CN101223511A - 用于非存储映像式设备存储器的直接访问的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种与外部设备(14、16、18、20)互动的处理系统(12)具有处理器(22)、存储器(24)和控制器(28)。存储器(24)存储提供有关外部设备(14、16、18、20)的访问协议信息的模板。当要访问外部设备(14、16、18、20)的时候，存储在存储器(24)中的操作系统指示处理器(22)执行对外部设备(14、16、18、20)的访问。处理器(22)将有关外部设备(14、16、18、20)的信息放在系统总线(26)的地址部分，其中该信息由控制器(28)加以接收和解释。而控制器(28)又检索由所接收到的信息所指示的用于外部设备(14、16、18、20)的模板。在检索到模板之后，控制器(28)在外部接口总线(30)上，以由该模板所指示的方式输出该信息，其中在外部接口总线(30)上也耦合了外部设备。然后外部设备(14、16、18、20)根据控制器放在外部接口总线(30)上的信息进行响应。

Description

用于非存储映像式设备存储器的直接访问的方法和系统

发明领域

本公开一般地涉及基于处理器的系统，更具体地，涉及用于非存储映像式设备存储器的直接访问的方法和系统。

相关技术

当前商业上可用的智能手机和手持式设备一般配备有主机系统和智能显示屏面。智能显示屏面典型的是包括集成显示控制器和在设备内的存储器。上述集成显示控制器通常经由专用显示端口或标准总线接口单元连接到主机系统，标准总线接口单元是诸如主存储器的外部接口(EIM)此类的。显示屏面也具有在芯片内的视频和/或显示缓冲器，所述缓冲器在主机系统存储器映像的外部，也就是，没有直接定位在主机系统存储器映像之内。上述在芯片内的缓冲器被用来在更新或刷新屏幕显示之前存储显示数据，和/或用于图像和图形渲染。

但是，在智能手机和手持式设备中标准总线接口单元有一个问题，就是EIM要求很大数目的用于地址总线的引脚或线，例如，大约22根线。高数目的线一般太贵，阻碍了在上述手持式设备或智能手机中使用。此外，要是折叠式的移动设备的话，由于其它标准存储设备共享同一接口，电容和总线装载也会导致定时和总线带宽的问题。

另一可供选择的是提供专用显示端口。在该情况下，对外部设备的缓冲器的访问是以间接的方式来实现的。当应用要求主机对智能显示器或图形加速器进行访问的时候，在实际传送之前MCU必须执行复杂的事务序列来与设备建立通信。例如，主机处理器必须通过专用显示接口一个命令一个命令地发送指令到外部设备。然后，考虑到少许建立时间，专用显示接口将经必要译码的消息中继或转发至外部设备，并可能在继续执行实际数据传送之前等待确认。注意，所有这些事务都是通过专用数据总线，以与高性能的MCU主机相比要低的时钟速率来执行的。这样过多的MCU投入会增大MCU装载和总线带宽要求，因此，导致对系统性能和功耗的负面影响。

另一种方法是使用完全硬接线的接口；但是，这种固定硬件方法对电路小片的尺寸有非常大的影响，并且只支持少数专用外部设备。

因此，存在对用于克服如上所述本领域中的问题的改进方法和系统设备的需要。

发明内容

在根据本发明公开内容的一个实施例的具有与系统总线耦合的处理器的处理系统中，一种操作处理器外部的设备的方法，包括指示处理器与该设备进行操作。响应处理器与该设备进行操作的指令，处理器向系统总线提供信息。随后，存储映像控制器接口检索该信息。响应该信息，存储映像控制器接口访问该设备的模板。该模板可以从在与系统总线耦合的存储器中存储的多个模板中选择。然后存储映像控制器接口根据该信息和该模板向外部接口总线提供指令。结果，该设备根据所述指令进行操作。

