DE102004062442A1

DE102004062442A1 - AMBA-System und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102004062442A1
Application number: DE102004062442A
Authority: DE
Inventors: Kwan-Yeob Chae
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2005-07-28
Also published as: CN1629829A; KR20050060838A; US7234011B2; US20050138253A1; KR100618817B1; CN100557589C

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Microcontroller-Busarchitektursystem vom AMBA-Typ mit einem Master-Block (310) mit mehreren Master-Einheiten (311 bis 314), wobei eine jeweilige Master-Einheit, die eine Busbesitzerlaubnis erhält, selektiv Master-Bussignale abgibt oder Slave-Bussignale empfängt, einem Slave-Block (330) mit mehreren Slave-Einheiten (331 bis 334), welcher die Master-Bussignale empfängt und Schreibdaten in einer jeweils ausgewählten Slave-Einheit speichert oder die Slave-Bussignale einschließlich Lesedaten abgibt, die aus der ausgewählten Slave-Einheit gelesen werden, und einem Multiplexerschaltungsblock (320) im Signalübertragungspfad zwischen dem Master-Block und dem Slave-Block sowie auf ein Betriebsverfahren für ein AMBA-System. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Multiplexerschaltungsblock dafür eingerichtet, beim Weiterleiten der Master-Bussignale zu den Slave-Einheiten Schreibdaten der Master-Bussignale nur zu einer ausgewählten Slave-Einheit weiterzuleiten, die Slave-Bussignale von einer ausgewählten Slave-Einheit zu empfangen und die empfangenen Slave-Bussignale nur an diejenige Master-Einheit weiterzuleiten, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat. DOLLAR A Verwendung in der Microcontroller-Technologie.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Microcontroller-Busarchitektursystem vom AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)-Typ nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein Betriebsverfahren für ein AMBA-System.

In einer von der Firma ARM Ltd. entwickelten AMBA-Busspezifikation sind Datenbusse mit unterschiedlichen Topologien definiert, wie ein weiterentwickelter Hochleistungsfähigkeits-Systembus (Advanced Highpertormance system Bus; AHB), ein weiterentwickelter Systembus (Advanced System Bus; ASB) und ein weiterentwickelter peripherer Bus (Advanced Peripheral Bus; APB). Speziell weist der AHB eine Bustopologie auf, die in eingebetteten Microcontrollersystemen, welche eine hohe Leistungsfähigkeit erfordern, häufig verwendet wird. In den oben genannten Busarchitekturen wird herkömmlicherweise ein Bussignal von zahlreichen Lasten gemeinsam genutzt, weshalb eine unnötig hohe Leistung verbraucht wird, wenn ein Signalübergang in Lasten auftritt, die keine Beziehung zu einem Übertragungspfad eines entsprechenden Signals haben.

1 veranschaulicht im Blockschaltbild eine AHB-Topologie eines herkömmlichen AMBA-Systems. Im System von 1 werden Bussignale, wie Adressbussignale HADDR, Übertragungstypsignale, Übertragungsrichtungssignale, Übertragungsgrößensignale, Bündeltypsignale und Schutzsteuersignale, die von Master-Einheiten 111 bis 114 abgegeben werden, von Slave-Einheiten 131 bis 134 unter der Steuerung eines Arbitrierungssignals HMASTER gemeinsam genutzt, wobei stellvertretend die Verarbeitung der Adressbussignale HADDR durch einen ersten Multiplexer 121 dargestellt ist. Von den Master-Einheiten 111 bis 114 abgegebene Schreibdaten HWDATA werden von den Slave-Einheiten 131 bis 134 unter der Steuerung eines Arbitrierungssignals rHMASTER gemeinsam genutzt, welches einen zweiten Multiplexer 122 steuert. In gleicher Weise werden Lesedaten HRDATA, Übertragungsabschlusssignale und Übertragungsantwortsignale, die von den Slave-Einheiten 131 bis 134 abgegeben werden, von den Master-Einheiten 111 bis 114 unter der Steuerung eines dritten Multiplexers 123 durch ein Decodersignal rHSEL gemeinsam genutzt, wie in 1 beispielhaft für die Lesedaten HRDATA dargestellt.

