系統(tǒng)總線(AHB)、先進(jìn)系統(tǒng)總線(ASB)、先進(jìn)外圍總線(APB)等的拓樸，它們是由ARM公司研發(fā)的AMBA總線規(guī)格。
在圖3中，從主設(shè)備塊310輸出的地址總線信號(hào)HADDR是在把總線占用許可授予主設(shè)備之一的總線占用許可信號(hào)HMASTER的控制下而選擇的，并傳送至從設(shè)備塊330。如傳送類型信號(hào)HTRANS、傳送方向信號(hào)HWRITE、傳送大小信號(hào)HSIZE、突發(fā)類型信號(hào)HBURST、和保護(hù)控制信號(hào)HPROT等總線信號(hào)以與傳送地址總線信號(hào)HADDR相同的方式而傳送至從設(shè)備塊。從主設(shè)備塊310輸出的寫數(shù)據(jù)HWDATA在選擇得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER和從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL的控制下而傳送至從設(shè)備塊330。從從設(shè)備塊330輸出的讀數(shù)據(jù)HRDATA、傳送就緒信號(hào)HREADY和傳送響應(yīng)信號(hào)HRESP在主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER和從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL的控制下而傳送至主設(shè)備塊310。為了描述方便，寫數(shù)據(jù)HWDATA、地址總線信號(hào)HADDR、傳送類型信號(hào)HTRANS、傳送方向信號(hào)HWRITE、傳送大小信號(hào)HSIZE、突發(fā)類型信號(hào)HBURST、和保護(hù)控制信號(hào)HPROT被定義為主設(shè)備總線信號(hào)。讀數(shù)據(jù)HRDATA、傳送就緒信號(hào)HREADY和傳送響應(yīng)信號(hào)HRESP被定義為從設(shè)備總線信號(hào)。
寫數(shù)據(jù)HWDATA是要存儲(chǔ)在由主設(shè)備指定的從設(shè)備中的數(shù)據(jù)，而讀數(shù)據(jù)HRDATA是從由主設(shè)備指定的從設(shè)備中讀出的數(shù)據(jù)。此外，以上總線信號(hào)的功能僅根據(jù)AMBA總線規(guī)格而簡述如下。地址總線信號(hào)HADDR是代表由主設(shè)備指定的從設(shè)備的存儲(chǔ)位置的地址。傳送類型信號(hào)HTRANS代表要被傳送的數(shù)據(jù)的類型，而數(shù)據(jù)的類型分類為非順序、順序、空閑和忙。傳送方向信號(hào)HWRITE當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入從設(shè)備時(shí)具有第二邏輯狀態(tài)(邏輯高態(tài))，而當(dāng)數(shù)據(jù)從從設(shè)備讀出時(shí)具有第一邏輯狀態(tài)(邏輯低態(tài))。傳送大小信號(hào)HSIZE代表正被傳送的數(shù)據(jù)的大小，并且在此例中，數(shù)據(jù)的大小分類為字節(jié)(8位)、半字(16位)和字(32位)。突發(fā)類型信號(hào)HBURST代表當(dāng)前被傳送的信號(hào)是突發(fā)信號(hào)，并支持4、8和16位的突發(fā)信號(hào)。保護(hù)控制信號(hào)HPROT代表如操作代碼(OP代碼)的取出(fetch)或數(shù)據(jù)存取等附加信息。傳送就緒信號(hào)(HREADY)當(dāng)完成了數(shù)據(jù)的傳送時(shí)具有第二邏輯狀態(tài)(邏輯高態(tài))，而當(dāng)數(shù)據(jù)正在被傳送時(shí)具有第一邏輯狀態(tài)(邏輯低態(tài))。傳送響應(yīng)信號(hào)HRESP代表數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)上的附加信息，而在此例中，數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)分類為OK、錯(cuò)誤、重試和分裂。
在包含多個(gè)主設(shè)備的主設(shè)備塊310中，得到總線占用許可的主設(shè)備有選擇地輸出主設(shè)備總線信號(hào)或接收從設(shè)備總線信號(hào)HRDATA、HREADY、HRESP。主設(shè)備得到總線占用許可的操作是通過實(shí)行通用總線判優(yōu)的判優(yōu)器340來進(jìn)行的。即，判優(yōu)器340輸出將總線占用許可授予主設(shè)備之一的總線占用許可信號(hào)HMASTER。此外，判優(yōu)器340輸出選擇得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER。由于主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER是使用圖4的電路而生成的，故主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER的生成將參照?qǐng)D4而更詳細(xì)地說明。
