一種具有非等時傳輸結構的片上系統(tǒng)總線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于片上通信領域，尤其涉及一種具有非等時傳輸結構的片上系統(tǒng)總線。
【背景技術】
[0002] 隨著集成電路技術的發(fā)展，片上系統(tǒng)需求更多的處理器核、協(xié)處理器核以及更多 的片上外設。而且多媒體、通信等技術的快速發(fā)展，要求片上的各設備之間擁有高速、并行、 實時的通信方式。
[0003] 為了追求更高的傳輸速率，系統(tǒng)總線的頻率在不斷提高，但是因為多核、多外設等 更多的功能需求，即使在更精密工藝的支持下，芯片的面積也在不斷的膨脹，這導致片上設 備傳輸時間與總線頻率之間的矛盾。當前存在的多種總線系統(tǒng)，使用在大面積芯片中的高 頻高帶寬系統(tǒng)上時，若將數(shù)據(jù)進行流水式的傳輸，者將導致使用較多的流水線寄存器，消耗 大量資源；否則只能降低總線時鐘頻率，這樣就影響總線整體的性能。
[0004] 如果只有一條數(shù)據(jù)總線，當兩個設備進行數(shù)據(jù)通信時，其他設備如果希望對另一 個設備進行訪問，雖然設備與設備之間并不沖突，但是該設備只能等待，或者允許更高優(yōu)先 級的設備打斷當前的通信。單數(shù)據(jù)總線限制了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量，對數(shù)據(jù)吞吐量要求 較高的系統(tǒng)需要多組設備之間同時進行通信：只要不是因為設備產(chǎn)生相關（例如兩個主設 備同時訪問一個從設備），就可以并行的進行通信。
[0005] 圖1是現(xiàn)有技術的某個系統(tǒng)中片上設備的連接示意圖，其中從設備0(從0)只能 由主設備0和主設備1訪問，從設備1、從設備組2可以被所有主設備訪問。從設備0、從 設備1和從設備組2可以并行得被三個不同的主設備訪問。圖中結構10即總線的簡單示 意?？偩€的仲裁機制可以使高優(yōu)先級的設備優(yōu)先使用總線，于是較低優(yōu)先級的設備就需要 等待。若沒有適當?shù)姆绞?，當?yōu)先級較高的設備不斷發(fā)出總線請求，低優(yōu)先級設備會長時間 得不到總線的使用權。對于實時性要求較高的系統(tǒng)，例如通信系統(tǒng)，需要總線有能力保證一 個設備在指定的總線周期之內，獲得總線的使用權。

【發(fā)明內容】

[0006] (一）要解決的技術問題
[0007] 本發(fā)明的目的在于，提供了一種片上系統(tǒng)總線，特別是在大面積芯片上不同的主 從設備之間具有不同的傳輸時間（時鐘周期），實現(xiàn)高速、并行、實時的設備間通信。
[0008] (二）技術方案
[0009] 本發(fā)明提供一種片上系統(tǒng)總線，用于主設備和從設備之間的通信，包括請求優(yōu)先 級隊列、仲裁器組、地址與控制信號選擇器、互聯(lián)網(wǎng)絡及地址譯碼器；其中，
[0010] 主設備發(fā)送總線請求信號至地址譯碼器，并發(fā)送對應的地址信號和控制信號至地 址與控制信號選擇器；
[0011] 所述地址譯碼器根據(jù)所述總線請求信號，向仲裁器組發(fā)送即時申請向量，同時將 所述即時申請向量發(fā)送至請求優(yōu)先級隊列；
[0012] 所述請求優(yōu)先級隊列將所述即時申請向量鎖存，生成片選信號，并將所述片選信 號發(fā)送至所述互聯(lián)網(wǎng)絡，同時，生成隊列申請向量發(fā)送至所述仲裁器組；
[0013] 仲裁器組根據(jù)申請信號發(fā)出仲裁結果信號給地址與控制信號選擇器，地址與控制 信號選擇器根據(jù)仲裁結果信號選擇主設備的地址信號與控制信號，并傳輸至從設備；
[0014] 仲裁器組還發(fā)送仲裁結果信號至互聯(lián)網(wǎng)絡，互聯(lián)網(wǎng)絡根據(jù)仲裁結果信號選擇主設 備至從設備方向的數(shù)據(jù)和握手信號，互聯(lián)網(wǎng)絡還根據(jù)片選信號控制從設備至主設備方向的 數(shù)據(jù)和握手信號。
[0015](三）有益效果
[0016] 1、本發(fā)明提供一種片上系統(tǒng)總線，在該總線中允許設備之間的傳輸周期不同，而 總線頻率由其中傳輸時間較短的設備決定，傳輸距離多于一個總線周期的設備間路徑由多 周期路徑進行約束，使得以統(tǒng)一的總線形式，最小的硬件開銷解決了在大面積芯片上總線 頻率與設備間傳輸時間的矛盾，總線頻率因此可以根據(jù)設計需求而更高；傳輸時間短的設 備之間可以以總線周期進行高速的數(shù)據(jù)傳輸；傳輸時間較長的設備之間的無需使用流水寄 存器以及總線代理，減少資源消耗。
[0017] 2、本發(fā)明提供的片上系統(tǒng)總線，給出了相應總線協(xié)議，該協(xié)議是單邊沿的流水式 總線協(xié)議，該協(xié)議將總線申請、地址和控制信號的發(fā)送與數(shù)據(jù)的發(fā)送分在兩個流水級進行 操作，關鍵是不需要額外的總線申請操作，在申請總線時給出地址和控制信號，下一拍根據(jù) 握手信號接發(fā)數(shù)據(jù)，使得單邊沿操作保證了高總線頻率，流水式操作以及無需額外的總線 申請時間，保證了即使在總線交接時的總線效率；特別的，在非突發(fā)傳輸時，多周期路徑的 主設備不會影響總線和從設備的響應效率。