附图说明

本发明是通过实例来举例说明的，并不受限于附图，其中相似的附图标记表示相似的元件，其中：

图1是根据本发明公开内容的一个实施例，用于非存储映像式设备存储器的直接访问的系统的框图；

图2是根据本发明公开内容的一个实施例，供用于非存储映像式设备存储器的直接访问的系统之用的地址格式的框图；

图3是根据本发明公开内容的一个实施例，用于非存储映像式设备存储器的直接访问的方法的流程图；

图4是根据本发明公开内容的一个实施例，包含用于非存储映像式设备存储器的直接访问的系统的无线设备的框图。

本领域的技术人员理解，图中的元件是出于简明的目的而加以举例说明的，不必按比例来绘制。例如，该图中的一些元件的轮廓尺寸可以相对于其它元件放大，以帮助提高对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

正如这里所使用的，措辞“总线”用于指可以用来传送一种或更多的不同类型的信息的多个信号或导线，所述信息是诸如数据、地址、控制或状态此类的。在指将信号、状态位、或相似的注解(apparatus)译成它的逻辑真或逻辑假状态的时候分别使用措辞“断言”和“求反”。如果逻辑真状态是逻辑电平一的话，逻辑假状态就是逻辑电平零。如果逻辑真状态是逻辑电平零的话，逻辑假状态就是逻辑电平一。

括号用于指示总线的导线或值的比特位置。例如，“总线60[0-7]”或“总线60的导线[0-7]”指示总线60的八根低位的导线，而“地址位[0-7]”或“ADDRESS[0-7]”指示地址值的八个低位的位。在数字之前的符号“$”指示该数字是以它的十六进制或以十六为基数的形式来表示的。在数字之前的符号“％”指示该数字是以它的二进制或以二为基数的形式来表示的。

根据本发明公开内容的一个实施例，一种用于非存储映像式设备缓冲器的直接访问的方法包括配置微处理器单元。配置微处理器单元包括使用在此讨论的具有基于灵活模板的地址和命令翻译机构的存储映像式控制接口。

存储映像式控制接口(MMCI)包括“MCU系统”至“伪MCU系统”总线接口，其中命令和地址都被嵌入数据流中。当MCU存储器访问事务请求到达MMCI的时候，MMCI对存储器事务地址进行译码，以执行下列各项中的一些或全部：(a)为存储器访问选择作为目标的外部设备，如果有一个以上的外部设备的话；(b)为每一具体访问类型下载由MCU主机预先编程的适当访问协议模板，并相应地执行一系列的事务来建立与该外部设备的通信；(c)特别地，将从主机存储器事务地址提取的目标存储器地址插入用于对外部设备的下次传送的消息结构的适当字段；以及(d)开始实际数据传送，该数据传送包括对外部设备存储器的读或写访问中的一个。

根据本发明公开内容的一个实例，MMCI提供一个接口，其中命令和数据被嵌入数据流中。此外，MMCI处置或处理该消息协议(即在实际数据传送之前和之后需要发送什么命令或什么命令序列到外部设备，等等)。而且，MMCI使用访问模板来生成与外部设备通信的访问协议。

正如在此进一步讨论的，存储映像控制器接口可以包括物理接口。存储映像控制器接口也可以包括不同的形式，诸如具有读/写和控制信号的数据总线的数据总线，或简单地是高速串行接口。再更进一步，在一个实施例中，MMCI可以被配置来旁路选择所述模板中的一个，诸如在连续的一定类型的访问的例子中，例如猝发读/写。

现在转向图1，显示了根据本发明公开内容的一个实施例具有非存储映像式设备存储器的直接访问的系统10的框图。系统10包括微控制器单元(MCU)12和外部设备14、16、18和20中的至少一个或多个。MCU 12包括处理器22和经由系统总线26与处理器22耦合的主存储器24。MCU 12也包括经由总线26与处理器22和主存储器24耦合的存储映像式控制接口(MMCI)28。正如下面在此进一步所讨论的，MMCI 28的输出端经由外部接口总线30与外部设备14、16、18和20耦合。没有MMCI 28，外部设备14、16、18和20是包含在MCU12外部的存储器的设备，更进一步地，其中所述设备包括相对于MCU12的非存储映像式设备。

