CN103412829A - 扩大mcu程序地址空间的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种扩大MCU程序地址空间的方法及装置，所述装置包括一缓存控制器以及分别与所述缓存控制器连接的MCU、PRAM和EERPOM；其中，所述缓存控制器，用于程序执行过程中，当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且所述程序地址为Cacheable时，根据预设的所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系将所述MCU需要的程序地址从所述EEPROM搬至所述PRAM中，以便所述MCU从所述PRAM中读取需要访问的程序地址。本发明实施例的方法及装置可扩大MCU程序地址空间。

Description

扩大MCU程序地址空间的方法及装置

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种扩大MCU程序地址空间的方法及装置。

背景技术

通常MCU（Micro Control Unit，微控制单元）本身并没CACHE功能。芯片内部的程序存储器容量较小，通常由4K bytes的PROM与4K bytes的PRAM组成，共8K bytes。在绝大多数应用中，8K bytes的程序地址空间可以满足使用需求，但是在少数情况下，仍会出现无法满足实际需求的情况，而为了少数应用增大PRAM的大小，从芯片面积和成本考虑并不经济。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种扩大MCU程序地址空间的方法及装置，旨在解决现有的MCU程序地址空间较小无法满足需求的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种扩大MCU程序地址空间的装置，所述装置包括一缓存控制器以及分别与所述缓存控制器连接的MCU、PRAM和EERPOM；其中，

所述缓存控制器，用于程序执行过程中，当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且所述程序地址为Cacheable时，根据预设的所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系将所述MCU需要的程序地址从所述EEPROM搬至所述PRAM中，以便所述MCU从所述PRAM中读取需要访问的程序地址。

进一步地，所述缓存控制器包括TAG存储器、命中仲裁器、DMA请求触发器、TAG更新模块，所述TAG存储器、命中仲裁器、DMA请求触发器依次连接，所述TAG更新模块分别连接所述TAG存储器和DMA请求触发器；其中，

所述TAG存储器，用于存储所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系；

所述命中仲裁器，用于判断所述MCU需要访问的程序地址是否在所述PRAM中；以及当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且该程序地址为Cacheable时，根据所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系计算第一DMA请求信息，并发送至所述DMA请求触发器；

所述DMA请求触发器，用于根据所述第一DMA请求信息从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至所述PRAM；

所述TAG更新模块，用于在DMA请求触发器结束搬运后更新所述TAG存储器中所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系，并返回所述命中仲裁器继续判断所述MCU下一次需要访问的程序地址是否在所述PRAM中直到程序执行完毕。

进一步地，所述缓存控制器还包括一内部寄存器，所述命中仲裁器还用于当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM和内部寄存器中，且该程序地址为NonCacheable时，计算第二DMA请求信息，并发送至所述DMA请求触发器；所述DMA请求触发器还用于根据所述第二DMA请求信息从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至所述内部寄存器，以便所述MCU从所述内部寄存器中读取需要访问的程序地址。

进一步地，所述缓存控制器通过I2C接口与所述EEPROM通信。

本发明还提出一种扩大MCU程序地址空间的方法，用于上述扩大MCU程序地址空间的装置；所述方法包括步骤：

程序执行过程中，当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且所述程序地址为Cacheable时，所述缓冲控制器根据预设的所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系，将所述MCU需要的程序地址从所述EEPROM搬至所述PRAM中，以便所述MCU从所述PRAM中读取需要访问的程序地址。

进一步地，所述缓冲控制器根据EEPROM地址与PRAM地址的映射关系，将MCU需要的程序地址从EEPROM搬至PRAM中包括：

A1、所述缓冲控制器根据所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系计算第一DMA请求信息；

B1、根据所述第一DMA请求信息从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至所述PRAM；

C1、更新所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系，并返回步骤A1直到程序执行完毕。

进一步地，所述方法还包括：

当所述MCU需要访问的程序地址在所述PRAM中，直接从所述PRAM中读取所述MCU需要访问的程序地址，并反馈至所述MCU。

进一步地，所述方法还包括：

当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且所述MCU需要访问的程序地址为NonCacheable时，所述缓冲控制器从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至一预设的内部寄存器，以便所述MCU从所述内部寄存器中读取需要访问的程序地址。

