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(lái)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(guò)，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(guò)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(shuō)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(wèn)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(méi)有重疊平行：

•核心 - 在Flash中的說(shuō)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(guò)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(wèn)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(wèn)端口。兩種常見的仲裁方案，可以經(jīng)常用于總線訪問(wèn)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(guò)優(yōu)先級(jí)較低的主人給予高優(yōu)先級(jí)的主站的訪問(wèn)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(wèn)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(wèn)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(guò)消除“訪問(wèn)阻塞”當(dāng)多個(gè)主需要訪問(wèn)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(lái)不需要訪問(wèn)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。