JP2004258871A - Bus arbitration circuit - Google Patents

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JP2004258871A JP2003047482A JP2003047482A JP2004258871A JP 2004258871 A JP2004258871 A JP 2004258871A JP 2003047482 A JP2003047482 A JP 2003047482A JP 2003047482 A JP2003047482 A JP 2003047482A JP 2004258871 A JP2004258871 A JP 2004258871A
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JP
Japan
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bus
data transfer
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parallel
serial
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JP2003047482A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Kodaira
透 小平
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bus arbitration circuit capable of reducing area and consumption power without decreasing data transfer speed by effectively utilizing bus resource. <P>SOLUTION: The bus arbitration circuit has a parallel data bus 11 of two systems and a serial data bus 12 of one system. A bus arbitration part 10 controls to use the serial data bus 12 when bus use priority levels of bus use request source masters 15-1, 15-2 are at level 1. For level 2, the parallel data bus 11 is controlled to use a system and data transfer is performed with doubled clock frequency of usual operation by a parallel/serial mixed transfer method. For level 3, 4, the parallel data bus 11 are controlled to use two systems. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バス資源を有効に活用して各種デバイス間でデータ転送を行えるように制御するバス調停技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のバス調停回路の構成を図9に示す。このバス調停回路90は、32bitの高速パラレルバス91を複数系統備えているため、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、DMAC(direct memory access controller)、LCD(Liquid Crystal Display)などの複数のデバイス間で高速にデータ転送することが可能である。(たとえば、特許文献1等参照)
【0003】
【特許文献1】
特開平7−230420号公報(第1頁、図3)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のバス調停回路では、LCDやHDD(Hard Disk Drive)などの低速デバイスがバスを使用する際、バスがオーバースペックになってしまう。すなわち、低速デバイスへのデータ転送速度がたとえば8bitの場合、バス幅32bitの1/4しか使用されないことになる。また、スレーブデバイスの増加に伴いバスを増やす必要があるため、バス調停回路の面積が大幅に増大するという問題がある。
【0005】
本発明は、上述した従来の技術の問題を解決するためになされたもので、バス資源を有効に活用して、データ転送速度を落すことなく小面積化および低消費電力化できるバス調停回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のバス調停回路は、パラレルデータバスと、シリアルデータバスと、各種デバイスによるバスの使用を制御するバス調停部とを備え、前記バス調停部は、バス使用要求元デバイスからのデータ転送量やデータ転送要求速度に応じて、当該バス使用要求元デバイスに前記パラレルデータバスまたは前記シリアルデータバスの使用権を与える。
【0007】
この構成により、バス資源を有効に活用して、データ転送速度を落すことなく小面積化および低消費電力化できる。
【0008】
また、本発明のバス調停回路において、前記パラレルデータバスは2系統、前記シリアルデータバスは1系統あり、前記バス調停部は、高速デバイスにデータ転送を行う場合は、前記2系統のパラレルデータバスの使用権をバス使用要求元デバイスに与えることにより、前記2系統のパラレルデータバスを使用した高速パラレルデータ転送方式によるデータ転送を可能とし、低速デバイスにデータ転送を行う場合は、前記シリアルデータバスの使用権をバス使用要求元デバイスに与えることにより、前記シリアルデータバスを使用したシリアルデータ転送方式によるデータ転送を可能とし、高速デバイスにデータ転送を行うとともに低速デバイスにデータ転送を行う場合は、前記2系統のパラレルデータバスの使用権を当該高速デバイスにデータ転送を行うバス使用要求元デバイスに与えるとともに、前記シリアルデータバスの使用権を当該低速デバイスにデータ転送を行うバス使用要求元デバイスに与えることにより、前記2系統のパラレルデータバスを使用した高速パラレルデータ転送方式によるデータ転送と、前記シリアルデータバスを使用したシリアルデータ転送方式によるデータ転送とを同時に可能とする。
