CN110519740A - 一种链路层处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链路层处理装置，包括：处理器配置接口、RAM和寄存器、主状态机、中断处理器、链路层控制器配置接口；所述处理器配置接口与处理器、RAM和寄存器连接通信，所述主状态机连接RAM和寄存器、中断处理器，所述主状态机还通过链路层控制器配置接口与链路层控制器连接通信。本发明处理链路层的命令解析，无需经过处理器即可完成中断/命令交互，避免了大量频繁的中断请求和中断处理任务。

Description

一种链路层处理装置

技术领域

本发明涉及基带芯片、连接性芯片设计技术领域，特别涉及一种链路层处理装置。

背景技术

伴随着低功耗蓝牙BLE的兴起，蓝牙芯片形态也发生了一次重要的转变——面对大量低功耗结构紧凑的应用，芯片制造商开始考虑将主控制器和射频的功能集成在一颗单芯片里，形成BLE SoC。这也为开发者带来了极大的便利。

4.1、4.2和5版蓝牙标准对低功耗蓝牙做出了重要升级改进，旨在让短距离无线标准成为物联网(IoT)无线应用的更优选择。

虽然现在已有数家芯片厂商提供符合最新版标准的低功耗蓝牙收发器片上系统(SoC)，但要利用所有新功能却十分困难。

如果从零开始设计，开发人员必须面对相对复杂的射频外围电路设计，然后编写软件来优化其应用程序，如此才能与制造商经测试和验证的低功耗蓝牙协议软件(“堆栈”)平稳对接。

然后，他们还必须确保无线设计原型合规。虽然可以选择不需要外围电路设计和合规性测试的模块来简化开发过程，但这会增加成本和解决方案基底面方面的难题。

SoC几乎完全基于2.4GHz无线电，搭载ARM Cortex-M0、M3或M4F嵌入式处理器，使用闪存和RAM来存储堆栈固件和应用软件。其他片上资源通常包括电源管理，多种外围设备和I/O，例如脉冲宽度调制(PWM)、模数转换(ADC)和一个通用异步接收器/发送器(UART)。可见随着低功耗蓝牙技术和应用的发展，低功耗蓝牙协议复杂度越来越高，链路层实现对软硬件要求也越来越高。

因此，如何处理复杂度日益提高的链路层协议，减少CPU与链路层控制器之间的中断请求和中断处理任务，是低功耗蓝牙SoC实现亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种链路层处理装置，来处理链路层的命令解析，无需经过处理器即可完成中断/命令交互，避免了大量频繁的中断请求和中断处理任务。

本发明提供的一种链路层处理装置，包括，处理器配置接口、RAM和寄存器、主状态机、中断处理器、链路层控制器配置接口；所述处理器配置接口与处理器、RAM和寄存器连接通信，所述主状态机连接RAM和寄存器、中断处理器，所述主状态机还通过链路层控制器配置接口与链路层控制器连接通信；用于实现包括但不限于以下步骤在内的功能：

1)工作前，预先将处理器的链路层处理命令和流程通过处理器配置接口设置到链路层处理装置内置的RAM和寄存器中，然后使能链路层处理装置；

2)低功耗蓝牙控制器工作过程中，处理器Host向链路层控制器发送链路层命令；

3)链路层控制器接收到命令后，解析命令，并开启与从设备的通信流程；

4)主设备和从设备进行链路层命令交互，在收到对应的通信数据包时，链路层控制器向所述链路层处理装置请求服务中断；

5)收到中断服务请求后，链路层处理装置内部的中断处理器通知主状态机，启动中断状态查询；

6)收到中断状态后，按照预定的流程对该中断进行响应，通过链路层控制器配置接口发送至链路层控制器；

7)协议处理完成后，由链路层控制器通过HCI接口通知Host，本次交互完毕。

优选的，所述处理器预先配置中断服务流程至所述链路层处理装置，所述链路层处理装置器收到HCI控制命令后，自动调用所述中断服务流程与所述链路层控制器实现链路层协议处理。

优选的，所述其他设备包括从设备，当前链路层控制器所在设备为主设备，在主设备链路层控制器收到HCI控制命令后，主设备链路层控制器请求从设备链路层控制器提供交互信息。

优选的，所述从设备链路层控制器接收到主设备链路层控制器的主从通信请求后，向从设备链路层处理装置发送中断服务请求，从设备链路层处理装置按照预定的链路层处理命令和流程设置对该中断进行响应。

本发明相较现有技术具有以下有益效果：

1、全兼容，独立于链路控制器工作，在不使能情况下，与传统设计完全兼容；

2、可编程，工作流程与CPU预设处理流程相关，根据应用场景独立配置；

3、低功耗，在CPU睡眠等情况下，可以独立维持蓝牙链接，并响应部分命令；

4、响应快，内部并行的中断查询机制，相对于处理器串行查询中断，速度优势明显。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的链路层处理装置架构图；

图2是本发明实施例提供的链路层处理装置配置数据结构-快速响应结构图；

图3是本发明实施例提供的链路层处理装置配置数据结构-低速响应结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的一种链路层处理装置说明如下：