2 veranschaulicht im Blockschaltbild ein kapazitives Lastmodell eines Schreibdatenbusses von 1. Wie aus 2 ersichtlich, werden die Schreibdaten HWDATA von den Slave-Einheiten 131 bis 134 unter der Steuerung des Arbitrierungssignals rHMASTER gemeinsam genutzt, das den zweiten Multiplexer 122 steuert. In diesem herkömmlichen AMBA-System tritt beispielsweise ein Signalübergang in allen von mehreren Puffereingangslasten C_G1 bis C_G4, Signalleitungslasten C_W1 bis C_W4 und Slave-Eingangslasten C_L1 bis C_L4 an dem zweiten Multiplexer 122 benachbarten Stufen auf Übertragungspfaden von Bussignalen zum Schreiben von Daten auf. Dies bedeutet, dass der Signalübergang in den gesamten kapazitiven Lasten auf den Pfaden auftritt, welche die Bussignale gemeinsam nutzen. Aus diesem Grund treten, wenn die Schreibdaten HWDATA z. B. von einer ersten Slave-Einheit 131 zu einer ersten Master-Einheit 111 übertragen werden, jegliche Signalübergänge, die bei der Übertragung auftreten, auch in den kapazitiven Lasten auf den parallelen Pfaden auf, die zur zweiten Slave-Einheit 132, zur dritten Slave-Einheit 133 und zur vierten Slave-Einheit 134 führen, die mit diesem Datenschreibvorgang nicht in Beziehung stehen. Jeglicher Signalübergang, der in einer Last auftritt, verbraucht jedoch Leistung. Es besteht daher beim herkömmlichen AMBA-System das Problem, dass unnötig viel Leistung dadurch verbraucht wird, dass Signalübergänge auch in denjenigen Lasten auftreten, die in keiner Beziehung zur Übertragung des jeweiligen Signals stehen. Außerdem werden, wenn die Bussignale, wie die Lesedaten HRDATA, die Übertragungsabschlusssignale und die Übertragungsantwortsignale, z. B. von der ersten Slave-Einheit 131 zur ersten Master-Einheit 111 übertragen werden, um Daten auszulesen, die zugehörigen Bussignale in gleicher Weise zu allen Master-Einheiten 111 bis 114 übertragen und von diesen genutzt, so dass Signalübergänge ebenso in allen Lasten auf den Übertragungspfaden auftreten, was unnötigen zusätzlichen Leistungsverbrauch verursacht.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines AMBA-Systems und eines zugehörigen Betriebsverfahrens zugrunde, mit denen sich der Leistungsverbrauch vergleichsweise gering halten lässt.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines AMBA-Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines Betriebsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 14.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte her kömmliche Ausführungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer AHB-Topologie eines herkömmlichen AMBA-Systems,
2 ein Blockschaltbild eines kapazitiven Lastmodells eines Schreibdatenbusses von 1,
3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen AMBA-Systems,
4 ein Blockschaltbild einer schaltungstechnischen Realisierung eines Decoderausgangsteils von 3,
5 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung von Schreibdatenbusverbindungen von 3,
6 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines kapazitiven Lastmodells zu 5,
7 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung von Lesedatenbusverbindungen von 3 und
8 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines kapazitiven Lastmodells von 7.
Das in 3 gezeigte AMBA-System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Master-Block 310, einen Multiplexerschaltungsblock 320, einen Slave-Block 330, eine Arbitriereinheit 340 und einen Decoder 350. Der Master-Block 310 umfasst mehrere Master-Einheiten, und der Slave-Block 330 umfasst mehrere Slave-Einheiten. Das AMBA-System ist für Topologien eines AHB, eines ASB, eines APB etc. anwendbar, welche Busspezifikationen des von der Firma ARM Ltd. entwickelten AMBA-Systems darstellen.
Wie aus 3 ersichtlich, werden Adressbussignale HADDR, die vom Master-Block 310 abgegeben werden, unter der Steuerung eines Busbesitzerlaubnissignals HMASTER ausgewählt, das einer der Master-Einheiten Busbesitzerlaubnis erteilt, und zum Slave-Block 330 übertragen. Übertragungstypsignale, Übertragungsrichtungssignale, Übertragungsgrößensignale, Bündeltypsignale und Schutzsteuersignale werden als weitere Bussignale in gleicher Weise zum Slave-Block 330 übertragen wie die gezeigten Adressbussignale HADDR. Vom Master-Block 310 abgegebene Schreibdaten HWDATA werden unter der Steuerung eines Master-Auswahlsignals rHMASTER, das eine Master-Einheit auswählt, welche die Busbesitzerlaubnis erhält, und eines Slave-Auswahlsignals rHSEL zum Slave-Block 330 übertragen. Lesedaten HRDATA, Übertragungsabschlusssignale HREADY und Übertragungsantwortsignale HRESP, die vom Slave-Block 330 abgegeben werden, werden unter der Steuerung des Master-Auswahlsignals rHMASTER und des Slave-Auswahlsignals rHSEL zum Master-Block 310 übertragen. Beispielhaft sind in der vorliegenden Beschreibung die Schreibdaten HWDATA, die Adressbussignale HADDR, die Übertragungstypsignale, die Übertragungsrichtungssignale, die Übertragungsgrößensignale, die Bündeltypsignale und die Schutzsteuersignale als Master-Bussignale definiert, und die Lesedatensignale HRDATA, die Übertragungsabschlusssignale HREADY und die Übertragungsantwortsignale HRESP sind als Slave-Bussignale definiert.