多路復(fù)用器電路塊320當(dāng)將主設(shè)備總線信號(hào)輸出至從設(shè)備時(shí)將主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)HWDATA僅輸出至所選擇的從設(shè)備，從所選擇的從設(shè)備接收從設(shè)備總線信號(hào)，并將接收到的從設(shè)備總線信號(hào)僅輸出至得到總線占用許可的主設(shè)備。多路復(fù)用器電路塊320是本發(fā)明的關(guān)鍵部分，因而以下將更詳細(xì)地說明。從設(shè)備的選擇是使用從設(shè)備指定信號(hào)HSEL來進(jìn)行的。
含有多個(gè)從設(shè)備的從設(shè)備塊330接收主設(shè)備總線信號(hào)并存儲(chǔ)主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)HWDATA，或輸出包括從所選擇的從設(shè)備讀出的讀數(shù)據(jù)在內(nèi)的從設(shè)備總線信號(hào)HRDATA、HREADY、HRESP。
圖4是描繪圖3的解碼器350的輸出的圖。解碼器350包括二輸入多路復(fù)用器360和D觸發(fā)器370，并輸出從從設(shè)備指定信號(hào)HSEL選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL。如上述，判優(yōu)器340輸出主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER，其使用圖4所示的內(nèi)部電路從總線占用許可信號(hào)HMASTER選擇得到總線占用許可的主設(shè)備。從設(shè)備指定信號(hào)HSEL是當(dāng)主設(shè)備得到總線占用許可時(shí)由主設(shè)備用來指定目標(biāo)從設(shè)備的信號(hào)，并通過對(duì)地址總線信號(hào)HADDR解碼而生成。D觸發(fā)器370的輸出信號(hào)rHMASTER/rHSEL是響應(yīng)復(fù)位信號(hào)RST而復(fù)位的，并當(dāng)代表寫數(shù)據(jù)HWDATA或讀數(shù)據(jù)HRDATA的傳送完成的傳送就緒信號(hào)HREADY在第二邏輯狀態(tài)(邏輯高態(tài))時(shí)，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下次轉(zhuǎn)換時(shí)將從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL和主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER更新為新值。當(dāng)傳送就緒信號(hào)HREADY在第一邏輯狀態(tài)(邏輯低態(tài))時(shí)，從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL和主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下次觸發(fā)時(shí)保持在它們先前的值?？偩€占用許可信號(hào)HMASTER和主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER分別根據(jù)主設(shè)備的數(shù)量具有多位數(shù)字值。例如，當(dāng)主設(shè)備塊310包括4臺(tái)主設(shè)備時(shí)，以上信號(hào)具有2位。從設(shè)備指定信號(hào)HSEL和從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL分別根據(jù)從設(shè)備的數(shù)量具有多位數(shù)字值。例如，當(dāng)從設(shè)備塊330包括4臺(tái)從設(shè)備時(shí)，以上信號(hào)具有2位。
另一方面，如圖3所示，多路復(fù)用器電路塊320包括第一多路復(fù)用器電路323、具有第二多路復(fù)用器電路325和第三多路復(fù)用器電路326的第一子塊324、和具有第四多路復(fù)用器電路328和第五多路復(fù)用器電路329的第二子塊327。
第一多路復(fù)用器電路323將主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)HWDATA以外的信號(hào)從主設(shè)備塊310傳送至從設(shè)備塊330。即，第一多路復(fù)用器電路323接收除從主設(shè)備中被許可的一個(gè)主設(shè)備輸出的主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)HWDATA以外的信號(hào)，并在把總線占用許可給予主設(shè)備之一的總線占用許可信號(hào)HMASTER的控制下而將接收到的信號(hào)輸出至從設(shè)備塊330。
第一子塊324將主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)HWDATA從主設(shè)備塊310通過第二多路復(fù)用器電路325和第三多路復(fù)用器電路326傳送至從設(shè)備塊330。即，第二多路復(fù)用器電路325在選擇得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER的控制下接收和輸出從主設(shè)備中所選擇的主設(shè)備輸出的寫數(shù)據(jù)HWDATA。由此，第三多路復(fù)用器電路326在選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL的控制下將第二多路復(fù)用器電路325的輸出信號(hào)僅輸出至所選擇的從設(shè)備。
