了解如何在MCU的內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用效率

微控制器現(xiàn)在有一個(gè)驚人的數(shù)字，可以同時(shí)使用來卸載低級(jí)別的功能從CPU片上外設(shè)。這可以大大提高加工效率，降低功耗，并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。你可能會(huì)在一個(gè)不幸的意外，不過，如果你的外設(shè)功能壓倒內(nèi)部總線接口和數(shù)據(jù)傳輸緩慢的大幅提升。幸運(yùn)的是，微控制器制造商已經(jīng)增加了新的，高效的總線接口，常與關(guān)鍵外設(shè)和片上存儲(chǔ)器，可以幫助支持多種數(shù)據(jù)傳輸之間的多條路徑。這些新的公交車確實(shí)有局限性，但是，由于連接一切，一切是在芯片面積和功耗方面過于昂貴。了解常見的使用模式，這些新的片上總線將幫助您創(chuàng)建，最大限度地提高數(shù)據(jù)傳輸帶寬，高效的設(shè)計(jì)。本文將快速回顧一下一些常見的智能片上總線的功能并舉例說明例如設(shè)計(jì)，充分利用這些關(guān)鍵功能。一些涉及的主題將包括：片上總線矩陣架構(gòu)，采用DMA控制器，專用外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸功能，智能緩存，公交優(yōu)先系統(tǒng)，并中斷控制。

通用總線接口架構(gòu)

幾個(gè)關(guān)鍵的架構(gòu)方法出現(xiàn)在幾乎所有的高性能總線互連結(jié)構(gòu)。這并不奇怪，因?yàn)樵陉P(guān)鍵戰(zhàn)略支持高帶寬是能夠建立可獨(dú)立運(yùn)行多個(gè)并行連接?？偩€矩陣架構(gòu)，幾個(gè)總線控制器可以獨(dú)立訪問多個(gè)公交車奴，也許是最常見的構(gòu)建塊的高效率總線架構(gòu)。飛思卡爾的Kinetis K70 MCU是需要有效的數(shù)據(jù)處理和移動(dòng)互連架構(gòu)類型的一個(gè)很好的例子。如圖1所示，飛思卡爾的Kinetis K70 MCU使用多級(jí)總線矩陣，可八個(gè)單獨(dú)的總線主控器和八個(gè)獨(dú)立總線從設(shè)備之間相互連接。這是可能的多個(gè)主機(jī)和從獨(dú)立運(yùn)作。內(nèi)存分配是非常重要的效益最大化。例如，以下操作可能所有操作在沒有重疊平行：

•核心 - 在Flash中的說明和核心只有數(shù)據(jù)和堆棧的SRAM_L

•USB - 在SRAM_U數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

•LCD控制器 - 圖形緩沖區(qū)DDR

圖1：飛思卡爾的Kinetis K70 MCU總線互連架構(gòu)。 (飛思卡爾提供)飛思卡爾還提供了一個(gè)模塊化開發(fā)平臺(tái)，為K70，它的飛思卡爾Tower System的一部分，使通過可重構(gòu)硬件快速原型和工具再利用。該TWR-K70F120M可與廣闊的選擇塔式系統(tǒng)的外設(shè)模塊，包括新的TWR-LCD-RGB它從K70 MCU圖形LCD控制器接受RGB數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)主機(jī)試圖訪問一個(gè)從端口，接口將使用仲裁算法，以確定哪些主機(jī)將首先訪問端口。兩種常見的仲裁方案，可以經(jīng)常用于總線訪問是固定的優(yōu)先級(jí)或循環(huán)。在一個(gè)固定的優(yōu)先級(jí)方案中的主優(yōu)先級(jí)是固定的，通過優(yōu)先級(jí)較低的主人給予高優(yōu)先級(jí)的主站的訪問權(quán)限。如果有幾個(gè)主站以相等的優(yōu)先權(quán)，以循環(huán)優(yōu)先級(jí)方案可以被使用。在這個(gè)方案中的主人旋轉(zhuǎn)優(yōu)先為，隨著時(shí)間的推移，有平等機(jī)會(huì)獲得資源。通知的DMA訪問總線矩陣的重要性。通常情況下，DMA傳輸是最節(jié)能的所以對(duì)DMA具有高效的主機(jī)訪問總線矩陣是至關(guān)重要的。一些資源將有多個(gè)連接到總線矩陣 - 注意例如DRAM控制器 - 因?yàn)樗鼈兪嵌鄠€(gè)主關(guān)鍵資源。這通過消除“訪問阻塞”當(dāng)多個(gè)主需要訪問相同的資源，可能會(huì)發(fā)生，提高了整體性能。

高級(jí)外設(shè)總線結(jié)構(gòu)，以提高效率

在許多MCU應(yīng)用，外設(shè)的操作是一樣的CPU和內(nèi)存操作一樣重要。它可以提高轉(zhuǎn)換效率，如果有與關(guān)鍵外設(shè)功能以及基于CPU的功能，采用先進(jìn)的總線接口。瑞薩RX600 MCU有多個(gè)外圍總線，可用于更有效地傳播帶寬負(fù)載。如圖2所示，RX600不僅具有用于面向CPU動(dòng)作的總線矩陣(在該圖的頂部示出)，但多個(gè)外圍總線(在圖的底部示出)，以更好地智能外設(shè)之間分配帶寬。甲顯著量周流量從來不需要訪問CPU總線矩陣和這個(gè)提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，而不增加CPU總線矩陣的大小，通常是更高的性能以及大芯片尺寸和更高功率子系統(tǒng)。

圖2：瑞薩RX600多總線架構(gòu)擴(kuò)展帶寬負(fù)載。