外部设备14可以包括显示控制器或图形加速器。例如，外部设备14可以包括显示控制器，该显示控制器包括主机接口32、CPU 34、视频存储器36以及总线38。总线38耦合在主机接口32、CPU 34和视频存储器36之间。外部设备14也可以包括图形加速器。外部设备16-20也可以包括相似类型的离线设备或可以包括或不包括可寻址的存储器的设备。

根据一个实施例，系统总线26由数据总线、地址总线和其它控制和状态信号组成。每一处理器存储器事务都要求要放在地址总线上的地址和要放在数据总线上的数据。当处理器对外部设备的存储器执行存储器读/写事务的时候，该事务的地址部分包含用于MMCI有关将要执行的操作的信息，在实际数据传送发生的时候，该事务的数据部分对于目的地(即处理器或外部设备存储器)来说会是可透明地得到的。

图2是根据本发明公开内容的一个实施例，供用于非存储映像式设备存储器的直接访问的系统中使用的地址40的格式的框图。地址40包括N位的地址，包含控制接口基地址部分42、访问类型和模式部分46、芯片选择部分48以及目标地址部分50。控制接口基地址部分42对应于用于MMCI 28的指针。部分46和48构成供相应的外部设备使用的模板信息的指针。最后，目标地址部分50对应于于目标地址指针，目标地址指针用于指向对应外部目标设备的存储器内的存储位置。

根据本发明公开内容的一个实施例，存储器事务地址是由MCU主机请求的，并经由MMCI被发送至外部设备。例如，MCU的存储器事务地址可以分解成下列可能的参数中的一个或更多个。

·[Dn，，..，D0]：表示存储映像式设备内作为目标的存储位置的地址。

·[CSm，CS0]：表示设备选择。

·[A1，A0]：表示允许MMCI装载适当访问模板的访问类型，所述适当访问模板包含与外部设备通信的特定信息和协议。

·[Sk，S0]：表示在主机系统存储映像内MMCI的地址。

下面的讨论提供了MMCI和外部设备之间的存储器事务消息结构的一个实例。外部设备可以包括，例如，图形加速器、显示控制器、外围设备、可以包括内嵌存储器或其它相似设备的协处理器。在一个实施例中，事务消息结构可以包括下列段：PRE-CMND、ADDRESS、DATA(R/W)以及POST-CMND。PRE-CMND表示在前-命令访问模板，该模板具有包含与外部设备建立通信的信息和访问协议的一个或几个命令。POST-CMND表示在后-命令访问模板，该模板包含完成该事务的实际命令。ADDRESS表示包含一个或多个地址字的作为目标的地址字段。DATA表示存储器事务的实际数据(读/写)字段，其中它包含单个或多个数据字。

现在参考图3，示出根据本发明公开内容的一个实施例，用于非存储映像式设备存储器的直接访问的方法的流程图60。在第一步骤62中，操作系统指示处理器22访问目标外部设备。目标外部设备可以包括，例如，设备14、16、18或20中的一个。在第二步骤64中，处理器将信息放在系统总线26上。在第三步骤66中，MMCI 28接收来自系统总线的信息，该信息指定了一个在主存储器24或MMCI 12的存储器(未示出)中存储的模板的指针，供访问用于对应外部设备的模板信息之用。

在下一步骤68中，MMCI 28按照地址40的对应地址信息访问目标外部设备的模板。在步骤70中，MMCI按照对应的模板将专用于目标外部设备的信息放在外部接口总线上。最后，在步骤72中，目标外部设备响应根据该模板处理过的信息，执行所希望的操作。

图4是本发明公开内容的另一实施例，包含用于非存储映像式设备存储器的直接访问的系统的无线设备80的框图。设备80可以包括与图1的设备10相似的设备，只是设备80还包括无线设备。示例性的无线设备可以包括(例如)智能手机、个人数字助理(PDA)，或其它类似的无线设备。