【0009】
この構成により、高速パラレルデータ転送方式、シリアルデータ転送方式、または両転送方式を同時に用いたデータ転送を行うことができる。
【0010】
また、本発明のバス調停回路において、前記パラレルデータバスのバス幅がm(mは正数)ビットの場合、前記バス調停部は、前記パラレルデータバスを使用してn(nは正数)ビットシリアル転送を行うとともに通常のn倍のクロック周波数でmxnビット転送を行うパラレル・シリアル混合転送方式によるデータ転送を可能とする機能を有していることが望ましい。
【0011】
この構成によれば、パラレルデータバスのバス幅を有効に活用してパラレル・シリアル混合転送方式によるデータ転送を行うことができる。
【0012】
また、本発明のバス調停回路において、前記バス調停部は、前記バス使用優先度レベルに応じて、各バス使用要求元デバイスの使用するバス幅を変更する機能を有していることが望ましい。
【0013】
この構成によれば、複数のデバイス間で同時にデータ転送を行う場合等に、パラレルデータバスのバス幅を更に有効に活用してパラレル・シリアル混合転送方式によるデータ転送を行うことができる。
【0014】
また、本発明のバス調停回路において、前記バス調停部は、前記高速パラレルデータ転送方式によるデータ転送を行っている途中で前記パラレルデータバスの新たなバス使用要求が発生した場合に、必要に応じて、前記パラレル・シリアル混合転送方式によるデータ転送に切り替える機能を有していることが望ましい。
【0015】
この構成によれば、高速パラレルデータ転送方式によってパラレルデータバスを2系統とも使用している時に、必要に応じて、パラレル・シリアル混合転送方式によるデータ転送に切り替えることにより、データ転送途中のデータ転送と新たなバス使用要求が発生したデータ転送とをパラレル・シリアル混合転送方式により同時に行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を用い説明する。
【0017】
図1は本発明のバス調停回路の実施の形態の一例を示す回路図である。このバス調停回路1は、2系統のパラレルデータバス11と、1系統のシリアルデータバス12と、これらのバス11、12と各種デバイス(CPU15−1、DMAC15−2、RAM16−1、LCD16−2、・・・)との接続を制御するバス調停部10とを有している。
【0018】
RAM16−1、LCD16−2などのスレーブデバイス(以下、単にスレーブと記す)は、自デバイスの状態を示すビジー信号13をCPU15−1、DMAC15−2などのマスタデバイス(以下、単にマスタと記す)に出力する。
【0019】
各マスタは、データ転送を行う際、データ転送先スレーブのID信号21をバス調停部10に出力する。
【0020】
バス調停部10は、ID信号21をバス要求信号として認識する。そして、バス要求信号を出したマスタと転送先スレーブを接続し、バス使用許可信号22を出力することにより、バス要求元マスタにバス使用権を与える。
【0021】
また、各マスタは、ID信号21と同時にバス使用優先度信号を出力する機能を有している。バス使用優先度信号は、レベル1〜4のうちの何れかのバス使用優先度レベルを示す。バス使用優先度レベルは、各マスタからのデータ転送量やデータ転送要求速度により決定される。
【0022】
バス調停部10は、バス使用優先度レベルがレベル1のときは、低速データ転送と判断し、シリアルデータバス12を使用するように制御する。レベル2のときは、中速データ転送と判断し、パラレルデータバス11を1系統使用するように制御する。そして、クロック(CLK)周波数を通常の2倍にして32ビット(bit)転送するパラレル・シリアル混合転送方式でデータ転送を行う。レベル3、4のときは、高速データ転送と判断し、パラレルデータバス11を2系統使用するように制御する。ただし、レベル4のときに限り、そのとき既に実行中の他のパラレルデータ転送をすべて停止し、最優先で2系統のパラレルデータバス11を確保し、転送が完了するまで他のパラレルデータ転送を拒否する制御を行う。
【0023】
次に、上記バス調停回路1の動作例について図2〜図5を用いて具体的に説明する。なお、各パラレルデータバス11のバス幅は16ビット、CPU15−1、DMAC15−2、およびRAM16−1の使用可能なバス幅は最大32ビットとする。
【0024】
図2はCPU15−1とRAM16−1間で高速データ転送(32bit高速パラレルデータ転送)を行う場合の動作説明図である。この場合、CPU15−1は、RAM16−1のビジー信号13により、RAM16−1がビジー状態でないことを確認した後、RAM16−1のID信号21をバス調停部10(図1)に出力してバスリクエストを行う。バス調停部10は、他にバス11が使用されていないことを確認し、2系統のパラレルバス11の使用権をCPU15−1およびRAM16−1に与え、CPU15−1とRAM16−1間で32bit高速パラレルデータ転送を行える状態にする。このときのバス使用優先度信号レベルは、レベル3またはレベル4である。
【0025】
図3はDMAC15−2とLCD16−2間で低速データ転送(8bitシリアルデータ転送)を行う場合の動作説明図である。この場合、DMAC15−2は、LCD16−2のビジー信号13により、LCD16−2がビジー状態でないことを確認した後、LCD16−2のID信号21をバス調停部10(図1)に出力してバスリクエストを行う。バス調停部10は、シリアルデータバス12が使用されていないことを確認し、シリアルデータバス12の使用権をDMAC15−2およびLCD16−2に与え、DMAC15−2とLCD16−2間でシリアルデータ転送を行える状態にする。このときのバス使用優先度信号レベルは、レベル1である。
【0026】
図4はCPU15−1とRAM16−1間の高速データ転送とDMAC15−2とLCD16−2間の低速データ転送が同時に発生する場合の動作説明図である。この場合、CPU15−1は、RAM16−1がビジー状態でないことを確認した後、RAM16−1のID信号21をバス調停部10(図1)に出力してバスリクエストを行う。また、DMAC15−2も同様に、LCD16−2がビジー状態でないことを確認し、LCD16−2のID信号21をバス調停部10に出力してバスリクエストを行う。バス調停部10は、CPU15−1には2系統のパラレルバス11の使用権を与え、DMAC15−2にはシリアルデータバス12の使用権を与えることで、高速データ転送と低速データ転送を同時に行える状態にする。