[0018] 3、本發(fā)明提供的片上系統(tǒng)總線，具有請求優(yōu)先級隊列，以進入隊列的先后決定請 求的優(yōu)先級，保證了設備請求響應的實時性。
【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有技術中片上系統(tǒng)設備連接的簡單示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明實施例提供的片上系統(tǒng)總線的結構圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明實施例中仲裁器組的結構圖。
[0022] 圖4是本發(fā)明實施例中主從設備之間3對3全互聯(lián)示意圖。
[0023]圖5是本發(fā)明實施例中申請優(yōu)先級隊列的結構圖。
[0024] 圖6是本發(fā)明實施例中主設備和從設備的接口框圖。
[0025] 圖7是本發(fā)明實施例中主從設備間一對一的傳輸時序圖。
[0026] 圖8是本發(fā)明實施例中主線交接時序圖。
[0027] 圖9是本發(fā)明實施例中一個雙周期路徑和一個單周期路徑的主設備相互使用總 線進行讀寫的時序圖。
[0028] 圖10本發(fā)明實施例中是一個突發(fā)寫時序以及總線交接時序圖。
[0029]圖11本發(fā)明實施例中是兩周期路徑的突發(fā)傳輸時序圖。
[0030] 圖12本發(fā)明實施例中是多個主設備同時競爭一個總線的時序圖。
【具體實施方式】
[0031] 本發(fā)明提供一種片上系統(tǒng)總線，包括請求優(yōu)先級隊列、仲裁器組、地址與控制信號 選擇器、互聯(lián)網(wǎng)絡及地址譯碼器；主設備發(fā)送總線請求信號至地址譯碼器，并發(fā)送對應的地 址信號和控制信號至地址與控制信號選擇器；地址譯碼器根據(jù)總線請求信號，向仲裁器組 和請求優(yōu)先級隊列發(fā)送即時申請向量；請求優(yōu)先級隊列將申請信號鎖存，生成片選信號，并 將片選信號發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)絡，同時，根據(jù)先進先出原則給出每個從設備組的申請向量，隊列 空直接選擇地址譯碼器的結果作為當前周期的申請信號發(fā)送到仲裁器組；仲裁器組根據(jù)申 請信號發(fā)出仲裁結果信號給地址與控制信號選擇器，地址與控制信號選擇器根據(jù)仲裁結果 信號選擇主設備的地址信號與控制信號，并傳輸至從設備仲裁器組還發(fā)送仲裁結果信號至 互聯(lián)網(wǎng)絡，互聯(lián)網(wǎng)絡根據(jù)仲裁結果信號選擇主設備至從設備方向的數(shù)據(jù)和握手信號，互聯(lián) 網(wǎng)絡還根據(jù)片選信號控制從設備至主設備方向的數(shù)據(jù)和握手信號。
[0032] 在一種實施方式中，該片上系統(tǒng)總線還包括一個地址與控制信號存儲器，所述仲 裁器組還返回一個授權信號給請求優(yōu)先級隊列，根據(jù)授權信號使主設備的總線請求信號進 入請求優(yōu)先級隊列，同時使主設備的地址信號和控制信號進入地址與控制信號存儲器。
[0033] 在一種實施方式中，該片上系統(tǒng)總線還包括一個第一選擇器，當請求優(yōu)先級隊列 為空時，請求優(yōu)先級隊列發(fā)送隊列空信號至第一選擇器的控制端，第一選擇器直接選擇主 設備發(fā)送的地址信號和控制信號至地址與控制信號選擇器，否則，第一選擇器選擇地址與 控制信號存儲器中的地址信號和控制信號至地址與控制信號選擇器。
[0034] 在一種實施方式中，該片上系統(tǒng)總線還包括一個第二選擇器，當請求優(yōu)先級隊列 為空時，請求優(yōu)先級隊列發(fā)送隊列空信號至第二選擇器的控制端，第二選擇器直接選擇地 址譯碼器發(fā)送的申請信號至仲裁器組，否則，第二選擇器選擇請求優(yōu)先級隊列發(fā)送的申請 信號至仲裁器組。
[0035] 在一種實施方式中，仲裁器組包括一個或多個仲裁器，仲裁器的數(shù)量與從設備的 數(shù)量相同。
[0036] 在一種實施方式中，仲裁器中的仲裁邏輯為優(yōu)先編碼器。
[0037] 在一種實施方式中，該片上系統(tǒng)總線還包括仲裁結果寄存器，仲裁器組先發(fā)送所 述仲裁結果信號至所述仲裁結果寄存器，再通過所述仲裁結果寄存器將仲裁結果信號發(fā)送 至所述互聯(lián)網(wǎng)絡。
[0038] 在一種實施方式中，主設備在本周期發(fā)送完信號后，無需等待授權信號，在下一個 周期直接發(fā)送寫數(shù)據(jù)至從設備，并監(jiān)聽所述從設備發(fā)送的握手信號。
[0039] 在一種實施方式中，片上系統(tǒng)總線通過一個或多個時鐘周期使主設備發(fā)送的信