DE60204635T2

DE60204635T2 - Integrierte Schaltung mit generischer Kommunikationsschnittstelle

Info

Publication number: DE60204635T2
Application number: DE60204635T
Authority: DE
Inventors: Stefan Basler
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2022-07-13
Also published as: CN1222889C; JP2003122700A; EP1286270A1; CN1399201A; US7076642B2; KR20030011242A; KR100905818B1; DE60204635D1; TWI237482B; US20030046446A1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet integrierter Schaltungen mit einer Kommunikationsschnittstelle wie etwa Microcontrollern und/oder Systemen auf einem Chip, die mit einer Vielfalt von Peripherieeinrichtungen kommunizieren müssen.
Eine Vielfalt von integrierten Schaltungssystemen ist aus dem Stand der Technik bekannt, die mehr als eine Verarbeitungseinheit umfassen. Informationen werden zwischen den Verarbeitungseinheiten über Übertragungskanäle ausgetauscht, während die Kommunikationsschnittstelle mit Hilfe von Kommunikationsmodulen und physischen Verbindungen realisiert wird. Bei einem eingebettetem Microcontroller-Umfeld, bei dem eine Verarbeitungseinheit Informationen mit verschiedenen gleichrangigen Verarbeitungseinheiten und/oder Kommunikationsperipheriegeräten austauschen muß, muß die Verarbeitungseinheit alle die Kommunikationsprotokolle unterstützen, die von irgendeinem Gleichrangigen und/oder Kommunikationsperipheriegerät hinsichtlich Hardware und Software verwendet werden.
Die Kommunikationsmodulhardware implementiert die physische Verbindung von dem Übertragungskanal zu/von der Verarbeitungseinheit. Die Grenze des Hardwareabschnitts des Moduls wird durch eine Registerschnittstelle gebildet.
Die Kommunikationsmodulsoftware ist in eine Reihe von Funktionsblöcken unterteilt. Die Verarbeitungseinheitsperipheriegeräte müssen initialisiert werden, um überhaupt Kommunikation zu gestatten. Die Initialisierung wird durch den Initialisierungssoftwareabschnitt der Kommunikationsmodulsoftware durchgeführt. Die Treibersoftware ist der Abschnitt der Gesamtkommunikationssoftware, der auf die Registerschnittstelle der Kommunikationsmodulhardware zugreift und Daten zwischen der Kommunikationsschnittstelle und dem internen Speicher der Verarbeitungseinheit austauscht. Die Treibersoftware ist nach der Initialisierung aktiv, während Daten auf fehlerfreie Weise kommuniziert werden. Anwendungssoftware arbeitet an im internen Speicher der Verarbeitungseinheit gehaltenen Daten nach Empfang und liefert Daten an den internen Speicher der Verarbeitungseinheit zur Übertragung. Die Fehlersoftware der Kommunikationsmodulsoftware reagiert auf das Eintreten eines Fehlers bei der Datenübertragung unter Signalisierung eines derartigen Zustands an die Anwendungssoftware und gestattet, daß sich die Kommunikationssoftware von durch einen Fehler beeinträchtigten Zuständen erholt.
Gegenwärtig erhältliche Verarbeitungseinheiten (alte Microcontroller-Einrichtungen, eigene Kommunikationsperipherie-ICs, ...) implementieren für jedes Kommunikationsmodul Hardware, die in jeder Hinsicht auf die Kommunikationsschnittstelle zugeschnitten ist. Dieser Ansatz verlangt nach spezifischer Software für jeden Kommunikationskanal auf Initialisierungs-, Treiber- und Fehlerebene. Folglich nimmt der technische Aufwand zum Implementieren und Testen von Kommunikationssoftware sowie Programmspeicheranforderungen proportional zu der Anzahl der unterstützten Kommunikationsschnittstellen zu. Das Ziel der Reduzierung des technischen Bemühens und der Programmspeicheranforderungen verlangt nach einem neuen Ansatz für eine Kommunikationsmodulschnittstelle.