Bei den Schreibdaten HWDATA handelt es sich um Daten, die in einer von einer Master-Einheit bestimmten Slave-Einheit zu speichern sind, und bei den Lesedaten HRDATA handelt es sich um Daten, die aus einer Slave-Einheit ausgelesen werden, welche von einer Master-Einheit festgelegt wird. Außerdem lassen sich Funktionen der obigen Bussigna le einfach in Übereinstimmung mit AMBA-Busspezifikationen wie folgt beschreiben. Die Adressbussignale HADDR bezeichnen Adressen, die Speicherpositionen einer Slave-Einheit repräsentieren, welche von einer Master-Einheit festgelegt wird. Die Übertragungstypsignale repräsentieren Typen von zu übertragenden Daten, wobei die Datentypen in nicht sequentielle Daten, sequentielle Daten, Ruhezustands-Daten und Aktivzustands-Daten klassifiziert werden. Die Übertragungsrichtungssignale haben einen ersten oder niedrigen Logikzustand, wenn Daten aus den Slave-Einheiten ausgelesen werden, und einen zweiten oder hohen Logikzustand, wenn Daten in die Slave-Einheiten geschrieben werden. Die Übertragungsgrößensignale repräsentieren die Größe von zu übertragenden Daten, wobei die Datengrößen beispielsweise in ein Byte, d. h. 8 Bit, ein halbes Wort, d. h. 16 Bit, und ein Wort, d. h. 32 Bit, klassifiziert werden. Die Bündeltypsignale repräsentieren die Information, dass zu übertragende Signale momentan Bündelsignale sind, wobei Bündelsignale von 4, 8 oder 16 Bit unterstützt werden. Die Schutzsteuersignale repräsentieren eine Zusatzinformation, wie das Abrufen eines Betriebscodes (OP-Code) oder eines Datenzugriffs. Die Übertragungsabschlusssignale haben einen ersten oder niedrigen Logikzustand, wenn Daten zu übertragen sind, und einen zweiten oder hohen Logikzustand, wenn eine Datenübertragung beendet ist. Die Übertragungsantwortsignale repräsentieren eine Zusatzinformation über Datenübertragungszustände, die hier beispielsweise in „ordnungsgemäß", „fehlerhaft", „erneuter Versuch" und „geteilt" klassifiziert werden.
Im Master-Block 310, der mehrere Master-Einheiten umfasst, gibt eine Master-Einheit, welche die Busbesitzerlaubnis erhält, selektiv die Master-Bussignale ab oder empfängt die Slave-Bussignale HRDATA, HREADY, HRESP. Der Vorgang zum Erhalten der Busbesitzerlaubnis durch eine Master-Einheit wird durch die Arbitriereinheit 340 ausgeführt, die eine allgemeine Busarbitrierung durchführt. Dies bedeutet, dass die Arbitriereinheit 340 ein Busbesitzerlaubnissignal HMASTER, welches die Busbesitzerlaubnis erteilt, an eine der Master-Einheiten abgibt. Außerdem gibt die Arbitriereinheit 340 das Master-Auswahlsignal rHMASTER ab, mit dem eine Master-Einheit ausgewählt wird, welche die Busbesitzerlaubnis erhält. Da das Master-Auswahlsignal rHMASTER unter Verwendung einer in 4 gezeigten Schaltung erzeugt wird, wird dieser Signalerzeugungsvorgang weiter unten in Verbindung mit 4 näher erläutert.
Der Multiplexerschaltungsblock 320 gibt die Schreibdaten HWDATA der Master-Bussignale nur an eine ausgewählte Slave-Einheit ab, wenn die Master-Bussignale an die Slave-Einheiten abgegeben werden, empfängt die Slave-Bussignale von einer ausgewählten Slave-Einheit und gibt die empfangenen Slave-Bussignale nur an eine Master-Einheit ab, die Busbesitzerlaubnis erhält. Der Multiplexerschaltungsblock 320 stellt einen essenziellen Schaltungsteil der Erfindung dar und wird weiter unten näher erläutert. Die Auswahl der Slave-Einheiten wird unter Verwendung des Slave-Bestimmungssignals HSEL durchgeführt.
Der Slave-Block 330 mit den mehreren Slave-Einheiten empfängt die Master-Bussignale und speichert die Schreibdaten HWDATA der Master-Bussignale oder gibt die Slave-Bussignale HRDATA, HREADY, HRESP einschließlich der aus der ausgewählten Slave-Einheit ausgelesenen Lesedaten ab.