【0027】
図5はRAM16−1がデュアルポートSRAMである場合に、このデュアルポートSRAMに対して、CPU15−1とDMAC15−2によるデータ転送要求が同時に発生する場合の動作説明図である。この場合、CPU15−1とDMAC15−2各々が、RAM16−1がビジー状態でないことを確認し、RAM16−1のID信号21をバス調停部10(図1)に出力してバスリクエストを行う。バス調停部10は、CPU15−1とDMAC15−2に対し、パラレルバス11の使用権を1系統づつ与え、パラレル・シリアル混合転送方式で転送を行うように制御する。このときのバス使用優先度信号レベルは、レベル2である。
する
【0028】
つぎに、図5のパラレル・シリアル混合転送方式の詳細について図6を用いて説明する。図6において、マスタ15がバス調停部10に対してスレーブ16のID信号21を発してバスリクエストを行うと、バス調停部10は、パラレルバス11の空きを確認し、パラレルバス11のバス使用許可信号22をマスタ15およびスレーブ16に出力する。その際、バス使用許可信号22により、nビットパラレル・シリアル混合転送を行うように指定する。バス使用許可信号22を受けたマスタ15およびスレーブ16は、各々のパラレル・シリアル変換器(送信側)61、71およびシリアル・パラレル変換器(受信側)62、72を用いて、nビットパラレル・シリアル混合転送を行う。転送終了後、マスタ15がバスリクエストを取り下げる。バス調停部10は、パラレルバス11を開放する。
【0029】
図7はパラレル・シリアル混合転送方式におけるデータ変換方法についての説明図である。図7は8ビットのパラレル転送データを2ビットパラレル・シリアル混合転送データに変換する場合を例示しており、パラレル転送データD0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7を、2ビットずつシリアルデータに変換することにより、シリアル混合転送データD01、D23、D45、D67を生成している。このようにすることにより、データ線の使用本数(使用バス幅)を1/n(この場合1/2)に削減することができる。
【0030】
しかし、nビットパラレル・シリアル混合転送方式によるデータ転送を、パラレル転送方式の場合と同じクロック周波数で行ったのでは、パラレル転送方式に対してn倍の転送時間がかかってしまうため、高速転送を実現できない。そこで、高速データ転送を行う場合には、クロック周波数を通常のn倍にする必要がある。クロック周波数の変更は、マスタおよびスレーブ内のクロックジェネレータが行う。ただし、携帯機器用のシステムでは、消費電力の面から常にクロック周波数を通常のn倍にすることは望ましくないため、バス使用優先度信号レベルがレベル4の場合のみ、高速データ転送を行う構成とする。
【0031】
つぎに、高速データ転送を行っている途中で2系統のパラレルデータバスの新たな使用要求が発生した場合におけるバス調停部10の動作について、図8の流れ図を用いて説明する。
【0032】
図8の例では、CPU15−1とデュアルポートRAM16−1間(以下、▲1▼と記す)でパラレルデータバス11が2系統とも使用した高速データ転送が行われている時に(ステップS1)、DMAC15−2とデュアルポートRAM16−1間(以下▲2▼と記すのバスリクエスト(32ビット高速パラレルデータ転送要求)が発生している(ステップS2)。
【0033】
バス調停部10は、▲1▼のバス使用優先度信号レベルがレベル4の場合(ステップS3でレベル4)、▲2▼のバス使用優先度信号レベルを調べる(ステップS4)。その結果、▲2▼のバス使用優先度信号レベルがレベル3であれば(ステップS4でレベル3)、▲2▼の新たなバスリクエストを拒否し、▲1▼の高速データ転送を優先させる。
【0034】
ステップS4において、▲2▼のバス使用優先度信号レベルがレベル4であれば、▲1▼および▲2▼にパラレルデータバス11を1系統ずつ割り当て、パラレル・シリアル混合転送方式によりデータ転送を行うように制御する(S5)。そして、▲1▼、▲2▼のいずれかのデータ転送が完了したら(S6)、未完了のデータ転送にパラレルデータバス11を2系統割り当て、高速パラレル転送に切り替える(S7)。
【0035】
ステップS3において、▲1▼のバス使用優先度信号レベルがレベル3であれば、▲1▼のデータ転送を一時停止する(S8)。▲2▼のバス使用優先度信号レベルがレベル4であれば(S9でレベル4)、▲2▼にパラレルデータバス11を2系統割り当て、高速パラレル転送を開始する(S10)。そして、▲2▼のデータ転送が完了したら(S11)、▲1▼のデータ転送を再開する(S12)。
【0036】
ステップS9において、▲2▼のバス使用優先度信号レベルがレベル3であれば、▲1▼および▲2▼にパラレルデータバス11を1系統ずつ割り当て、パラレル・シリアル混合転送方式によりデータ転送を行うように制御する(S13)。そして、この場合は、▲1▼、▲2▼のいずれかのデータ転送が完了した後も(S14)、未完了のデータ転送を、1系統のパラレルデータバス11を使用したパラレル・シリアル混合転送方式により継続する(S15)。
【0037】
以上説明したように、この実施の形態のバス調停回路1によれば、データ転送量やデータ転送要求速度により決定されるバス使用優先度レベルに応じた適切な転送方式でデータ転送を行うことができるので、バス資源を有効に活用して、データ転送速度を落すことなく各種デバイス間でデータ転送を行うことができる。また、各種デバイスがバスを共有できるため、小面積化および低消費電力化が可能である。また、データ転送するデバイス数が増加しても、バス調停回路1の面積(チップ面積)の増大する度合いは小さいので、製造コストを抑えることができる。
【0038】
また、パラレルデータバス11の他に、LCD16−2等の低速デバイス用にシリアルデータバス12を用意し、低速デバイスへのデータ転送にはシリアルデータバス12を使用するようにしたことにより、低速デバイスによるバス資源の無駄な使用を防ぎ、より少ないバス資源で高効率データ転送が可能となる。
【0039】
また、パラレルデータ転送時に、パラレルデータバスの各データ線に、パラレル転送データを複数ビットずつシリアル変換したデータを乗せて転送するパラレル・シリアル混合転送方式をとることにより、バス資源の利用効率を高めることができる。したがって、トータルのデータ線数(バス幅)を削減し、バス調停回路1の面積の縮小を図ることができる。