第二子塊327將從設(shè)備總線信號(hào)HRDATA、HREADY、HRESP從從設(shè)備塊330通過第四多路復(fù)用器電路328和第五多路復(fù)用器電路329傳送至主設(shè)備塊310。即，第四多路復(fù)用器電路328在選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL的控制下接收和輸出來自所選擇的從設(shè)備的從設(shè)備總線信號(hào)HRDATA、HREADY、HRESP。相應(yīng)地，第五多路復(fù)用器電路329在選擇得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER的控制下將第四多路復(fù)用器電路328的輸出信號(hào)僅輸出至主設(shè)備中所選擇的主設(shè)備。
下面更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多路復(fù)用器電路塊320的操作。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過使用總線占用許可信號(hào)HMASTER、主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER和從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL將信號(hào)傳送所需的負(fù)載和與被許可的主設(shè)備和所選擇的從設(shè)備之間的信號(hào)傳送無關(guān)的其它路徑的負(fù)載相分離，從而信號(hào)轉(zhuǎn)換僅發(fā)生于信號(hào)傳送所需的負(fù)載中。在此方式中，抑制了不必要的信號(hào)轉(zhuǎn)換，因而減少了功率消耗。
圖5是描繪圖3的寫數(shù)據(jù)總線的連接的框圖。圖6是描繪對(duì)應(yīng)于圖5的容性負(fù)載模型的框圖。
在圖5和圖6中，存在于寫數(shù)據(jù)HWDATA總線上、通過第二多路復(fù)用器電路325和第三多路復(fù)用器電路326傳送寫數(shù)據(jù)HWDATA的負(fù)載被隔離。第二多路復(fù)用器電路325在主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER的控制下接收和輸出從主設(shè)備311～314中被許可的主設(shè)備輸出的寫數(shù)據(jù)HWDATA。例如，當(dāng)主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER分別是數(shù)字信號(hào)“00”、“01”、“10”和“11”時(shí)，分別選擇第一主設(shè)備311至第四主設(shè)備314的輸出信號(hào)。第三多路復(fù)用器電路326在從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL的控制下將第二多路復(fù)用器電路325的輸出信號(hào)僅輸出至所選擇的從設(shè)備。此時(shí)，當(dāng)從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL分別是數(shù)字信號(hào)“00”、“01”、“10”和“11”時(shí)，第二多路復(fù)用器電路325的輸出信號(hào)通過二輸入多路復(fù)用器411～414之一而輸出至第一從設(shè)備331至第四從設(shè)備334之一。例如，當(dāng)?shù)谝恢髟O(shè)備311將寫數(shù)據(jù)HWDATA發(fā)送至第一從設(shè)備331時(shí)，從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL是“00”，因而第二多路復(fù)用器電路325的輸出信號(hào)通過二輸入多路復(fù)用器411而輸出至第一從設(shè)備331。這里，當(dāng)從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL是“00”時(shí)，其它二輸入多路復(fù)用器412～414未被激活，因而不是信號(hào)轉(zhuǎn)換的參與方，故保持先前的值。
在以上例中，如圖6所示，當(dāng)?shù)谝恢髟O(shè)備311將寫數(shù)據(jù)HWDATA發(fā)送至第一從設(shè)備331時(shí)，1個(gè)總線信號(hào)上的容性負(fù)載的總量包括4個(gè)二輸入多路復(fù)用器411～414的輸入電容CG1+CG2+CG3+CG4，單個(gè)反饋電容CG1′，連接線的單個(gè)電容CW1和第一從設(shè)備331的單個(gè)輸入電容CL1。因此，功率消耗與[(CG1+CG2+CG3+CG4)+CG1′+CW1+CL1]成比例。結(jié)果，本實(shí)施例的功率消耗仍低于圖2的現(xiàn)有情形的功率消耗，其是與[(CG1+CG2+CG3+CG4)+(CW1+CW2+CW3+CW4)+(CL1+CL2+CL3+CL4)]成比例。假設(shè)在給定的總線架構(gòu)中有n臺(tái)從設(shè)備，則現(xiàn)有AHB寫數(shù)據(jù)HWDATA總線上的1個(gè)總線信號(hào)的容性負(fù)載的總量是[(CG1+CG2+CG3+...+CGn)+(CW1+CW2+CW3+...+CWn)+(CL1+CL2+CL3+...+CLn)]，而本發(fā)明的這一實(shí)施例中的容性負(fù)載的總量是[(CG1+CG2+CG3+...+CGn)+CG1′+CW1+CL1]，小于現(xiàn)有AHB總線的情形。結(jié)果，可見通過使用根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例的方法，本發(fā)明中減少功率消耗的益處隨著從設(shè)備的數(shù)量增加而擴(kuò)大。