4 veranschaulicht eine vorteilhafte schaltungstechnische Realisierung für den Decoder 350 von 3. Der Decoder 350 umfasst in diesem Fall einen Multiplexer 360 mit zwei Eingängen und ein D-Flip-Flop 370 und gibt das Slave-Auswahlsignal rHSEL zum Auswählen einer der Slave-Einheiten ab. Wie oben erläutert, gibt die Arbitrierungseinheit 340 das Master-Auswahlsignal rHMASTER ab, das eine Master-Einheit, welche die Busbesitzerlaubnis erhält, mit Hilfe des Busbesitzerlaubnissignals HMASTER unter Verwendung des inneren Schaltkreises von 4 auswählt. Das Slave-Bestimmungssignal HSEL ist ein Signal, das von einer jeweiligen Master-Einheit dazu benutzt wird, eine Ziel-Slaveeinheit zu bestimmen, wenn die Master-Einheit die Busbesitzerlaubnis erhält, und wird durch Decodieren der Adressbussignale HADDR erzeugt. Das Ausgangssignal rHMASTER/rHSEL des D-Flip-Flops 370 wird in Reaktion auf ein Rücksetzsignal RST zurückgesetzt, wodurch das Slave-Auswahlsignal rHSEL und das Master-Auswahlsignal rHMASTER auf neue Werte beim nächsten Übergang eines zugeführten Taktsignals CLK aktualisiert werden, wenn das Übertragungsabschlusssignal HREADY, welches den Abschluss einer Übertragung der Schreibdaten HWDATA oder der Lesedaten HRDATA repräsentiert, im zweiten bzw. hohen Logikzustand ist. Wenn das Übertragungsabschlusssignal HREADY im ersten bzw. niedrigen Logikzustand ist, behalten das Slave-Auswahlsignal rHSEL und das Master-Auswahlsignal rHMASTER ihre bisherigen Werte beim nächsten Triggerimpuls des Taktsignals CLK. Das Busbesitzerlaubnissignal HMASTER und das Master-Auswahlsignal rHMASTER bestehen aus digitalen Werten mehreren Bits in Abhängigkeit von der Anzahl an Master-Einheiten. Wenn beispielsweise der Master-Block 310 vier Master-Einheiten umfasst, haben diese beiden Signale je zwei Bit. Das Slave-Bestimmungssignal HSEL und das Slave-Auswahlsignal rHSEL haben digitale Werte mit mehreren Bits in Abhängigkeit von der Anzahl an Slave-Einheiten. Wenn der Slave-Block 330 beispielsweise vier Slave-Einheiten umfasst, haben diese beiden Signale je zwei Bit.
Wie wiederum in 3 zu erkennen, umfasst der Multiplexerschaltungsblock 320 eine erste Multiplexerschaltung 323, einen ersten Teilblock 324 mit einer zweiten Multiplexerschaltung 325 und einer dritten Multiplexerschaltung 326 und einen zweiten Teilblock 327 mit einer vierten Multiplexerschaltung 328 und einer fünften Multiplexerschaltung 329.
Die erste Multiplexerschaltung 323 überträgt die Master-Bussignale mit Ausnahme der Schreibdaten HWDATA vom Master-Block 310 zum Slave-Block 330, wobei sie unter der Steuerung des Busbesitzerlaubnissignals HMASTER, welches einer der Master-Einheiten die Busbesitzerlaubnis gibt, die betreffenden Signale von der freigegebenen Master-Einheit empfängt und die empfangenen Signale an den Slave-Block 330 abgibt.
Der erste Teilblock 324 überträgt die Schreibdaten HWDATA der Master-Bussignale über die zweite Multiplexerschaltung 325 und die dritte Multiplexerschaltung 326 vom Master-Block 310 zum Slave-Block 330, d. h. die zweite Multiplexerschaltung 325 empfängt die Schreibdaten HWDATA, die von der ausgewählten Master-Einheit abgegeben werden, unter der Steuerung des Master-Auswahlsignals rHMASTER, mit dem eine Master-Einheit ausgewählt wird, welche die Busbeisitzerlaubnis erhält, und gibt die Daten ab, während die dritte Multiplexerschaltung 326 die von der zweiten Multiplexerschaltung 325 abgegebenen Signale unter der Steuerung des Slave-Auswahlsignals rHSEL, mit der eine Slave-Einheit ausgewählt wird, nur an die ausgewählte Slave-Einheit abgibt.