【0040】
なお、上記の実施の形態では、デュアルポートの高速デバイスとして、デュアルポートSRAMを例示したが、これに限るものではない。また、上記の実施の形態では、2系統のパラレルデータバスと1系統のシリアルデータバスを備えた回路構成について説明したが、3系統以上のパラレルデータバスを備えた回路構成や、2系統以上のシリアルデータバスを備えた回路構成としてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バス資源を有効に活用して、データ転送速度を落すことなく小面積化および低消費電力化できるバス調停回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバス調停回路の実施の形態の一例を示す回路図である。
【図2】図1のCPUとRAM間で高速データ転送を行う場合の動作説明図である。
【図3】図1のDMACとLCD間で低速データ転送を行う場合の動作説明図である。
【図4】CPUとRAM間の高速データ転送とDMACとLCD間の低速データ転送が同時に発生する場合の動作説明図である。
【図5】デュアルポートSRAMに対して、CPUとDMACによるデータ転送要求が同時に発生する場合の動作説明図である。
【図6】パラレル・シリアル混合転送方式の説明に用いたブロック図である。
【図7】パラレル・シリアル混合転送方式におけるデータ変換方法についての説明図である。
【図8】高速データ転送を行っている途中で2系統のパラレルデータバスの新たな使用要求が発生した場合におけるバス調停部の動作内容を示す流れ図である。
【図9】従来のバス調停回路の構成図である。
【符号の説明】
1:バス調停回路
10:バス調停部
11:パラレルデータバス
12:シリアルデータバス
15−1:CPU(マスタデバイス)
15−2:DMAC(マスタデバイス)
16−1:RAM(スレーブデバイス)
16−2:LCD(スレーブデバイス)
21:ID信号(バス要求信号)
22:バス使用許可信号
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bus arbitration technique for controlling data transfer between various devices by effectively utilizing bus resources.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows the configuration of a conventional bus arbitration circuit. Since the bus arbitration circuit 90 includes a plurality of 32-bit high-speed parallel buses 91, the CPU (Central Processing Unit), the RAM (Random Access Memory), the DMAC (Direct Memory Access Controller), the LCD (Liquid Crystal), and the like. High-speed data transfer between a plurality of devices. (See, for example, Patent Document 1)
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-230420 (page 1, FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional bus arbitration circuit, when a low-speed device such as an LCD or a hard disk drive (HDD) uses the bus, the bus becomes overspec. That is, when the data transfer speed to the low-speed device is, for example, 8 bits, only 1/4 of the bus width of 32 bits is used. Further, since the number of buses needs to be increased with the increase in the number of slave devices, there is a problem that the area of the bus arbitration circuit is greatly increased.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional technology, and has been developed to provide a bus arbitration circuit that can effectively utilize bus resources and reduce the area and power consumption without lowering the data transfer rate. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a bus arbitration circuit of the present invention includes a parallel data bus, a serial data bus, and a bus arbitration unit that controls use of a bus by various devices. The right to use the parallel data bus or the serial data bus is given to the bus use requesting device in accordance with the data transfer amount and the data transfer request speed from the requesting device.
