一種具有非等時傳輸結構的片上系統總線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發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總線。
【背景技術】
[0002] 隨著集成電路技術的發展，片上系統需求更多的處理器核、協處理器核以及更多 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，使用在大面積芯片中的高 頻高帶寬系統上時，若將數據進行流水式的傳輸，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] 如果只有一條數據總線，當兩個設備進行數據通信時，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，或者允許更高優先 級的設備打斷當前的通信。單數據總線限制了整個系統的數據吞吐量，對數據吞吐量要求 較高的系統需要多組設備之間同時進行通信：只要不是因為設備產生相關（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是現有技術的某個系統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。總線的仲裁機制可以使高優先級的設備優先使用總線，于是較低優先級的設備就需要 等待。若沒有適當的方式，當優先級較高的設備不斷發出總線請求，低優先級設備會長時間 得不到總線的使用權。對于實時性要求較高的系統，例如通信系統，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。
【發明內容】
[0006] (一）要解決的技術問題
[0007] 本發明的目的在于，提供了一種片上系統總線，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），實現高速、并行、實時的設備間通信。
[0008] (二）技術方案
[0009] 本發明提供一種片上系統總線，用于主設備和從設備之間的通信，包括請求優先 級隊列、仲裁器組、地址與控制信號選擇器、互聯網絡及地址譯碼器；其中，
[0010] 主設備發送總線請求信號至地址譯碼器，并發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所述總線請求信號，向仲裁器組發送即時申請向量，同時將 所述即時申請向量發送至請求優先級隊列；
[0012] 所述請求優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 號發送至所述互聯網絡，同時，生成隊列申請向量發送至所述仲裁器組；
[0013] 仲裁器組根據申請信號發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] 仲裁器組還發送仲裁結果信號至互聯網絡，互聯網絡根據仲裁結果信號選擇主設 備至從設備方向的數據和握手信號，互聯網絡還根據片選信號控制從設備至主設備方向的 數據和握手信號。
[0015](三）有益效果
[0016] 1、本發明提供一種片上系統總線，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據傳輸；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、本發明提供的片上系統總線，給出了相應總線協議，該協議是單邊沿的流水式 總線協議，該協議將總線申請、地址和控制信號的發送與數據的發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 握手信號接發數據，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、本發明提供的片上系統總線，具有請求優先級隊列，以進入隊列的先后決定請 求的優先級，保證了設備請求響應的實時性。
【附圖說明】
[0019]圖1是現有技術中片上系統設備連接的簡單示意圖。
[0020] 圖2是本發明實施例提供的片上系統總線的結構圖。
[0021] 圖3是本發明實施例中仲裁器組的結構圖。
[0022] 圖4是本發明實施例中主從設備之間3對3全互聯示意圖。
[0023]圖5是本發明實施例中申請優先級隊列的結構圖。
[0024] 圖6是本發明實施例中主設備和從設備的接口框圖。
[0025] 圖7是本發明實施例中主從設備間一對一的傳輸時序圖。
[0026] 圖8是本發明實施例中主線交接時序圖。
[0027] 圖9是本發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本發明實施例中是一個突發寫時序以及總線交接時序圖。
[0029]圖11本發明實施例中是兩周期路徑的突發傳輸時序圖。
[0030] 圖12本發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] 本發明提供一種片上系統總線，包括請求優先級隊列、仲裁器組、地址與控制信號 選擇器、互聯網絡及地址譯碼器；主設備發送總線請求信號至地址譯碼器，并發送對應的地 址信號和控制信號至地址與控制信號選擇器；地址譯碼器根據總線請求信號，向仲裁器組 和請求優先級隊列發送即時申請向量；請求優先級隊列將申請信號鎖存，生成片選信號，并 將片選信號發送至互聯網絡，同時，根據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送到仲裁器組；仲裁器組根據申 請信號發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送仲裁結果信號至 互聯網絡，互聯網絡根據仲裁結果信號選擇主設備至從設備方向的數據和握手信號，互聯 網絡還根據片選信號控制從設備至主設備方向的數據和握手信號。
[0032] 在一種實施方式中，該片上系統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先級隊列，根據授權信號使主設備的總線請求信號進 入請求優先級隊列，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，該片上系統總線還包括一個第一選擇器，當請求優先級隊列 為空時，請求優先級隊列發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，該片上系統總線還包括一個第二選擇器，當請求優先級隊列 為空時，請求優先級隊列發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 址譯碼器發送的申請信號至仲裁器組，否則，第二選擇器選擇請求優先級隊列發送的申請 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，仲裁器的數量與從設備的 數量相同。
[0036] 在一種實施方式中，仲裁器中的仲裁邏輯為優先編碼器。
[0037] 在一種實施方式中，該片上系統總線還包括仲裁結果寄存器，仲裁器組先發送所 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送 至所述互聯網絡。
[0038] 在一種實施方式中，主設備在本周期發送完信號后，無需等待授權信號，在下一個 周期直接發送寫數據至從設備，并監聽所述從設備發送的握手信號。
[0039] 在一種實施方式中，片上系統總線通過一個或多個時鐘周期使主設備發送的信