Der zweite Teilblock 327 überträgt die Slave-Bussignale HRDATA, HREADY und HRESP über die vierte Multiplexerschaltung 328 und die fünfte Multiplexerschaltung 329 vom Slave-Block 330 zum Master-Block 310. Dazu empfängt die vierte Multiplexerschaltung 328 die Slave-Bussignale HRDATA, HREADY, HRESP von der ausgewählten Slave-Einheit unter der Steuerung des Slave-Auswahlsignals rHSEL, mit dem eine der Slave-Einheiten ausgewählt wird. Die fünfte Multiplexerschaltung 329 gibt die von der vierten Multiplexerschaltung 328 abgegebenen Signale unter der Steuerung des Master-Auswahlsignals rHMASTER, mit dem eine Master-Einheit ausgewählt wird, welche die Busbesitzerlaubnis erhält, nur an die ausgewählte Master-Einheit ab.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Multiplexerschaltungsblocks 320 gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens näher erläutert. Bei dieser Verfahrensrealisierung erfolgt eine Signalübertragung nur in denjenigen Lasten, die für den Signaltransfer notwendig sind, indem die Lasten anderer Pfade ohne Beziehung zum Signaltransfer zwischen der freigegebenen Master-Einheit und der ausgewählten Slave-Einheit unter Verwendung des Busbesitzerlaubnissignals HMASTER, des Master-Auswahlsignals rHMASTER und des Slave-Auswahlsignals rHSEL von für den Signaltransfer benötigten Lasten getrennt werden. Auf diese Weise werden unnötige Signalübergänge unterdrückt, und der Leistungsverbrauch wird entsprechend gering gehalten.
5 veranschaulicht im Blockschaltbild Verbindungen für den Schreibdatenbus von 3, und 6 veranschaulicht im Blockdiagramm ein zu 5 gehöriges kapazitives Lastmodell. Wie aus den 5 und 6 ersichtlich, werden Lasten, die auf dem Bus zur Übertragung der Schreibdaten HWDATA existieren, über die zweite Multiplexerschaltung 325 und die dritte Multiplexerschaltung 326 isoliert. Die zweite Multiplexerschaltung 325 empfängt die Schreibdaten HWDATA von der freigegebenen Master-Einheit einer Mehrzahl von Master-Einheiten 311 bis 314 und gibt sie ab, gesteuert vom Master-Auswahlsignal rHMASTER. Wenn beispielsweise das Master-Auswahlsignal rHMASTER einen der binären Digitalsignalwerte „00", „01", „10" bzw. „11" annimmt, werden die Ausgangssignale jeweils einer der ersten bis vierten Master-Einheit 311 bis 314 ausgewählt. Die dritte Multiplexerschaltung 326 gibt die Ausgangssignale der zweiten Multiplexerschaltung 325 unter der Steuerung des Slave-Auswahlsignals rHSEL nur an die ausgewählte Slave-Einheit ab. Wenn beispielsweise das Slave-Auswahlsignal rHSEL einen der binären Digitalsignalwerte „00", „01 ", „10" bzw. „11" annimmt, werden die Ausgangssignale der zweiten Multiplexerschaltung 325 zu einer entsprechenden einer ersten bis vierten Slave-Einheit 331 bis 334 über einen zugehörigen von mehreren Multiplexern 411 bis 414 mit zwei Eingängen ausgegeben. Um beispielsweise die Schreibdaten HWDATA von der ersten Master-Einheit 311 zur ersten Slave-Einheit 331 zu übertragen, kann das Slave-Auswahlsignal rHSEL den Wert „00" haben, wodurch die Ausgangssignale der zweiten Multiplexerschaltung 325 über den zugehörigen Multiplexer 411 zur ersten Slave-Einheit 331 ausgegeben werden. Wenn das Slave-Auswahlsignal rHSEL den besagten Datenwert „00" hat, sind die anderen Multiplexer 412 bis 414 nicht aktiviert und daher nicht Teil der Signalübertragung, so dass sie bisherige Werte beibehalten.
Wenn wie im obigen Beispiel die erste Master-Einheit 311 die Schreibdaten HWDATA zur ersten Slave-Einheit 331 sendet, umfasst der Gesamtbetrag an kapazitiven Lasten auf einem Bussignal, wie aus 6 ersichtlich, die Summe C_G1 + C_G2 + C_G3 + C_G4 von Eingangskapazitäten der vier Multiplexer 411 bis 414, eine einzelne Rückkopplungskapazität C_G1, eine Einzelkapazität C_W1 einer Verbindungsleitung und eine einzelne Eingangskapazität C_L1 der ersten Slave-Einheit 331. Die verbrauchte Leistung ist folglich proportional zum Kapazitätswert [(C_G1 + C_G2 + C_G3 + C_G4) + C_G1' + C_W1 + C_L1]. Dieser Leistungsverbrauch ist noch immer geringer als derjenige im herkömmlichen Fall von 2, der proportional zum Kapa-zitätswert [(C_G1 + C_G2 + C_G3 + C_G4) + (C_W1 + C_W2 + C_W3+ C_W4) + (C_L1 + C_L2 + C_L3 + C_L4)] ist. Wenn die gegebene Busarchitektur allgemein eine Anzahl n von Slave-Einheiten umfasst, beträgt der Gesamtbetrag an kapazitiven Lasten für ein Bussignal auf dem herkömmlichen AHB-Bus für die Schreibdaten HWDATA [(C_G1 + C_G2 +... + C_Gn) + (C_W1 + C_W2 +... + C_Wn) + (C_L1 + C_L2 +... + C_Ln)], während der Gesamtbetrag kapazitiven Lasten in diesem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung gleich [(C_G1 + C_G2 +... + C_Gn) + C_G1' + C_W1 +... + C_L1] und folglich geringer als derjenige des herkömmlichen AHB ist. Im Ergebnis ist daher ersichtlich, dass der Vorteil des reduzierten Leistungsverbrauchs im Fall der Erfindung umso größer wird, je höher die Anzahl an Slave-Einheiten ist, wenn die erfindungsgemäße Betriebsweise mit der herkömmlichen Betriebsweise verglichen wird.