除了以上就图1讨论的元件之外，图4的无线设备80还包括天线84、RF处理器86、基带调制解调处理器88和耦合在主处理器22和基带调制解调处理器88之间的消息接发单元90。再更进一步，系统总线92耦合在基带处理器88和多路传送器94之间。多路传送器94耦合在系统总线26、系统总线92和主存储器24之间。此外，多路传送器94执行信号多路传送和信号仲裁。

正如在此所讨论的，用于非存储映像式设备的直接访问的方法可以用在基带应用处理器中。例如，在一个实施例中，MMCI可以集成到成像处理器单元(IPU)中，而访问模板则可以设置在IPU的内嵌存储器或系统存储器内。

在根据本发明公开内容的一个实施例，具有与系统总线耦合的处理器的处理系统中，操作在该处理器外部的非存储映像式设备的方法包括指示处理器与该设备进行操作。该设备可以包括，例如，LCD控制器。响应处理器与该设备进行操作的指令，处理器向系统总线提供信息。

在一个实施例中，系统总线可以包括，例如，地址总线。此外，该信息可以包括操作该设备的方法。例如，该操作方法可以从由读和写组成的组中选择。在另一实施例中，该信息可以包括操作模式、芯片选择、访问类型和地址中的至少一种。

在向系统总线提供信息之后，存储映像控制器接口检索该信息。响应该信息，存储映像控制器接口访问该设备的模板。该模板可以从在与系统总线耦合的存储器中存储的多个模板中选择。然后存储映像控制器接口根据该信息和该模板向外部接口总线提供设备信息。结果，该设备根据该设备信息进行操作。

根据本发明公开内容的另一实施例，无线系统包括天线、RF处理器、基带调制解调处理器、处理器、存储器、多路传送器、存储映像控制器接口以及显示控制器。RF处理器与天线耦合。基带调制解调处理器与RF处理器和调制解调总线耦合。处理器与系统总线和基带调制解调处理器耦合。存储器存储了多个用于设备的模板。

该无线系统还包括与存储器、调制解调总线和系统总线耦合的多路传送器。存储映像控制器接口接收有关设备的信息，从存储器检索模板，并根据所检索到的信息和所检索到的模板向外部接口总线提供设备信息。此外，显示控制器与外部接口总线耦合，以响应该设备信息。再更进一步，该无线系统包括与外部接口总线耦合的外部设备。在一个实施例中，该信息包括从由操作模式、芯片选择、访问类型和地址构成的组中选择的至少一种。在另一实施例中，系统总线包括运载该信息的地址总线。

在另一实施例中，用于通过外部接口总线控制设备的处理系统包括处理器、存储器和存储映像控制器接口。处理器与系统总线耦合。该系统总线可以，例如，包括地址总线。存储器与系统总线耦合以存储模板，所述模板用于说明在处理器外部的设备的工作特性。此外，存储映像控制器接口与系统总线和外部接口总线耦合。

存储映像控制器接口其特征还在于，经由系统总线接收来自处理器的信息以及经由系统总线接收来自存储器的模板。所接收到的信息可以包括操作模式、芯片选择、访问类型和地址。该模板可以包括有关外部非存储映像式设备的工作特性的数据。该模板也可以包括外部非存储映像式设备的访问协议。所述模板中的至少一个是用于显示控制器。

根据本发明公开内容的再另一个实施例，处理系统包括处理器、系统总线、存储器和控制器装置。该处理器与系统总线耦合。该存储器与系统总线耦合，以存储多个模板。此外，控制器装置与系统总线和外部接口总线耦合。

控制器通过检索所述多个模板中的模板来响应由与设备相关的处理器提供的信息。控制器装置还在外部接口总线上，以与所检索到的模板一致的方式来提供该信息。每一模板对应于一个类型的设备和用于该类型的设备的操作模式。在一个实施例中，所述模板中的至少一个是用于显示控制器的。此外，该存储器存储了识别要访问的设备的操作系统。