Aus dem Dokument US 5,822,553 ist ein Hochleistungsperipherie-E/A-Controller für die Datenübertragung zwischen einem Zentralprozessor und mehreren Netz- und Kommunikationsbezogenen Peripherieeinrichtungen über Registerschnittstellen bekannt.
1 zeigt ein typisches Beispiel für ein System nach dem Stand der Technik. Das System weist Kommunikations- schnittstellen I, II, ..., N (CI1, CI2, CIN) auf. Jede der Kommunikationsschnittstellen weist ihre für die eigene Kommunikationsschnittstelle I, II, ..., N spezifische Registerschnittstelle (SRI1, SRI2, SRIN) auf. Gleichermaßen weist jede der Kommunikationsschnittstellen I, II, ..., N eine eigene Treibersoftware I, II, ..., N (SDS1, SDS2, SDSN) auf, die mit der für die Kommunikationsschnittstelle I, II, ..., N spezifischen Registerschnittstelle (SRI1, SRI2, SRIN) kommuniziert. Die Treibersoftware (SDS1, SDS2, SDSN) zur Kommunikation mit einer spezifischen Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) wird von der Anwendungssoftware (AS) aufgerufen, die eine kommunikationsschnittstellenunabhängige Aufrufroutine für die erforderliche Kommunikation aufweist. Die Realisierung von spezifischen Registerschnittstellen (SRI1, SRI2, SRIN) für jede Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) und das Programmieren von eigener Treibersoftware (SDS1, SDS2, SDSN) ist sowohl im Hinblick auf Zeit als auch auf Kosten teuer.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte integrierte Schaltung bereitzustellen, die die Nachteile des Stands der Technik mildert.
Die vorliegende Erfindung basiert auf einer softwarefreundlichen Konfiguration der Kommunikationsmodulregisterschnittstelle. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung trennt die Kommunikationsschnittstelle kommunikationsschnittstellenspezifische Registerinhalte von solchen, die in allen Kommunikationsschnittstellen zur Verfügung stehen.
Beispielsweise implementieren allen Kommunikationsschnittstellen gemeinsame Registerinhalte allgemeine Status- und Steuerregisterfunktionen sowie Datenregister. Wenn diese Registerinhalte derart angeordnet werden, daß die gleiche Registerfunktionalität an der gleichen Stelle innerhalb eines Registers zugängig ist und daß alle Register in der gleichen Reihenfolge plaziert sind, lassen sich identische Softwaredatenstrukturen auf jede Kommunikationsschnittstelle anwenden.
Die vorliegende Erfindung ist deshalb vorteilhaft, weil alle Software innerhalb der Treibersoftwareblöcke, die an diesen Datenstrukturen arbeiten, unabhängig von der Kommunikationsschnittstelle sein kann, an der gearbeitet wird. Nur eine Treibersoftware braucht implementiert zu werden, die eine abstrakte Kennung und einen Datenstrukturindex mit jedem Kommunikationsmodul assoziiert.
Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die Treibersoftware nur einmal implementiert wird, was den technischen Aufwand und auch die Programmspeicheranforderungen reduziert. Außerdem werden der Aufwand und die Kosten für das Testen stark reduziert, da die Treibersoftware nur einmal getestet werden muß.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung realisieren kommunikationsschnittstellenspezifische Registerinhalte Funktionen für kommunikationsspezifischen Initialisierungs- und Fehlerstatus. Nur derartige spezifische Funktionen würden spezifische Software für einige Initialisierungs- und Fehlerhandhabungssoftwarefunktionen erfordern. Jene spezifischen Softwarefunktionen sind jedoch im Vergleich zu mehreren Softwaretreibern von der Größe her sehr begrenzt.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Kommunizieren von Daten zwischen einer Primärverarbeitungseinheit und mehreren externen Peripheriegeräten über mehrere Kommunikationsschnittstellen mit mehreren Kommunikationsprotokollen, wobei ein Satz von Registern jeder Kommunikationsschnittstelle so ausgelegt ist, daß eine spezifische Registerfunktionalität unabhängig von einer Auswahl der ersten oder der zweiten Kommunikationsschnittstelle zugängig ist, die folgenden Schritte: Assoziieren jeder Kommunikationsschnittstelle mit einer abstrakten Kennung und einem Datenstrukturindex, Bestimmen, mit welchem externen Peripheriegerät Daten auszutauschen sind, identifizieren der jeweiligen Kommunikationsschnittstelle, Initialisieren des bestimmten externen Peripheriegeräts über kommunikationsschnittstellenspezifische Register der identifizierten Kommunikationsschnittstelle, Austauschen von Daten und allgemeinen Status- und Steuerinformationen mit dem bestimmten externen Peripheriegerät über den kommunikationsschnittstellenunabhängigen Satz von Registern der identifizierten Kommunikationsschnittstelle und Steuern eines Fehlerstatus des bestimmten externen Peripheriegeräts über kommunikationsschnittstellenspezifische Register der identifizierten Kommunikationsschnittstelle.
Im folgenden Text wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Schemadiagramm eines integrierten Schaltungssystems nach dem Stand der Technik,
2 ein Schemadiagramm einer Ausführungsform eines integrierten Schaltungssystems gemäß der Erfindung,
3 eine Veranschaulichung einer beispielhaften Anwendung der vorliegenden Erfindung.
In dem integrierten Schaltungssystem wie in 2 dargestellt gibt es nur eine Treibersoftware (IDS), die kommunikationsschnittstellenunabhängig ist. Dies ist im Vergleich zu Mehrfachtreibersoftware (SDS1, SDS2, SDSN) spezifisch für jede Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) wie in 1 bezüglich des Stands der Technik gezeigt.
Wie in 2 gezeigt, kommuniziert die Anwendungssoftware (AS) des integrierten Schaltungssystems auf kommunikationsschnittstellenunabhängige Weise mit der Treibersoftware (IDS).
Die Treibersoftware (IDS) kommuniziert mit externen Peripheriegeräten über eine der verfügbaren Kommunikationsschnittstellen (CI1, CI2, CIN), d.h. Kommunikationsschnittstelle I, II, ..., N. Jede der Kommunikationsschnittstellen (CI1, CI2, CIN) weist eine kommunikationsschnittstellenunabhängige Registerschnittstelle (IRI1, IRI2, IRIN) auf. Um solche kommunikationsschnittstellenunabhängige Registerschnittstellen (IRI1, IRI2, IRIN) zu realisieren, werden die entsprechenden Register zu Registerfunktionalitäten gruppiert, die allen Kommunikationsschnittstellen gemein sind, wie etwa allgemeine Status-, Steuerregister- und/oder Datenregisterfunktionalitäten. Das Gruppieren der Register kann mit Hilfe des Einsatzes der gleichen Adressen für die entsprechenden Funktionalitäten unabhängig von der ausgewählten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) erfolgen. Außerdem kann das System kommunikationsschnittstellenspezifische Register umfassen, z.B. für Initialisierungs- und/oder Fehlerhandhabungssoftwarefunktionen.
Bei Betrieb kommuniziert die Treibersoftware (IDS) mit der kommunikationsschnittstellenunabhängigen Registerschnittstelle (IRI1, IRI2, IRIN) auf generische Weise unabhängig von der Wahl einer der verfügbaren Kommunikationsschnittstellen (CI1, CI2, CIN).
Bei dem Beispiel von 3 ist eine Ausführungsform einer integrierten Schaltung (1) gemäß der Erfindung schematisch gezeigt. Die integrierte Schaltung (1) ist ein sogenanntes System-auf-Chip, der eine Primärverarbeitungseinheit (2) und eine Sekundärverarbeitungseinheit (3) umfaßt. Die Primärverarbeitungseinheit (2) und die Sekundärverarbeitungseinheit (3) kommunizieren über eine nichtstandardisierte parallele Schnittstelle (NSPI) auf dem Chip.