7 veranschaulicht im Blockschaltbild Verbindungen des Busses für die Lesedaten HRDATA von 3, und 8 veranschaulicht im Blockdiagramm ein kapazitives Lastmodell zu 7. Während in 7 speziell die Verbindungen des Busses für die Lesedaten HRDATA gezeigt sind, versteht es sich, dass die in die Übertragung anderer Slave-Bussignale, wie der Signale HREADY und HRESP, involvierten Verbindungen gleich denen des Busses für die Lesedaten HRDATA sind.
Wie aus den 7 und 8 ersichtlich, werden Lasten, die auf dem Bus zur Übertragung der Lesedaten HRDATA über die vierte Multiplexerschaltung 328 und die fünfte Multiplexerschaltung 329 existieren, isoliert. Die vierte Multiplexerschaltung 328 empfängt die Lesedaten HRDATA, die von einer ausgewählten der Slave-Einheiten 331 bis 334 abgegeben werden, und leitet sie weiter, gesteuert vom Slave-Auswahlsignal rHSEL. Wenn das Slave-Auswahlsignal rHSEL beispielsweise die binären Digitalsignalwerte „00", „01 ", „10" bzw. „11" annimmt, werden die Ausgangssignale je einer der ersten bis vierten Slave-Einheit 331 bis 334 ausgewählt. Die fünfte Multiplexerschaltung 329 gibt die von der vierten Multiplexerschaltung 328 gelieferten Ausgangssignale unter der Steuerung des Master-Auswahlsignals rHMASTER nur an die ausgewählte Master-Einheit weiter. Wenn beispielsweise das Master-Auswahlsignal rHMASTER einen binären Digitalsignalwert von „00", „01 ", „10" bzw. „11" aufweist, werden die Ausgangssignale der fünften Multiplexerschaltung 329 über einen jeweils zugehörigen Multiplexer 511 bis 514 mit zwei Eingängen an eine ausgewählte der ersten bis vierten Master-Einheit 311 bis 314 abgegeben. Wenn die erste Master-Einheit 311 die Lesedaten HRDATA aus der ersten Slave-Einheit 331 liest, kann dazu z. B. das Master-Auswahlsignal rHMASTER den Wert „00" haben, wodurch die Ausgangssignale der fünften Multiplexerschaltung 329 über den zugeordneten Multiplexer 511 an die erste Master-Einheit 311 geleitet werden. Wenn das Master-Auswahlsignal rHMASTER den Wert „00" hat, sind die anderen Multiplexer 512 bis 514 nicht aktiviert und daher nicht Teil der Signalübertragung, so dass sie bisherige Werte beibehalten.
Wie sich aus der obigen Erläuterung über die resultierende Belastung anhand der 6 und 7 ergibt, ist der Gesamtbetrag an kapazitiver Belastung für ein gegebenes einzelnes Bussignal gemäß 8 niedriger als der Gesamtbetrag an kapazitiver Belastung für eine entsprechende Busleitung beim herkömmlichen AHB für die Lesedaten HRDATA von 2. Indem das System und das Verfahren gemäß der Erfindung z. B. für die Slave-Bussignale HRDATA, HREADY und HRESP angewendet werden, ist es folglich möglich, den Leistungsverbrauch zu reduzieren, wobei der Vorteil des reduzierten Leistungsverbrauchs mit steigender Anzahl an Master-Einheiten sogar zunimmt.
Wie aus den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen deutlich wird, ermöglicht es das erfindungsgemäße AMBA-System, dass die Signalübertragung nur in denjenigen Lasten erfolgt, die zur Übertragung der jeweiligen Bussignale notwendig sind, indem diese Lasten auf dem zur Signalübertragung benötigten Bussignalübertragungspfad von den anderen Lasten isoliert werden. Dies führt zu einem reduzierten Leistungsverbrauch für Systeme mit entsprechenden Busarchitekturen, wie einem AHB.