由处理器提供给控制器装置的信息指定了一操作模式。而且，所述由处理器提供的信息包括操作模式、芯片选择、访问类型和地址。所述模板包括外部设备的访问协议。

因此，本发明公开内容的不同的实施例提供了如下独特的特征。在一个实施例中，该方法和设备使得主机系统中的MCU或DMA能够以与它访问它的存储器或它系统地址空间内的外围设备相同的方式，来对外部显示控制器存储器进行读/写。所述实施例提供了看起来像存储映像式设备的间接寻址的设备，这极大地减低了引脚数，而没有增加软件的复杂度。此外，所述实施例有效地将软件开销减到了最少，其中将软件开销减到最少大大地改善了系统性能。而且，所述实施例支持所有主要的操作系统，而不要求执行地址翻译的软件驱动器。有要求对VIDEO存储器进行存储映像的操作系统；但是，许多控制器不允许将视频存储器映像到处理器存储映像中。本发明公开内容的实施例使得任何允许访问它的内部存储器的处理器都能够看起来象操作系统的平面存储器，从而允许操作系统像使用任何其它存储映像式设备那样使用该设备。然后，所述实施例第一次允许主要的操作系统使用不在系统存储器(设备24，图#1)或直接与处理器总线相连的外围设备(设备26，图#1)上的显示视频缓冲器。

再更进一步，所述实施例以单个变通(即，可编程)接口支持范围很广的访问过程。在一个实施例中，访问过程信息可以从预先存储在系统存储器内的可编程模板中获得。

当本发明公开内容的实施例还提供了各种各样的方式来允许用于控制器的存储映像式存储器的仿真，要不然所述控制器不支持这样的体系结构。因此，这使得能够使用针对系统存储器内的一个或更多的显示缓冲器而写的应用，而不用任何对所述应用的修改。上述实施例对于第三方下载的应用来说特别重要。

根据本发明公开内容的一个实施例的设备被配置来卸下大部分的有关外部设备到MMCI的MCU建立事务，以将MCU的介入减到最少。因此，这降低了功耗并且允许MCU并行地执行其它任务以使系统性能最大化。

根据本发明公开内容的一个实施例，该方法和设备包括基于变通模板的地址和命令翻译机构。基于变通模板的地址和命令翻译机构允许主机系统连接在范围很广的显示控制器或图形加速器上，而不必重新设计芯片组来提供支持。MMCI模块对由处理器请求的地址信息进行译码，并根据对应的专用访问模板执行适当的访问协议，以与外部设备建立通信。主机系统存储器提供用于存储访问模板的位置，所述访问模板用于由存储映像式控制接口加以使用。

本发明公开内容的实施例还进一步有利地提供了用于基带应用处理器的解决方案。所述实施例使得应用处理器的MCU或DMA能够像访问它自己的存储器一样访问外部显示控制器的或图像加速器的存储器。这样的访问可以用于图像和视频处理、视频图形组合、图形动画，等等。此外，所述实施例最大限度地提高了系统性能，并使得应用处理器的功耗减到最小。因此，本发明公开内容的实施例使得应用处理器能够支持范围很广的外部设备。

在前述说明书中，已参考具体实施例描述了该发明。但是，本领域的普通技术人员理解，可以在不偏离下面在权利要求中阐述的本发明的范围的情况下进行各种各样的修改和改变。因此，说明书和附图要在说明性而不是限制性的意义上加以对待，意味着所有这样的修改都包含在本发明的范围内。

在上面已经就具体实施例描述了好处、其它优点以及问题的解决方案。但是，所述好处、优点、问题的解决方案，以及可以导致任何好处、优点或解决方案发生或变得更加显著的任何元件不要解释为任一或所有权利要求的临界的、要求的或关键的特征或元件。正如这里所使用的，措词“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或它们的任何其它变型，用于覆盖非排它的包括，这样包括一列要素的过程、方法、物品或设备不仅包括那些那些要素，还可以包括其它没有明确列出或为上述过程、方法、物品或设备所固有的的其它要素。