[0007]
With this configuration, the bus resources can be effectively used, and the area can be reduced and the power consumption can be reduced without lowering the data transfer speed.
[0008]
Further, in the bus arbitration circuit of the present invention, the parallel data bus has two systems and the serial data bus has one system. When performing data transfer to a high-speed device, the bus arbitration unit includes the two systems of parallel data buses. Is given to the bus requesting device, thereby enabling data transfer by the high-speed parallel data transfer method using the two parallel data buses. When performing data transfer to a low-speed device, the serial data bus is used. By granting the right to use the device to the bus use requesting device, it is possible to perform data transfer by the serial data transfer method using the serial data bus, perform data transfer to a high-speed device, and perform data transfer to a low-speed device. The right to use the two parallel data buses is transferred to the high-speed device. A bus use requesting device that performs data transfer and a right to use the serial data bus to a bus use requesting device that performs data transfer to the low-speed device. Data transfer by the parallel data transfer method and data transfer by the serial data transfer method using the serial data bus can be simultaneously performed.
[0009]
With this configuration, data transfer using the high-speed parallel data transfer method, the serial data transfer method, or both transfer methods simultaneously can be performed.
[0010]
In the bus arbitration circuit of the present invention, when the bus width of the parallel data bus is m (m is a positive number) bits, the bus arbitration unit uses the parallel data bus to make n (n is a positive number). It is desirable to have a function that enables data transfer by a parallel / serial mixed transfer method that performs bit-serial transfer and mxn bit transfer at a clock frequency that is n times the normal clock frequency.
[0011]
According to this configuration, data transfer by the parallel / serial mixed transfer method can be performed by effectively utilizing the bus width of the parallel data bus.
[0012]
In the bus arbitration circuit of the present invention, it is preferable that the bus arbitration unit has a function of changing a bus width used by each bus use request source device according to the bus use priority level.
[0013]
According to this configuration, for example, when data transfer is performed between a plurality of devices at the same time, data transfer by the parallel / serial mixed transfer method can be performed by more effectively utilizing the bus width of the parallel data bus.
[0014]
Further, in the bus arbitration circuit of the present invention, the bus arbitration unit may be configured to perform a request when a new bus use request for the parallel data bus occurs during the data transfer using the high-speed parallel data transfer method. It is desirable to have a function of switching to data transfer using the parallel / serial mixed transfer method.
[0015]
According to this configuration, when both parallel data buses are used by the high-speed parallel data transfer method, the data transfer is switched to the parallel / serial mixed transfer method as necessary, so that the data transfer during the data transfer is performed. And the data transfer for which a new bus use request has occurred can be performed simultaneously by the parallel / serial mixed transfer method.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of an embodiment of a bus arbitration circuit of the present invention. The bus arbitration circuit 1 includes two parallel data buses 11, one system serial data bus 12, these buses 11 and 12, and various devices (CPU 15-1, DMAC 15-2, RAM 16-1, LCD 16-2). ,...).
[0018]
Slave devices such as the RAM 16-1 and the LCD 16-2 (hereinafter simply referred to as slaves) transmit a busy signal 13 indicating the status of their own device to a master device such as the CPU 15-1 and DMAC 15-2 (hereinafter simply referred to as master). Output to
[0019]
When performing data transfer, each master outputs the ID signal 21 of the data transfer destination slave to the bus arbitration unit 10.
[0020]
The bus arbitration unit 10 recognizes the ID signal 21 as a bus request signal. Then, the master that has issued the bus request signal and the transfer destination slave are connected, and the bus use permission signal 22 is output to give the bus request right to the bus request source master.
[0021]
Further, each master has a function of outputting a bus use priority signal simultaneously with the ID signal 21. The bus use priority signal indicates any one of the levels 1 to 4 of the bus use priority level. The bus use priority level is determined by the data transfer amount and the data transfer request speed from each master.
[0022]
When the bus use priority level is level 1, the bus arbitration unit 10 determines that low-speed data transfer is to be performed, and controls the serial data bus 12 to be used. In the case of level 2, it is determined that the transfer is medium speed data, and control is performed so that one system of the parallel data bus 11 is used. Then, the data transfer is performed by a parallel / serial mixed transfer method in which the clock (CLK) frequency is doubled and the 32-bit (bit) transfer is performed. At levels 3 and 4, high-speed data transfer is determined, and control is performed so that two parallel data buses 11 are used. However, only at level 4, all other parallel data transfers already in progress at that time are stopped, two parallel data buses 11 are secured with the highest priority, and other parallel data transfers are performed until the transfer is completed. Perform rejection control.
[0023]
Next, an operation example of the bus arbitration circuit 1 will be specifically described with reference to FIGS. The bus width of each parallel data bus 11 is 16 bits, and the usable bus width of the CPU 15-1, DMAC 15-2, and RAM 16-1 is 32 bits at the maximum.