包括，处理器配置接口、RAM和寄存器、主状态机、中断处理器、链路层控制器配置接口；所述处理器配置接口与处理器、RAM和寄存器连接通信，所述主状态机连接RAM和寄存器、中断处理器，所述主状态机还通过链路层控制器配置接口与链路层控制器连接通信；用于实现包括但不限于以下步骤在内的功能：

1)工作前，预先将处理器的链路层处理命令和流程通过处理器配置接口设置到链路层处理装置内置的RAM和寄存器中，然后使能链路层处理装置；

2)低功耗蓝牙控制器工作过程中，处理器Host向链路层控制器发送链路层命令；

3)链路层控制器接收到命令后，解析命令，并开启与从设备的通信流程；

4)主设备和从设备进行链路层命令交互，在收到对应的通信数据包时，链路层控制器向所述链路层处理装置请求服务中断；

5)收到中断服务请求后，链路层处理装置内部的中断处理器通知主状态机，启动中断状态查询；

6)收到中断状态后，按照预定的流程对该中断进行响应，通过链路层控制器配置接口发送至链路层控制器；

7)协议处理完成后，由链路层控制器通过HCI接口通知Host，本次交互完毕。

本实施例中，处理器预先配置中断服务流程至所述链路层处理装置，所述链路层处理装置器收到HCI控制命令后，自动调用所述中断服务流程与所述链路层控制器实现链路层协议处理。

其他设备包括从设备，当前链路层控制器所在设备为主设备，在主设备链路层控制器收到HCI控制命令后，主设备链路层控制器请求从设备链路层控制器提供交互信息。从设备链路层控制器接收到主设备链路层控制器的主从通信请求后，向从设备链路层处理装置发送中断服务请求，从设备链路层处理装置按照预定的链路层处理命令和流程设置对该中断进行响应。

主端设备请求从端设备提供某种信息。从交互过程可以看出，链路层装置通过处理器预先配置的流程，对链路层控制器的请求进行响应，释放了处理器资源，提升了整体效率。在更为复杂的交互流程中，该优势更为明显。

链路层处理装置的配置数据结构包括：高速数据结构和低速数据结构。

参见附图2，提供的链路层处理装置配置数据结构-快速响应结构图，高速数据结构的中断服务编码存储于寄存器中，属于特定中断请求独有的编码，采用硬件并行检索，能够快速的响应服务请求。服务流程存储于RAM中，由处理器预先设置好特定流程。适用于速度要求高，请求频次高的服务流程。

参见附图3，提供的链路层处理装置配置数据结构-低速响应结构图，低速数据结构中的中断服务编码存储于寄存器中，属于多种中断请求类型共享的编码，采用串行检索，响应速度稍慢，但是节省硬件资源。服务流程存储于RAM中，是链表式结构，由处理器预先设置好，由多种场景的服务请求共享。适用于速度要求一般，处理流程复杂，请求频次低的服务流程。

软件开发人员可以根据系统需求，动态的配置链路层处理装置的数据结构，从而满足系统处理蓝牙链路的协议需求。如果该系统无法满足特定的中断处理需求，可以旁路该装置，从而与传统的实现方法保持一致，从而实现全兼容。

以上对本发明所提供的一种链路层处理装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (4)

1.一种链路层处理装置，其特征在于，包括，处理器配置接口、RAM和寄存器、主状态机、中断处理器、链路层控制器配置接口；所述处理器配置接口与处理器、RAM和寄存器连接通信，所述主状态机连接RAM和寄存器、中断处理器，所述主状态机还通过链路层控制器配置接口与链路层控制器连接通信；用于实现包括但不限于以下步骤在内的功能：

1)工作前，预先将处理器的链路层处理命令和流程通过处理器配置接口设置到链路层处理装置内置的RAM和寄存器中，然后使能链路层处理装置；

2)低功耗蓝牙控制器工作过程中，处理器Host向链路层控制器发送链路层命令；

3)链路层控制器接收到命令后，解析命令，并开启与从设备的通信流程；

4)主设备和从设备进行链路层命令交互，在收到对应的通信数据包时，链路层控制器向所述链路层处理装置请求服务中断；

5)收到中断服务请求后，链路层处理装置内部的中断处理器通知主状态机，启动中断状态查询；

6)收到中断状态后，按照预定的流程对该中断进行响应，通过链路层控制器配置接口发送至链路层控制器；

7)协议处理完成后，由链路层控制器通过HCI接口通知Host，本次交互完毕。

2.根据权利要求1所述链路层处理装置，其特征在于，所述处理器预先配置中断服务流程至所述链路层处理装置，所述链路层处理装置器收到HCI控制命令后，自动调用所述中断服务流程与所述链路层控制器实现链路层协议处理。

3.根据权利要求1所述链路层处理装置，其特征在于，所述其他设备包括从设备，当前链路层控制器所在设备为主设备，在主设备链路层控制器收到HCI控制命令后，主设备链路层控制器请求从设备链路层控制器提供交互信息。

4.根据权利要求3所述链路层处理装置，其特征在于，所述从设备链路层控制器接收到主设备链路层控制器的主从通信请求后，向从设备链路层处理装置发送中断服务请求，从设备链路层处理装置按照预定的链路层处理命令和流程设置对该中断进行响应。