Claims

Microcontroller-Busarchitektursystem vom AMBA-Typ mit – einem Master-Block (310) mit mehreren Master-Einheiten (311 bis 314), wobei eine Master-Einheit, die eine Busbesitzerlaubnis erhält, selektiv Master-Bussignale abgibt oder Slave-Bussignale empfängt, – einem Slave-Block (330) mit mehreren Slave-Einheiten (331 bis 334), welcher die Master-Bussignale empfängt und Schreibdaten in einer jeweils ausgewählten Slave-Einheit speichert oder die Slave-Bussignale einschließlich Lesedaten abgibt, die aus der ausgewählten Slave-Einheit gelesen werden, und – einem Multiplexerschaltungsblock (320) im Signalübertragungspfad zwischen dem Master-Block und dem Slave-Block, dadurch gekennzeichnet dass – der Multiplexerschaltungsblock (320) dafür eingerichtet ist, beim Weiterleiten der Master-Bussignale zu den Slave-Einheiten Schreibdaten der Master-Bussignale nur zu einer ausgewählten Slave-Einheit weiterzuleiten, die Slave-Bussignale von einer ausgewählten Slave-Einheit zu empfangen und die empfangenen Slave-Bussignale nur an diejenige Master-Einheit weiterzuleiten, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine Arbitrierungseinheit (340), die in Reaktion auf ein von einer jeweiligen Master-Einheit empfangenes Busbesitzanfragesignal ein Busbesitzerlaubnissignal, welches die Busbesitzerlaubnis für eine der Master-Einheiten erteilt, und ein Master-Auswahlsignal zur Auswahl der Master-Einheit erzeugt, welche die Busbesitzerlaubnis erhält.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Master-Auswahlsignal in Abhängigkeit davon, ob ein Übertragungsabschlusssignal, welches den Abschluss einer Schreibdaten- oder Lesedatenübertragung repräsentiert, einen ersten oder zweiten Logikzustand hat, selektiv auf einem bisherigen Wert gehalten oder in einen neuen Wert aktualisiert wird.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter gekennzeichnet durch einen Decoder (350), der ein Slave-Auswahlsignal (HSEL) abgibt, mit dem jeweils eine der Slave-Einheiten ausgewählt wird.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Slave-Auswahlsignal in Abhängigkeit davon, ob ein Übertragungsabschlusssignal, welches den Abschluss einer Schreibdaten- oder Lesedatenübertragung repräsentiert, einen ersten oder zweiten Logikzustand hat, selektiv auf einem bisherigen Wert gehalten oder in einen neuen Wert aktualisiert wird.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexerschaltungsblock eine Multiplexerschaltung (323) umfasst, welche unter der Steuerung eines Busbesitzerlaubnissignals, das einer der Master-Einheiten die Busbesitzerlaubnis erteilt, von dieser Master-Einheit abgegebene Master-Bussignale mit Ausnahme der Schreibdaten empfängt und weiterleitet.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Master-Bussignale ein Adressbussignal, ein Übertragungstypsignal, ein Übertragungsrichtungssignal, ein Übertragungsgrößensignal, ein Bündeltypsignal und/oder ein Schutzsteuersignal zusätzlich zu den Schreibdaten umfassen.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexerschaltungsblock folgende Elemente enthält: – eine Multiplexerschaltung (325), welche unter der Steuerung eines Master-Auswahlsignals, mit dem eine Master-Einheit ausgewählt wird, welche die Busbesitzerlaubnis erhält, die von der ausgewählten Master-Einheit abgegebenen Schreibdaten empfängt und weiterleitet, und – eine weitere, nachgeschaltete Multiplexerschaltung (326), welche die von der vorgeschalteten Multiplexerschaltung abgegebenen Signale unter der Steuerung eines Slave-Auswahlsignals, mit dem eine der Slave-Einheiten ausgewählt wird, nur zur ausgewählten Slave-Einheit weiterleitet.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexerschaltungsblock folgende Elemente enthält: – eine Multiplexerschaltung (328), welche unter der Steuerung eines Slave-Auswahlsignals, mit dem eine der Slave-Einheiten ausgewählt wird, die von der ausgewählten Slave-Einheit abgegebenen Slave-Bussignale empfängt und weiterleitet, und – eine weitere, nachgeschaltete Multiplexerschaltung (329), welche die von der vorgeschalteten Multiplexerschaltung abgegebenen Signale unter der Steuerung eines Master-Auswahlsignals, das eine Master-Einheit auswählt, welche die Busbesitzerlaubnis erhält, nur zu der freigegebenen Master-Einheit weiterleitet.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Slave-Bussignale ein Übertragungsabschlusssignal und ein Übertragungsantwortsignal zusätzlich zu den Lesedaten umfassen.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass ihm eine Bustopologie vom AHB-Typ oder vom ASB-Typ oder vom APB-Typ zugeordnet ist.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Schreibdaten zwischen der Master-Einheit, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat, und der ausgewählten Slave-Einheit nur einen Eingangsanschluss der ausgewählten Slave-Einheit beaufschalgt, während die Eingangsanschlüsse der anderen, nicht ausgewählten Slave-Einheiten davon unbelastet bleiben.