[0024]
FIG. 2 is an operation explanatory diagram in the case where high-speed data transfer (32-bit high-speed parallel data transfer) is performed between the CPU 15-1 and the RAM 16-1. In this case, after confirming from the busy signal 13 of the RAM 16-1 that the RAM 16-1 is not busy, the CPU 15-1 outputs the ID signal 21 of the RAM 16-1 to the bus arbitration unit 10 (FIG. 1). Make a bus request. The bus arbitration unit 10 confirms that no other bus 11 is used, gives the right to use the two parallel buses 11 to the CPU 15-1 and the RAM 16-1, and transmits a 32-bit data between the CPU 15-1 and the RAM 16-1. Set to a state where high-speed parallel data transfer can be performed. The bus use priority signal level at this time is level 3 or level 4.
[0025]
FIG. 3 is an operation explanatory diagram in the case where low-speed data transfer (8-bit serial data transfer) is performed between the DMAC 15-2 and the LCD 16-2. In this case, the DMAC 15-2 confirms from the busy signal 13 of the LCD 16-2 that the LCD 16-2 is not in a busy state, and then outputs the ID signal 21 of the LCD 16-2 to the bus arbitration unit 10 (FIG. 1). Make a bus request. The bus arbitration unit 10 confirms that the serial data bus 12 is not used, gives the right to use the serial data bus 12 to the DMAC 15-2 and the LCD 16-2, and transfers serial data between the DMAC 15-2 and the LCD 16-2. Ready to perform At this time, the bus use priority signal level is level 1.
[0026]
FIG. 4 is an operation explanatory diagram in a case where high-speed data transfer between the CPU 15-1 and the RAM 16-1 and low-speed data transfer between the DMAC 15-2 and the LCD 16-2 occur simultaneously. In this case, after confirming that the RAM 16-1 is not in the busy state, the CPU 15-1 outputs the ID signal 21 of the RAM 16-1 to the bus arbitration unit 10 (FIG. 1) to make a bus request. Similarly, the DMAC 15-2 confirms that the LCD 16-2 is not in a busy state, and outputs an ID signal 21 of the LCD 16-2 to the bus arbitration unit 10 to make a bus request. The bus arbitration unit 10 can simultaneously perform high-speed data transfer and low-speed data transfer by giving the CPU 15-1 the right to use the two parallel buses 11 and the DMAC 15-2 to use the serial data bus 12. State.
[0027]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation when a data transfer request by the CPU 15-1 and the DMAC 15-2 to the dual port SRAM occurs simultaneously when the RAM 16-1 is a dual port SRAM. In this case, each of the CPU 15-1 and the DMAC 15-2 confirms that the RAM 16-1 is not busy, and outputs the ID signal 21 of the RAM 16-1 to the bus arbitration unit 10 (FIG. 1) to make a bus request. The bus arbitration unit 10 gives the right to use the parallel bus 11 to the CPU 15-1 and the DMAC 15-2 one system at a time, and performs control so that the transfer is performed by the mixed parallel / serial transfer method. The bus use priority signal level at this time is level 2.
[0028]
Next, details of the parallel / serial mixed transfer system of FIG. 5 will be described with reference to FIG. 6, when the master 15 issues a bus request by issuing the ID signal 21 of the slave 16 to the bus arbitration unit 10, the bus arbitration unit 10 confirms the availability of the parallel bus 11 and uses the bus of the parallel bus 11. The permission signal 22 is output to the master 15 and the slave 16. At this time, the bus use permission signal 22 specifies that the n-bit parallel / serial mixed transfer is performed. The master 15 and the slave 16 having received the bus use permission signal 22 use the respective parallel / serial converters (transmission side) 61 and 71 and serial / parallel converters (reception side) 62 and 72 to perform n-bit parallel Perform serial mixed transfer. After the transfer is completed, the master 15 cancels the bus request. The bus arbitration unit 10 releases the parallel bus 11.
[0029]
FIG. 7 is an explanatory diagram of a data conversion method in the parallel / serial mixed transfer method. FIG. 7 exemplifies a case where 8-bit parallel transfer data is converted into 2-bit parallel / serial mixed transfer data. The parallel transfer data D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, and D7 are converted into 2 bits. By serially converting the data into serial data, serial mixed transfer data D01, D23, D45, and D67 are generated. By doing so, the number of used data lines (used bus width) can be reduced to 1 / n (1/2 in this case).
[0030]
However, if the data transfer by the n-bit parallel / serial mixed transfer method is performed at the same clock frequency as that of the parallel transfer method, it takes n times longer transfer time than the parallel transfer method. I can't. Therefore, when performing high-speed data transfer, it is necessary to increase the clock frequency to n times the normal frequency. The clock frequency is changed by clock generators in the master and the slave. However, in a system for portable devices, it is not desirable to always increase the clock frequency to n times the normal from the viewpoint of power consumption. Therefore, a configuration in which high-speed data transfer is performed only when the bus use priority signal level is level 4 is adopted. I do.