进一步地，所述缓冲控制器从EEPROM中将MCU需要访问的程序地址搬运至一预设的内部寄存器包括：

A2、判断所述MCU需要的程序地址是否在所述内部寄存器中；

B2、当所述MCU需要访问的程序地址不在所述内部寄存器中，计算第二DMA请求信息；

C2、根据所述第二DMA请求信息从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至所述内部寄存器。

进一步地，所述缓冲控制器从EEPROM中将MCU需要访问的程序地址搬运至一预设的内部寄存器还包括：

D2、当所述MCU需要访问的程序地址在所述内部寄存器中，直接从所述内部寄存器中读取所述MCU需要访问的程序地址，并反馈至所述MCU。

在本发明实施例中，通过PRAM与外部EEPROM的地址映射关系，使PRAM成为CACHE，EERPOM扩展成为程序地址空间。另外一方面，当EERPOM中的某段程序被执行的几率很低时，可将该段程序所在的地址空间设置为NonCacheable，当要执行该部分程序时，将这部分程序从外部EEPROM直接返回给MCU，如此可以使映射到PRAM中对应地址空间的程序不被替换，从而提高效率。本发明实施例的CACHE功能满足了对更大程序空间的需求。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的扩大MCU程序地址空间的装置的结构图；

图2是本发明实施例一提供的扩大MCU程序地址空间的装置中缓存控制器的结构图；

图3是本发明实施例一提供的扩大MCU程序地址空间的装置中EEPROM和PRAM之间的地址映射关系示意图；

图4是本发明实施例二提供的扩大MCU程序地址空间的方法的流程图；

图5是本发明实施例二提供的扩大MCU程序地址空间的方法中步骤S4的流程图；

图6是本发明实施例二提供的扩大MCU程序地址空间的方法中步骤S5的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明实施例一提出一种扩大MCU程序地址空间的装置。如图1所示，该装置包括缓存控制器10以及分别与缓存控制器10连接的MCU30、PRAM20和EEPROM40，上述缓存控制器10可通过I2C接口或FPI接口与EEPROM40通信。

如图2所示，缓存控制器10包括依次连接的TAG存储器13、命中仲裁器11、DMA请求触发器12、TAG更新模块14，TAG更新模块14和TAG存储器13连接。缓存控制器还包括一与命中仲裁器11连接的内部寄存器15。

本发明实施例一中，预先配置EEPROM40和PRAM20之间的地址映射关系并保存于TAG存储器13中，图3所示为本发明实施例一中EEPROM40和PRAM20之间的地址映射关系一示例。该示例以EEPROM40为32K（其中仅有28K可以使用），PRAM20为4K为例，以Cache Line为单位对EEPROM40和PRAM20的空间进行划分（每一Cache Line大小为32*16bits），如此，EEPROM40共448个Cache Line，PRAM20共64个Cache Line。其实应用中，并不以图3所示之示例为限，EEPROM40、PRAM20及Cache Line的大小可根据需要进行设置。

对某些EEPROM40中的Cache Line，可以将其设置为Cacheable（地址空间可搬运）或NonCacheable（地址空间不可搬运），NonCacheable的设置通过配置NonCacheable start Cache Line与NonCacheable End Cache Line的方式来实现的，配置之后，从NonCacheable start Cache Line与NonCacheable End Cache Line之间的所有Cache Line无法搬到PRAM20中，而只能MCU30访问相应长字地址时，从外部EEPROM40中通过DMA搬对应的长字到内部寄存器15，再返回给MCU30。当EERPOM40中的某段程序被执行的几率很低时，可以将该段程序所在的地址空间设置为NonCacheable，当要执行该部分程序时，将这部分程序逐个长字的从外部EEPROM40直接返回给MCU30，而不将其先搬到PRAM20的相应Cache Line中，这样可使映射到PRAM20中同样Cache Line的程序不被替换，从而提高效率。

在MCU30执行程序过程中，命中仲裁器11判断当前MCU30要访问的程序空间地址是Cacheable还是NonCacheable。

若当前MCU30要访问的程序空间地址是Cacheable，读取TAG存储器13中相应的数据判断命中与否，命中，则直接从PRAM20返回数据给MCU30；没有命中，则立刻通过Clocking Gating停掉MCU30的时钟，计算出第一DMA请求信息送给DMA请求触发器12，在DMA请求结束并且TAG更新模块14更新TAG存储器13中的EEPROM40和PRAM20之间的地址映射关系之后，再释放MCU的时钟。第一DMA请求信息包括DMA的源地址、目的地址以及请求长度（图3示例中以Cache Line为请求单位，因此长度为32个长字）。