Die Primärverarbeitungseinheit (2) kann mit externen Einrichtungen mit Hilfe einer Vielfalt von Kommunikationsschnittstellen kommunizieren, wie etwa eine synchrone, Byte-orientierte serielle Schnittstelle (SI1), beispielsweise I²C, und eine asynchrone, blockorientierte serielle Schnittstelle (SI2), wobei beispielsweise das UART-Protokoll (universal asynchronous receive transmit) verwendet wird. Diese Kommunikation wird unter Einsatz einer generischen Treibersoftware durchgeführt, die kommunikationsschnittstellenunabhängig ist und die mit kommunikationsschnittstellenunabhängigen Registerstellen kommuniziert, um Daten unabhängig von der ausgewählten Kommunikationsschnittstelle auszutauschen.

Claims

Integrierte Schaltung, die eine Primärverarbeitungseinheit und mindestens eine erste und eine zweite Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) für die Primärverarbeitungseinheit für das Kommunizieren gemäß mindestens einem ersten und zweiten Kommunikationsprotokoll umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Satz von Registern (IRI1, IRI2, IRIN) jeder Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) so ausgelegt ist, daß die Register (IRI1, IRI2, IRIN) mit der gleichen Registerfunktionalität für die erste und die zweite Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) an der gleichen Adresse liegen, wodurch die entsprechende Funktionalität unter Einsatz dieser Adresse unabhängig von der Wahl entweder der ersten oder der zweiten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) aufgerufen wird.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhalte in den Registern (IRI1, IRI2, IRIN) mit der gleichen Funktionalität für die erste und die zweite Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) an der gleichen Stelle in den Registern liegen.
Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Registerfunktionalitäten allgemeine Statusregisterfunktionen, Steuerregisterfunktionen und/oder Datenregisterfunktionen umfassen.
Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung eine kommunikationsschnittstellenunabhängige Treibersoftware (IDS) für den Einsatz mit mindestens der ersten und zweiten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) aufweist.
Integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit kommunikationsschnittstellenspezifischen Registern für kommunikationsschnittstellenspezifische Initialisierungs- und Fehlerstatuszwecke.
Verfahren zum Kommunizieren von Daten zwischen einer Primärverarbeitungseinheit und mindestens einem ersten und einem zweiten externen Peripheriegerät über mindestens eine erste und eine zweite Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) mit mindestens einem ersten und einem zweiten Kommunikationsprotokoll, wobei ein Satz von Registern (IRI1, IRI2, IRIN) jeder Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) derart ausgelegt ist, daß eine spezifische Registerfunktionalität unabhängig von einer Wahl der ersten oder der zweiten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) zugängig ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: – Assoziieren jeder Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) mit einer abstrakten Kennung und einem Datenstrukturindex, – Bestimmen, mit welchem externen Peripheriegerät Daten ausgetauscht werden sollen, – Identifizieren der ersten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN), wenn Daten mit dem ersten Peripheriegerät ausgetauscht werden sollen, und Identifizieren der zweiten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN), wenn Daten mit dem zweiten externen Peripheriegerät ausgetauscht werden sollen, – Initialisieren des bestimmten externen Peripheriegeräts über kommunikationsschnittstellenspezifische Register der identifizierten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN), – Austauschen von Daten und allgemeinen Status- und Steuerinformationen mit dem bestimmten externen Peripheriegerät über den kommunikationsschnittstellenunabhängigen Satz von Registern (IRI1, IRI2, IRIN) der identifizierten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN) und – Steuern eines Fehlerstatus des bestimmten externen Peripheriegeräts über kommunikationsschnittstellenspezifische Register der identifizierten Kommunikationsschnittstelle (CI1, CI2, CIN).