[发明专利]一种片上总线系统

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，尤其涉及一种片上总线系统。

背景技术

目前，一个嵌入式硬件系统(片上系统)通常由微处理器模块、总线和各种设备模块组成。其中微处理器模块是整个系统的控制核心，它控制整个系统实时工作；总线是各个模块相互连接的桥梁，是系统内部信息传递的公共通路。微处理器模块和各种设备模块通过总线连接在一起，构成一个完整的嵌入式系统。

微处理器是嵌入式系统的核心部分，是整个系统的核心控制单元，从低端的4位、8位微处理器到高端的32位ARM系列，这些微处理器在嵌入式系统中都有广泛应用。

总线信息通常分为控制信息和数据信息两种，控制信息为各个设备间相互控制的信号，一般数据量较少，而数据信息为各个设备间传递的数据信号，一般数据量较大。在通常嵌入式硬件系统中，只有一条总线，微处理器模块、可编程总线仲裁模块、中断控制模块、直接存储控制模块、和其它各种设备模块以设备接口形式接入总线组成片上系统，如图1所示。在该系统中，中断控制模块和微处理器模块相连，微处理器模块通过总线和其它各种设备模块交互控制信息和数据信息，可编程总线仲裁模块、直接存储控制模块以及其它各种设备模块也通过总线来传输数据信息。可编程总线仲裁模块，控制总线信息传输，它响应主设备的信息传输请求，建立主从设备间的总线连接；直接存储控制模块，可以直接同设备模块进行大批量数据信息传输，以提升传输效率；中断控制模块接收和锁定各设备模块中断，并按优先级排序后向微处理器申请中断，以实现系统实时控制。控制信息和数据信息由总线分时复用传输，由同一个设备接口接入总线；主设备可以发起总线传输请求，从设备接收请求并响应，主从设备由设计者根据应用而定。

在图1中，设备接口A1所接设备为主设备a，设备接口B1所接设备为从设备x，设备接口A2所接设备为主设备b，设备接口B2所接设备为从设备y，工作流程如下：

步骤S110：主设备a向可编程总线仲裁模块发出请求，请求对从设备x进行数据传输；

步骤S111：从设备x空闲，可编程总线仲裁模块响应主设备a请求，建立主设备a和从设备x之间的数据连接；

步骤S112：开始数据传输a-x；

步骤S113：主设备b向可编程总线仲裁模块发出请求，请求对从设备y进行数据传输；

步骤S114：由于总线繁忙，而主设备b发出的请求不高于主设备a发出的请求，所以主设备b等待；

步骤S115：微处理器接到中断请求，暂停数据传输a-x，暂时断开主设备a和从设备x之间的总线连接；

步骤S116：微处理器获得总线控制权，通过总线处理中断事件；

步骤S117：中断处理完成，清除中断；

步骤S118：继续数据传输a-x；

步骤S119：数据传输a-x完成；

步骤S120：可编程总线仲裁模块断开主设备a和从设备x之间的总线连接；

步骤S121：主设备a数据传输完成；

步骤S122：可编程总线仲裁模块响应主设备b请求，建立主设备b和从设备y之间的数据连接；

步骤S123：开始数据传输b-y；

步骤S124：数据传输b-y完成；

步骤S125：可编程总线仲裁模块断开主设备b和从设备y之间的总线连接；

步骤S126：主设备b数据传输完成。

从上述步骤可以看出，在图1的系统中，在同一时间，只有一个主设备和一个从设备进行数据传输，总线利用率低。同时，微处理器在处理中断请求时将和设备竞争总线。

图1中系统性能的提升主要通过采用更高端的微处理器以及提高总线频率来实现。当需要大批量数据传输，尤其是多个设备同时有大批量数据传输要求时，总线负荷大幅度增加，如果总线性能不能有效提高，保证设备要求的最低传送时间，将导致系统不能正常工作。

但是，高端微处理器会占用较多的片上资源，增加系统成本、研发成本(研发或者购买授权)以及后期应用开发成本，同时总线频率提升过高时，系统功耗会大幅度增加。

所以，迫切需要一种既能满足大批量数据传输要求，又不会大幅度增加成本和功耗的嵌入式硬件系统。

发明内容

本发明提供了一种片上系统和信息传输及控制方法，旨在解决现有技术中不能实现多个设备之间的同时高速数据传输、提升系统或者总线性能导致成本和功耗大幅度增加的问题，提供了一种低成本、低功耗、高性能、易开发的片上系统和高效的信息传输及控制方法。