[0031]
Next, the operation of the bus arbitration unit 10 when a new use request of the two parallel data buses occurs during the high-speed data transfer will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0032]
In the example of FIG. 8, when high-speed data transfer using both the parallel data buses 11 is performed between the CPU 15-1 and the dual port RAM 16-1 (hereinafter referred to as (1)) (step S1), A bus request (a 32-bit high-speed parallel data transfer request) has occurred between the DMAC 15-2 and the dual port RAM 16-1 (step S2).
[0033]
If the bus use priority signal level of (1) is level 4 (level 4 in step S3), the bus arbitration unit 10 checks the bus use priority signal level of (2) (step S4). As a result, if the bus use priority signal level of (2) is level 3 (level 3 in step S4), a new bus request of (2) is rejected, and high-speed data transfer of (1) is prioritized.
[0034]
In step S4, if the bus use priority signal level of (2) is level 4, the parallel data bus 11 is assigned to each of (1) and (2), and data transfer is performed by the parallel / serial mixed transfer method. (S5). When the data transfer of (1) or (2) is completed (S6), two systems of the parallel data bus 11 are allocated to the uncompleted data transfer, and the high-speed parallel transfer is switched (S7).
[0035]
In step S3, if the bus use priority signal level of (1) is level 3, the data transfer of (1) is temporarily stopped (S8). If the bus use priority signal level of (2) is level 4 (level 4 in S9), two parallel data buses 11 are allocated to (2) and high-speed parallel transfer is started (S10). When the data transfer of (2) is completed (S11), the data transfer of (1) is restarted (S12).
[0036]
In step S9, if the bus use priority signal level of (2) is level 3, one parallel data bus 11 is assigned to each of (1) and (2), and data transfer is performed by the parallel / serial mixed transfer method. (S13). In this case, even after the data transfer of either (1) or (2) is completed (S14), the uncompleted data transfer is performed by the mixed parallel / serial transfer using one parallel data bus 11. The process is continued according to the method (S15).
[0037]
As described above, according to the bus arbitration circuit 1 of this embodiment, data transfer can be performed by an appropriate transfer method according to the bus use priority level determined by the data transfer amount and the data transfer request speed. As a result, the bus resources can be effectively used, and data can be transferred between various devices without lowering the data transfer speed. Further, since various devices can share the bus, the area can be reduced and the power consumption can be reduced. Further, even if the number of devices to which data is transferred increases, the degree of increase in the area (chip area) of the bus arbitration circuit 1 is small, so that the manufacturing cost can be reduced.
[0038]
In addition to the parallel data bus 11, a serial data bus 12 is provided for a low-speed device such as the LCD 16-2, and the serial data bus 12 is used for data transfer to the low-speed device. As a result, wasteful use of bus resources can be prevented, and highly efficient data transfer can be performed with less bus resources.
[0039]
Further, at the time of parallel data transfer, a parallel / serial mixed transfer method is employed in which data obtained by serially converting a plurality of bits of parallel transfer data is put on each data line of the parallel data bus and transferred, thereby increasing the use efficiency of bus resources. be able to. Therefore, the total number of data lines (bus width) can be reduced, and the area of the bus arbitration circuit 1 can be reduced.
[0040]
In the above embodiment, a dual-port SRAM is illustrated as a dual-port high-speed device, but the present invention is not limited to this. In the above embodiment, a circuit configuration including two parallel data buses and one serial data bus has been described. However, a circuit configuration including three or more parallel data buses and a circuit configuration including three or more parallel data buses may be used. A circuit configuration including a serial data bus may be used.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a bus arbitration circuit capable of effectively utilizing bus resources and reducing the area and power consumption without lowering the data transfer speed can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of an embodiment of a bus arbitration circuit of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation when high-speed data transfer is performed between a CPU and a RAM in FIG. 1;
FIG. 3 is an operation explanatory diagram in a case where low-speed data transfer is performed between a DMAC and an LCD in FIG. 1;
FIG. 4 is an operation explanatory diagram in a case where high-speed data transfer between a CPU and a RAM and low-speed data transfer between a DMAC and an LCD occur simultaneously.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram in a case where a data transfer request by a CPU and a DMAC is simultaneously generated for a dual-port SRAM;
FIG. 6 is a block diagram used for describing a parallel / serial mixed transfer system.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a data conversion method in a parallel / serial mixed transfer system.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the bus arbitration unit when a new use request of two parallel data buses occurs during high-speed data transfer.
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional bus arbitration circuit.