圖7是描繪圖3的讀數(shù)據(jù)HRDATA總線的連接的框圖。圖8是描繪對(duì)應(yīng)于圖7的容性負(fù)載模型的框圖。讀數(shù)據(jù)HRDATA總線的連接如圖7所示，然而，如HREADY和HRESP的其它從設(shè)備總線信號(hào)的傳送所涉及的連接也與圖7所示的讀數(shù)據(jù)HRDATA總線相同。
在圖7和圖8中，存在于讀數(shù)據(jù)HRDATA總線上、通過第四多路復(fù)用器電路328和第五多路復(fù)用器電路329傳送讀數(shù)據(jù)HRDATA的負(fù)載被隔離。第四多路復(fù)用器電路328在從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL的控制下接收和輸出從從設(shè)備331～334中所選擇的從設(shè)備輸出的讀數(shù)據(jù)HRDATA。例如，當(dāng)從設(shè)備選擇信號(hào)rHSEL分別是數(shù)字信號(hào)“00”、“01”、“10”和“11”時(shí)，分別選擇第一從設(shè)備331至第四從設(shè)備334的輸出信號(hào)。第五多路復(fù)用器電路329在主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER的控制下將第四多路復(fù)用器電路328的輸出信號(hào)僅輸出至所選擇的主設(shè)備。此時(shí)，當(dāng)主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER分別是數(shù)字信號(hào)“00”、“01”、“10”和“11”時(shí)，第五多路復(fù)用器電路329的輸出信號(hào)通過二輸入多路復(fù)用器511～514之一而輸出至第一主設(shè)備311至第四主設(shè)備314之一。例如，當(dāng)?shù)谝恢髟O(shè)備311從第一從設(shè)備331讀出讀數(shù)據(jù)HRDATA時(shí)，主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER是“00”，因而第五多路復(fù)用器電路329的輸出信號(hào)通過二輸入多路復(fù)用器511而輸出至第一主設(shè)備311。這里，當(dāng)主設(shè)備選擇信號(hào)rHMASTER是“00”時(shí)，其它二輸入多路復(fù)用器512～514未被激活，因而不是信號(hào)轉(zhuǎn)換的參與方，故保持先前的值。
參照?qǐng)D6和圖7中上述的結(jié)果負(fù)載的描述，圖8中所給單個(gè)總線信號(hào)的容性負(fù)載的總量小于圖2所示現(xiàn)有AHB讀數(shù)據(jù)HRDATA總線上的容性負(fù)載的總量。因此，若根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例的設(shè)備和方法適用于從設(shè)備總線信號(hào)HRDATA、HREADY、HRESP，則有可能減小功率消耗，而減少功率消耗的益處隨著主設(shè)備的數(shù)量增加而更加顯著。
如上述，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)中，通過將其它負(fù)載與要求信號(hào)轉(zhuǎn)換的總線信號(hào)傳送路徑上的負(fù)載相隔離，從而只容許信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)生于總線信號(hào)的傳送所需的負(fù)載。這帶來了利用如AHB的總線架構(gòu)的系統(tǒng)的功率消耗的減小。
盡管本發(fā)明是參照示例實(shí)施例而特別表示和說明的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出形式上和細(xì)節(jié)上的各種變更。
本申請(qǐng)要求2003年12月17日提交于韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國專利申請(qǐng)第03-92563號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過援引而全部包含于此。
權(quán)利要求
1.一種先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)，包括主設(shè)備塊，其包括多個(gè)主設(shè)備，其中得到總線占用許可的主設(shè)備有選擇地輸出主設(shè)備總線信號(hào)或接收從設(shè)備總線信號(hào)；多路復(fù)用器電路塊，其當(dāng)將所述主設(shè)備總線信號(hào)輸出至從設(shè)備時(shí)將所述主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)僅輸出至所選擇的從設(shè)備，從所選擇的從設(shè)備接收所述從設(shè)備總線信號(hào)，并將接收到的從設(shè)備總線信號(hào)僅輸出至得到所述總線占用許可的主設(shè)備；和從設(shè)備塊，其包括多個(gè)從設(shè)備，接收所述主設(shè)備總線信號(hào)，將所述寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于所選擇的從設(shè)備