Microcontroller-Busarchitektursystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Lesedaten zwischen der ausgewählten Slave-Einheit und der Master-Einheit, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat, nur einen Eingangsanschluss der Master-Einheit mit Busbesitzerlaubnis beaufschlagt, während die Eingangsanschlüsse anderer Master-Einheiten, die keine Busbesitzerlaubnis haben, davon unbelastet bleiben.
Verfahren zum Betrieb eines Microcontroller-Busarchitektursystems vom AMBA-Typ, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ausgeben von Master-Bussignalen von einer Master-Einheit (311 bis 314) eines Master-Blocks (310), die eine Busbesitzerlaubnis erhalten hat, – Ausgeben von Schreibdaten der Master-Bussignale nur zu einer ausgewählten Slave-Einheit (331 bis 334) eines Slave-Blocks (330) und – Empfangen der Master-Bussignale und Speichern der Schreibdaten der Master-Bussignale in der ausgewählten Slave-Einheit des Slave-Blocks.
Verfahren nach Anspruch 14, weiter gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ausgeben von Slave-Bussignalen, die von einer ausgewählten Slave-Einheit des Slave-Blocks ausgelesen werden, nur zu der Master-Einheit, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat, und – Empfangen der Slave-Bussignale durch die Master-Einheit des Master-Blocks, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, weiter dadurch gekennzeichnet, dass ein Busbesitzerlaubnissignal, welches die Busbesitzerlaubnis gibt, an eine der Master-Einheiten in Reaktion auf den Empfang eines Busbesitzanfragesignals von einer jeweiligen Master-Einheit des Master-Blocks abgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, weiter dadurch gekennzeichnet, dass ein Slave-Auswahlsignal, welches eine der Slave-Einheiten des Slave-Blocks auswählt, und ein Master-Auswahlsignal abgegeben werden, das eine Master-Einheit auswählt, welche die Busbesitzerlaubnis erhält.
Verfahren nach Anspruch 17, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Master-Auswahlsignal und das Slave-Auswahlsignal in Abhängigkeit davon, ob ein Übertragungsabschlusssignal, welches den Abschluss einer Schreibdaten- oder Lesedatenübertragung repräsentiert, auf einem ersten oder zweiten Logikzustand ist, selektiv auf bisherigen Werten gehalten oder in neue Werte aktualisiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Master-Bussignale, die von einer der Master-Einheiten, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat, unter der Steuerung eines Busbesitzerlaubnissignals abgegeben werden, das der betreffenden Master-Einheit die Busbesitzerlaubnis gibt, mit Ausnahme der Schreibdaten empfangen und weitergeleitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Master-Bussignale ein Adressbussignal, ein Übertragungstypsignal, ein Übertragungsrichtungssignal, ein Übertragungsgrößensignal, ein Bündeltypsignal und/oder ein Schutzsteuersignal zusätzlich zu den Schreibdaten umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgeben der Master-Bussignale folgende Schritte umfasst: – Empfangen und Weiterleiten der von einer ausgewählten Master-Einheit abgegebenen Schreibdaten unter der Steuerung eines Master-Auswahlsignals, das eine Master-Einheit auswählt, welche die Busbesitzerlaubnis erhält, und – Abgeben der Schreibdaten nur zu der ausgewählten Slave-Einheit unter der Steuerung eines Slave-Auswahlsignals, mit dem eine der Slave-Einheiten ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgeben der Slave-Bussignale folgende Schritte umfasst: – Empfangen und Weiterleiten der Slave-Bussignale von der ausgewählten Slave-Einheit unter der Steuerung des Slave-Auswahlsignals, mit dem eine der Slave-Einheiten ausgewählt wird, und – Ausgeben der Slave-Bussignale nur zu einer ausgewählten Master-Einheit unter der Steuerung eines Master-Auswahlsignals, das eine Master-Einheit auswählt, welche die Busbesitzerlaubnis erhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Slave-Bussignale ein Übertragungsabschlusssignal und ein Übertragungsantwortsignal zusätzlich zu den Lesedaten umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Schreibdaten zwischen der Master-Einheit, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat, und der ausgewählten Slave-Einheit nur einen Eingangsanschluss der ausgewählten Slave-Einheit belastet, während die Eingangsanschlüsse anderer, nicht ausgewählter Slave-Einheiten davon unbelastet gehalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Lesedaten zwischen der ausgewählten Slave-Einheit und der Master-Einheit, welche die Busbesitzerlaubnis erhalten hat, nur einen Eingangsanschluss der Master-Einheit mit Busbesitzerlaubnis beaufschlagt, während die Eingangsanschlüsse anderer Master-Einheiten ohne Busbesitzerlaubnis davon unbelastet gehalten werden.