若当前MCU30要访问的程序空间地址是NonCacheable，判断上一次是否取出过该程序空间地址的数据，是，则直接由内部寄存器15返回给MCU30；否则立刻通过Clocking Gating停掉MCU30的时钟，计算出第二DMA请求信息送给DMA请求触发器12，在DMA请求结束并且TAG更新模块14更新TAG存储器13之后，再释放MCU30的时钟。第二DMA请求信息包括DMA的源地址、目的地址以及请求长度（图3示例中以Cache Line为请求单位，因此长度为32个长字）。

本发明实施例一在MCU30内部的程序存储器大小不变的情况下，利用外部的EERPOM，扩大程序的寻址空间。以图3所示为例，MCU30的程序地址空间由8K（其中，MCU30原有的PRAM204K，PROM4K）扩展到32K（其中，EEPROAM4028K，PROM4K），大大扩展了MCU30的程序地址空间。

实施例二

本发明实施例二提出一种扩大MCU程序地址空间的方法，应用于本发明实施例一的装置。如图4所示，本发明实施例二的方法包括如下步骤：

步骤S1、程序执行过程中，判断MCU需要访问的程序地址在不在PRAM中，在则进入步骤S2，否则进入步骤S3。

步骤S2、当MCU需要访问的程序地址在PRAM中，直接从PRAM中读取MCU需要访问的程序地址，并反馈至MCU。

步骤S3、判断MCU需要访问的程序地址是否为Cacheable，是则进入步骤S4，否则进入步骤S5。

步骤S4、缓冲控制器根据EEPROM地址与PRAM地址的映射关系，将MCU需要的程序地址从EEPROM搬至PRAM中，MCU再从PRAM中读取MCU需要的程序地址。

如图5所示，步骤S4可包括：

步骤S41、缓冲控制器根据EEPROM地址与PRAM地址的映射关系计算第一DMA请求信息。缓冲控制器在当前时钟周期通过ClockGating停掉MCU的时钟，保持住程序存储返回给MCU的总线上的数据，然后发起第一DMA请求，同时计算出第一DMA请求信息的源地址、目的地址、请求长度。

步骤S42、根据第一DMA请求信息从EEPROM中将MCU需要访问的程序地址搬运至PRAM；

步骤S43、更新EEPROM地址与PRAM地址的映射关系，并返回步骤A1直到程序执行完毕。等到DMA请求结束后，MCU需要访问的程序地址已被搬到了PRAM中，对EEPROM地址与PRAM地址的映射关系进行更新，接着，从PRAM中取出MCU所需要的程序地址，释放MCU的时钟，从而MCU得以正确的继续运行。

步骤S5、缓冲控制器从EEPROM中将MCU需要访问的程序地址搬运至一预设的内部寄存器，MCU再从内部寄存器中读取MCU需要的程序地址。

如图6所示，步骤S5可包括：

步骤S51、判断MCU需要的程序地址是否在内部寄存器中；

步骤S52、当MCU需要访问的程序地址不在内部寄存器中，计算第二DMA请求信息；缓冲控制器在当前时钟周期通过Clock Gating停掉MCU的时钟，保持住程序存储返回给MCU的总线上的数据，然后发起DMA请求，同时计算出第二DMA请求信息的源地址、目的地址、请求长度。

步骤S53、根据第二DMA请求信息从EEPROM中将MCU需要访问的程序地址搬运至内部寄存器。等到DMA请求结束后，MCU需要访问的程序地址已经被存放在内部寄存器中，缓冲控制器将该数据返回给MCU，然后释放MCU的时钟，从而MCU得以正确的继续运行。

步骤S54、当MCU需要访问的程序地址在内部寄存器中，直接从内部寄存器中读取MCU需要访问的程序地址，并反馈至MCU，而不对MCU进行任何控制。这样可使映射到PRAM20中同样CacheLine的程序不被替换，从而提高效率。