或輸出包含從所選擇的從設(shè)備讀出的讀數(shù)據(jù)的所述從設(shè)備總線信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，還包括判優(yōu)器，其響應(yīng)從各個(gè)主設(shè)備接收的總線占用請(qǐng)求信號(hào)而輸出把所述總線占用許可授予主設(shè)備之一的總線占用許可信號(hào)、和選擇得到所述總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AMBA系統(tǒng)，其中，根據(jù)代表所述寫數(shù)據(jù)或所述讀數(shù)據(jù)傳送完成的傳送就緒信號(hào)的第一邏輯狀態(tài)或第二邏輯狀態(tài)，所述主設(shè)備選擇信號(hào)有選擇地保持在先前的值或更新為新值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，還包括解碼器，其輸出選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的AMBA系統(tǒng)，其中，根據(jù)代表所述寫數(shù)據(jù)或所述讀數(shù)據(jù)傳送完成的傳送就緒信號(hào)的第一邏輯狀態(tài)或第二邏輯狀態(tài)，所述從設(shè)備選擇信號(hào)有選擇地保持在先前的值或更新為新值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，其中所述多路復(fù)用器電路塊包括多路復(fù)用器電路，其接收和輸出除下述主設(shè)備總線信號(hào)的所述寫數(shù)據(jù)以外的信號(hào)，該主設(shè)備總線信號(hào)在總線占用許可信號(hào)控制下從所述主設(shè)備中得到所述總線占用許可的主設(shè)備輸出，該總線占用許可信號(hào)將總線占用許可授予所述主設(shè)備中的該主設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，其中所述主設(shè)備總線信號(hào)在所述寫數(shù)據(jù)以外還包括地址總線信號(hào)、傳送類型信號(hào)、傳送方向信號(hào)、傳送大小信號(hào)、突發(fā)類型信號(hào)和保護(hù)控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，其中所述多路復(fù)用器電路塊還包括第一多路復(fù)用器電路，其在選擇得到所述總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，接收和輸出從主設(shè)備中所選擇的主設(shè)備輸出的所述寫數(shù)據(jù)；和第二多路復(fù)用器電路，其在選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)的控制下將所述第一多路復(fù)用器電路的輸出信號(hào)僅輸出至所選擇的從設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的AMBA系統(tǒng)，其中所述多路復(fù)用器電路塊包括第三多路復(fù)用器電路，其在選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，接收和輸出來自所選擇的從設(shè)備的從設(shè)備總線信號(hào)；和第四多路復(fù)用器電路，其在選擇得到所述總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，將所述第三多路復(fù)用器電路的輸出信號(hào)僅輸出至所述主設(shè)備中所許可的主設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，其中所述從設(shè)備總線信號(hào)在所述讀數(shù)據(jù)以外還包括傳送就緒信號(hào)和傳送響應(yīng)信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，其中所述AMBA系統(tǒng)可適用于先進(jìn)高性能系統(tǒng)總線(AHB)、先進(jìn)系統(tǒng)總線(ASB)、和先進(jìn)外圍總線(APB)的拓樸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，其中在得到總線占用許可的所述主設(shè)備和所選擇的從設(shè)備之間的所述寫數(shù)據(jù)的傳送僅由所選擇的從設(shè)備的輸入終端來承載，而不由其它未選擇的從設(shè)備的所述輸入終端來承載。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMBA系統(tǒng)，其中在所選擇的從設(shè)備和得到總線占用許可的主設(shè)備之間的所述讀數(shù)據(jù)的傳送僅由有總線占用許可的所述主設(shè)備的輸入終端來承載，而不由其它沒有總線占用許可的主設(shè)備的所述輸入終端來承載。