Claims (25)

1.一种在具有与系统总线耦合的处理器的处理系统中操作设备的方法，包括：

指示所述处理器与该设备进行操作；

将信息放在所述系统总线上；

用存储映像控制器接口检索该信息；

响应该信息，用所述存储映像控制器访问该设备的模板；

根据该信息和该模板，向外部接口总线提供设备信息；以及

根据该设备信息操作该设备。

2.如权利要求1所述的方法，其中该设备是LCD控制器、协处理器、外围设备、图形加速器、成像设备或简单地是任何具有可寻址的寄存器或存储器的外围设备。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述系统总线包含地址总线。

4.如权利要求1所述的方法，其中该信息包括该设备的操作方法。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述操作方法是从由读和写所组成的组中选择的。

6.如权利要求1所述的方法，其中该信息包括操作模式、芯片选择、访问类型和地址。

7.如权利要求1所述的方法，其中该模板是从在与所述系统总线耦合的存储器中存储的多个模板中选择出的，更进一步地，其中至少一个模板是可基于每一访问/设备类型而任选的。

8.一种无线系统，包括：

天线；

与该天线耦合的RF处理器；

与所述RF处理器和调制解调总线耦合的基带调制解调处理器；

与所述系统总线和所述基带调制解调处理器耦合的处理器；

用于存储用于设备的多个模板的存储器；

与所述存储器、所述调制解调总线和所述系统总线耦合的多路传送器；

存储映像控制器接口，用于检索有关设备的信息，从所述存储器检索模板，以及根据所检索到的信息和所检索到的模板向外部接口总线提供信息；以及

与所述外部接口总线耦合的显示控制器，用于响应该设备信息。

9.如权利要求8所述的无线系统，还包括与所述外部接口总线耦合的外部设备。

10.如权利要求8所述的无线系统，其中该信息包括操作模式、芯片选择、访问类型和地址。

11.如权利要求8所述的无线系统，其中所述系统总线包括承载该信息的地址总线。

12.一种用于通过外部接口总线控制设备的处理系统，包括：

与系统总线耦合的处理器；

与所述系统总线耦合的存储器，用于存储用于描述所述设备的工作特性的模板；以及

与所述系统总线和外部接口总线耦合的存储映像控制器接口。

13.如权利要求12所述的处理系统，其中所述存储映像控制器接口其特征还在于经由所述系统总线接收来自所述处理器的信息，以及经由所述系统总线接收来自所述存储器的模板。

14.如权利要求13所述的处理系统，其中所接收到的信息包括：操作模式、芯片选择、访问类型和地址。

15.如权利要求14所述的处理系统，其中所述模板包括有关所述设备的工作特性的数据。

16.如权利要求13所述的处理系统，其中所述模板包括所述设备的访问协议。

17.如权利要求13所述的处理系统，其中所述模板中的至少一个是用于显示控制器。

18.如权利要求13所述的处理系统，其中所述系统总线包括地址总线。

19.一种处理系统，其中：

与系统总线耦合的处理器；

与所述系统总线耦合的存储器，用于存储多个模板；以及

与所述系统总线和外部接口总线耦合的控制器装置，用于通过检索所述多个模板中的模板，以及在所述外部接口总线上以与所检索到的模板一致的方式提供信息，来响应由与设备相关的处理器所提供的信息。

20.如权利要求19所述的处理系统，其中每一模板对应于一种类型的设备和用于这种类型的设备的操作模式。

21.如权利要求20所述的处理系统，其中所述存储器存储识别要访问的设备的操作系统。

22.如权利要求21所述的处理系统，其中由所述处理器提供给所述控制器装置的信息指定操作模式。

23.如权利要求22所述的处理系统，其中所述多个模板中的至少一个是用于显示控制器。

24.如权利要求19所述的处理系统，其中由所述处理器提供的信息包括：

操作模式、芯片选择、访问类型和地址。

25.如权利要求19所述的处理系统，其中所述模板包括所述设备的访问协议。

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