[发明专利]双总线无缝式自切换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双总线的自切换方法，特别是嵌入式系统中微处理器(MCU)系统总线与两条外部通用总线间的切换方法。

背景技术

在嵌入式系统中由于系统需要连接多种不同类型的外部设备，为了提高系统的运行效率，实现在系统工作过程中并发地对多个外部设备进行访问，嵌入式系统中通常会引入双总线或多总线的结构。而且，由于总线间使用不同的标准协议或标准，因此MCU在对挂接在外部总线上的外围部件进行访问和数据交换的过程中就会产生诸多的通讯问题，因为不同的标准总线所传送的数据格式通常不可能被另一标准总线所理解。因此，这样就需要在系统主设备对多个从设备访问时，在从设备所在的目标总线间进行仲裁和切换及数据格式转换以实现MCU与外部设备之间的通讯正确性。

为了实现这个目的，其中一种可行的方法是使用总线控制器配合总线桥的结构，其结构示意图如附图1所示。当主控设备MCU(110)对从设备(150/160)所在的目标总线进行访问时首先向总线控制器单元(120)发出一个访问请求，总线控制器中的仲裁单元在接收到访问请求时根据目标总线的状态向主设备返回一个应答的握手信号(170)，告诉主设备其访问请求是否可以满足，如访问请求能满足则切换总线在下一时钟周期开始传送数据。同时，在数据传送时通过使用总线桥(130/140)进行数据转换以确保在两总线之间所传送的数据可被相互的设备理解。

上述方法虽然具有可行性，但并不是一种高效的方法，其主要原因是由于有总线控制器的参与，使总线访问仲裁和切换需要额外的时钟周期去执行，降低了总线切换的访问效率。而且使用总线仲裁单元会使系统实现的复杂度提高，不利于系统集成。因此为了提高总线的切换效率、提高系统的性能，必须使用一种更高效的总线切换方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种在双总线的嵌入式系统中实现MCU系统总线到通用总线间无缝式自切换的方法，使MCU能够在目标总线可用或上一个总线访问请求结束的时候，实现对下一个总线访问的请求，实现无缝切换访问和数据转换，提高了总线的切换访问效率。

双总线无缝式自切换的方法，其特征在于：使用了总线状态监控单元对总线的状态进行实时在线监控，总线自切换单元根据总线状态和总线仲裁输出的总线优先级对总线进行自切换，使访问请求能在总线有效时间内直接送到目标总线中；并且对没有被送到目标总线的访问请求产生相应的响应信号返回请求总线，总线间数据则根据各总线标准采用不同的桥接单元以实现数据转换，

其具体方法包括如下的步骤：

步骤1：当整个系统处于就绪状态时，总线监控单元开始对所有的总线访问请求实施在线监控；

步骤2：当接收到来自系统总线对某一目标总线上的从设备进行访问的请求时，总线监控单元立即向仲裁单元发出请求信号，同时将系统总线的访问请求进行锁定；

步骤3：仲裁单元根据仲裁原则对所有的请求进行仲裁，并根据仲裁结果连接到总线自切换单元将系统总线切换连接到目标总线，同时返回目标总线从设备的响应信号；

步骤4：当总线无访问请求时系统返回就绪状态。

上述步骤3所述的仲裁单元根据仲裁原则对所有的请求进行仲裁，其特征在于：所述的仲裁原则为可根据需要设定优先级，通常系统仲裁单元在系统处于就绪状态时其中一总线所处的通道具有最高优先级，另一总线所处的通道具有低优先级；但当其中任一总线获得访问权时该总线将自动取得高优先级，即优先级互换，并按照此规则循环下去。

本发明的有益效果在于：可实现在嵌入式系统中MCU系统总线与两条外部通用总线间通讯时的总线切换，在连续访问请求时实现对目标总线间的无缝式自切换不间断访问，使MCU能够在目标总线可用或上一个总线访问请求结束时，实现对下一个总线访问的请求，实现无缝自转换切换，从而无需进行时钟周期的等待，大大提高CPU访问总线的效率和整个系统的效率，并且该方法还具有实现容易、成本低的特点，使嵌入式系统设计时更具有灵活性。

附图说明

现将结合参考附图更详细的描述本发明所述的方法，但由于实现该方法可采用多种不同的实现形式，因此并不限于附图图形的形式：

图1为使用现有技术设计的包含双总线切换器嵌入式系统的一个实施例示意图；

图2为使用本发明所述方法设计的包含双总线无缝自切换架构的嵌入式系统的一个实施例示意图；

图3为实现双总线无缝自转换基本操作的流程图。

具体实施方式