在本发明实施例二中，通过PRAM与外部EEPROM的地址映射关系，使PRAM成为CACHE，EERPOM扩展成为程序地址空间。另外一方面，当EERPOM中的某段程序被执行的几率很低时，可将该段程序所在的地址空间设置为NonCacheable，当要执行该部分程序时，将这部分程序从外部EEPROM直接返回给MCU，如此可以使映射到PRAM中对应地址空间的程序不被替换，从而提高效率。本发明实施例的CACHE功能满足了对更大程序空间的需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扩大MCU程序地址空间的装置，其特征在于，所述装置包括一缓存控制器以及分别与所述缓存控制器连接的MCU、PRAM和EERPOM；其中，

所述缓存控制器，用于程序执行过程中，当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且所述程序地址为Cacheable时，根据预设的所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系将所述MCU需要的程序地址从所述EEPROM搬至所述PRAM中，以便所述MCU从所述PRAM中读取需要访问的程序地址。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缓存控制器包括TAG存储器、命中仲裁器、DMA请求触发器、TAG更新模块，所述TAG存储器、命中仲裁器、DMA请求触发器依次连接，所述TAG更新模块分别连接所述TAG存储器和DMA请求触发器；其中，

所述TAG存储器，用于存储所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系；

所述命中仲裁器，用于判断所述MCU需要访问的程序地址是否在所述PRAM中；以及当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且该程序地址为Cacheable时，根据所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系计算第一DMA请求信息，并发送至所述DMA请求触发器；

所述DMA请求触发器，用于根据所述第一DMA请求信息从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至所述PRAM；

所述TAG更新模块，用于在DMA请求触发器结束搬运后更新所述TAG存储器中所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系，并返回所述命中仲裁器继续判断所述MCU下一次需要访问的程序地址是否在所述PRAM中直到程序执行完毕。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述缓存控制器还包括一内部寄存器，所述命中仲裁器还用于当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM和内部寄存器中，且该程序地址为NonCacheable时，计算第二DMA请求信息，并发送至所述DMA请求触发器；所述DMA请求触发器还用于根据所述第二DMA请求信息从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至所述内部寄存器，以便所述MCU从所述内部寄存器中读取需要访问的程序地址。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述缓存控制器通过I2C接口与所述EEPROM通信。

5.一种扩大MCU程序地址空间的方法，用于权利要求1至4中任一项所述的装置；其特征在于，所述方法包括步骤：

程序执行过程中，当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且所述程序地址为Cacheable时，所述缓冲控制器根据预设的所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系，将所述MCU需要的程序地址从所述EEPROM搬至所述PRAM中，以便所述MCU从所述PRAM中读取需要访问的程序地址。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述缓冲控制器根据EEPROM地址与PRAM地址的映射关系，将MCU需要的程序地址从EEPROM搬至PRAM中包括：

A1、所述缓冲控制器根据所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系计算第一DMA请求信息；

B1、根据所述第一DMA请求信息从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至所述PRAM；

C1、更新所述EEPROM地址与所述PRAM地址的映射关系，并返回步骤A1直到程序执行完毕。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述MCU需要访问的程序地址在所述PRAM中，直接从所述PRAM中读取所述MCU需要访问的程序地址，并反馈至所述MCU。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述MCU需要访问的程序地址不在所述PRAM中，且所述MCU需要访问的程序地址为NonCacheable时，所述缓冲控制器从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至一预设的内部寄存器，以便所述MCU从所述内部寄存器中读取需要访问的程序地址。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述缓冲控制器从EEPROM中将MCU需要访问的程序地址搬运至一预设的内部寄存器包括：

A2、判断所述MCU需要的程序地址是否在所述内部寄存器中；

B2、当所述MCU需要访问的程序地址不在所述内部寄存器中，计算第二DMA请求信息；

C2、根据所述第二DMA请求信息从所述EEPROM中将所述MCU需要访问的程序地址搬运至所述内部寄存器。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述缓冲控制器从EEPROM中将MCU需要访问的程序地址搬运至一预设的内部寄存器还包括：

D2、当所述MCU需要访问的程序地址在所述内部寄存器中，直接从所述内部寄存器中读取所述MCU需要访问的程序地址，并反馈至所述MCU。

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