14.一種驅(qū)動(dòng)先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)的方法，該方法包括輸出來自主設(shè)備塊中得到總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備總線信號(hào)；將所述主設(shè)備總線信號(hào)的寫數(shù)據(jù)僅輸出至從設(shè)備塊中所選擇的從設(shè)備；和接收所述主設(shè)備總線信號(hào)并將所述主設(shè)備總線信號(hào)的所述寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于從設(shè)備塊中所選擇的從設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括輸出從所述從設(shè)備塊中所選擇的從設(shè)備讀出的從設(shè)備總線信號(hào)；將所述從設(shè)備總線信號(hào)僅輸出至得到所述總線占用許可的所述主設(shè)備；和在得到所述總線占用許可的所述主設(shè)備塊中的所述主設(shè)備處接收所述從設(shè)備總線信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括響應(yīng)從所述主設(shè)備塊的各個(gè)主設(shè)備接收的總線占用請(qǐng)求信號(hào)而輸出將總線占用許可給予主設(shè)備之一的總線占用許可信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括輸出選擇所述從設(shè)備塊的從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)和選擇得到所述總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，根據(jù)代表所述寫數(shù)據(jù)或所述讀數(shù)據(jù)傳送完成的傳送就緒信號(hào)的第一邏輯狀態(tài)或第二邏輯狀態(tài)，所述主設(shè)備選擇信號(hào)和所述從設(shè)備選擇信號(hào)有選擇地保持在先前的值或更新為新值。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括接收和輸出除下述主設(shè)備總線信號(hào)的所述寫數(shù)據(jù)以外的信號(hào)，該主設(shè)備總線信號(hào)在總線占用許可信號(hào)控制下從所述主設(shè)備中得到所述總線占用許可的主設(shè)備輸出，該總線占用許可信號(hào)將總線占用許可給予所述主設(shè)備之一。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述主設(shè)備總線信號(hào)在所述寫數(shù)據(jù)以外還包括地址總線信號(hào)、傳送類型信號(hào)、傳送方向信號(hào)、傳送大小信號(hào)、突發(fā)類型信號(hào)和保護(hù)控制信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中輸出主設(shè)備總線信號(hào)包括在選擇得到所述總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，接收和輸出從所述主設(shè)備的所選擇的主設(shè)備輸出的所述寫數(shù)據(jù)；和在選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)的控制下將所述寫數(shù)據(jù)僅輸出至所選擇的從設(shè)備。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中輸出從設(shè)備總線信號(hào)包括在選擇從設(shè)備之一的從設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，接收和輸出來自所選擇的從設(shè)備的所述從設(shè)備總線信號(hào)；和在選擇得到所述總線占用許可的主設(shè)備的主設(shè)備選擇信號(hào)的控制下，將所述從設(shè)備總線信號(hào)僅輸出至所述主設(shè)備中所選擇的主設(shè)備。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述從設(shè)備總線信號(hào)在所述讀數(shù)據(jù)以外還包括傳送就緒信號(hào)和傳送響應(yīng)信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在得到總線占用許可的所述主設(shè)備和所選擇的從設(shè)備之間的所述寫數(shù)據(jù)的傳送僅由所選擇的從設(shè)備的輸入終端來承載，而不由其它未選擇的從設(shè)備的所述輸入終端來承載。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所選擇的從設(shè)備和得到總線占用許可的主設(shè)備之間的所述讀數(shù)據(jù)的傳送僅由有總線占用許可的所述主設(shè)備的輸入終端來承載，而不由其它沒有總線占用許可的主設(shè)備的所述輸入終端來承載。
全文摘要
在功率消耗減少的先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)(AMBA)系統(tǒng)中，通過將其它負(fù)載與要求信號(hào)轉(zhuǎn)換的總線信號(hào)傳送路徑上的負(fù)載相隔離，從而只容許信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)生于傳送總線信號(hào)所需的負(fù)載，故在如先進(jìn)高性能系統(tǒng)總線(AHB)的總線架構(gòu)中可減小功率消耗。
文檔編號(hào)G06F13/20GK1629829SQ200410081940
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者蔡官燁 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社