[Explanation of symbols]
1: Bus arbitration circuit 10: Bus arbitration unit 11: Parallel data bus 12: Serial data bus 15-1: CPU (master device)
15-2: DMAC (master device)
16-1: RAM (slave device)
16-2: LCD (slave device)
21: ID signal (bus request signal)
22: Bus use permission signal

Claims (5)

パラレルデータバスと、シリアルデータバスと、各種デバイスによるバスの使用を制御するバス調停部とを備え、
前記バス調停部は、
バス使用要求元デバイスからのデータ転送量やデータ転送要求速度に応じて、当該バス使用要求元デバイスに前記パラレルデータバスまたは前記シリアルデータバスの使用権を与えることを特徴とするバス調停回路。
A parallel data bus, a serial data bus, and a bus arbitration unit that controls use of the bus by various devices,
The bus arbitration unit,
A bus arbitration circuit for granting a right to use the parallel data bus or the serial data bus to a bus use request source device in accordance with a data transfer amount or a data transfer request speed from the bus use request source device.
前記パラレルデータバスは2系統、前記シリアルデータバスは1系統あり、
前記バス調停部は、
高速デバイスにデータ転送を行う場合は、前記2系統のパラレルデータバスの使用権をバス使用要求元デバイスに与えることにより、前記2系統のパラレルデータバスを使用した高速パラレルデータ転送方式によるデータ転送を可能とし、
低速デバイスにデータ転送を行う場合は、前記シリアルデータバスの使用権をバス使用要求元デバイスに与えることにより、前記シリアルデータバスを使用したシリアルデータ転送方式によるデータ転送を可能とし、
高速デバイスにデータ転送を行うとともに低速デバイスにデータ転送を行う場合は、前記2系統のパラレルデータバスの使用権を当該高速デバイスにデータ転送を行うバス使用要求元デバイスに与えるとともに、前記シリアルデータバスの使用権を当該低速デバイスにデータ転送を行うバス使用要求元デバイスに与えることにより、前記2系統のパラレルデータバスを使用した高速パラレルデータ転送方式によるデータ転送と、前記シリアルデータバスを使用したシリアルデータ転送方式によるデータ転送とを同時に可能とすることを特徴とする請求項1記載のバス調停回路。
The parallel data bus has two systems, the serial data bus has one system,
The bus arbitration unit,
When performing data transfer to a high-speed device, the right to use the two parallel data buses is given to the bus requesting device, so that the data transfer by the high-speed parallel data transfer method using the two parallel data buses is performed. Possible,
When performing data transfer to a low-speed device, by granting the right to use the serial data bus to a bus use requesting device, it is possible to perform data transfer by the serial data transfer method using the serial data bus,
When performing data transfer to a high-speed device and performing data transfer to a low-speed device, the right to use the two parallel data buses is given to a bus use requesting device that performs data transfer to the high-speed device, and the serial data bus is used. Is given to the bus use requesting device that performs data transfer to the low-speed device, so that data transfer by the high-speed parallel data transfer method using the two parallel data buses and serial communication using the serial data bus are performed. 2. The bus arbitration circuit according to claim 1, wherein data transfer by a data transfer method is enabled at the same time.
前記パラレルデータバスのバス幅がm(mは正数)ビットの場合、
前記バス調停部は、
前記パラレルデータバスを使用してn(nは正数)ビットシリアル転送を行うとともに通常のn倍のクロック周波数でmxnビット転送を行うパラレル・シリアル混合転送方式によるデータ転送を可能とする機能を有していることを特徴とする請求項1記載のバス調停回路。
When the bus width of the parallel data bus is m bits (m is a positive number),
The bus arbitration unit,
It has a function of enabling data transfer by the parallel / serial mixed transfer method of performing n (n is a positive number) bit serial transfer using the parallel data bus and mxn bit transfer at a clock frequency of n times the normal frequency. 2. The bus arbitration circuit according to claim 1, wherein
前記バス調停部は、
バス使用要求元デバイスからのデータ転送量やデータ転送要求速度に応じて、当該バス使用要求元デバイスの使用するバス幅を変更する機能を有していることを特徴とする請求項3記載のバス調停回路。
The bus arbitration unit,
4. The bus according to claim 3, further comprising a function of changing a bus width used by the bus use request source device according to a data transfer amount and a data transfer request speed from the bus use request source device. Arbitration circuit.
前記バス調停部は、
前記高速パラレルデータ転送方式によるデータ転送を行っている途中で前記パラレルデータバスの新たなバス使用要求が発生した場合、必要に応じて、前記パラレル・シリアル混合転送方式によるデータ転送に切り替える機能を有していることを特徴とする請求項3記載のバス調停回路。
The bus arbitration unit,
When a new bus use request of the parallel data bus is generated during data transfer by the high-speed parallel data transfer method, a function to switch to the data transfer by the parallel / serial mixed transfer method is provided as necessary. 4. The bus arbitration circuit according to claim 3, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012003654A (en) * 2010-06-21 2012-01-05 Fujitsu Semiconductor Ltd Data processing system

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