KR20040066587A - 로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치 - Google Patents

로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 AMD Am29k, IBM power PC 401 혹은 Intel i960 등의 마이크로프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬 버스와 또 다른 프로세서를 기반으로 하는 버스와의 인터페이스 슬레이브 브지지를 제공하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, AHB 신호로부터 로컬 버스 타깃에 대한 데이터 전송 명령을 해독하고 이에 따른 제어신호를 생성하여 로컬 버스 신호를 생성하는 AHB/로컬버스 인터페이스 콘트롤러(71)와; AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브가 로컬 버스 마스터로서 동작되도록 다른 로컬 버스 타깃들에게 인식시키기 위한 인식신호를 출력하는 상기 로컬 버스 콘트롤러(72)와; 상기 해독된 데이터 전송명령에 따라 로컬버스측과 데이터를 입출력하기 위한 양방향 인에이블 신호를 생성하는 양방향 콘트롤러(73)로 구성한 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브에 의해 달성된다.

Description

로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치{INTERFACE APPARATUS FOR LOCAL BUS INTERFACE SLAVE}
본 발명은 로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 기술에 관한 것으로, 특히 소정의 마이크로프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬 버스와 또 다른 프로세서를 기반으로 하는 버스와의 인터페이스 슬레이브 브지지(interface slave bridge)를 제공할 수 있도록 한 로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 마이크로콘트롤러 시스템은 기본적으로 하나의 백본 버스(backbone bus)를 통해 프로세서와 주변장치(phripheral)들과의 데이터 전송을 수행한다. 예를 들어, 도 1에서와 같이 AMD Am29k, IBM power PC 401 혹은 Intel i960 등의 마이크로프로세서(11)들은 자신의 시스템 로컬 버스(12)를 백본으로 하여 메모리(13), PCI 콘트롤러와 같은 여러 가지 주변장치들과 데이터를 주고 받는다.
이와 마찬가지로 도 2와 같이, ARM 프로세서(21)를 기반으로 하는 시스템 역시 AMBA(AMBA:Advanced Microcontroller Bus Architecture) 버스(AMBA AHB 혹은 AMBA ASB)(22)를 자신의 백본으로 통해 주변장치와 데이터 전송을 수행한다.
따라서, 상기 시스템들은 각각의 백본 버스에 따라 여러 주변장치들과의 데이터 전송을 위한 인터페이스 프로토콜이 달라지게 된다.
일반적으로, 마이크로콘트롤러 시스템에 사용되는 주변장치들은 자신의 시스템 버스에 적합하도록 내부에 버스 인터페이스 콘트롤러를 구비하고 있으므로, 프로세서에 직접 연결되어 동작되도록 설계된다.
하지만, 상기 주변장치들을 다른 시스템 백본 버스에서 동작하는 프로세서에 연결하기 위해서는 서로 다른 시스템 버스 프로토콜을 맞춰 주기 위해 두 시스템 버스 사이에 인터페이스 브리지(interface bridge)가 있어야 한다.
ARM 프로세서를 기반으로 하는 시스템은 현재 다양한 애플리케이션을 개발하기 위해 상당히 많이 사용하고 있는 실정에 있다. AMBA 버스에 기초하는 주변장치 외에 다른 시스템 버스를 기반으로 하는 주변장치들이 ARM 시스템을 사용하기 위해서는 반드시 시스템 버스 인터페이스 브리지를 필요로 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 AMD Am29k, IBM power PC 401 혹은 Intel i960 등의 마이크로프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬 버스와 ARM 프로세서를 기반으로 하는 AMBA 시스템 버스(AMBA AHB)와의 인터페이스 슬레이브 브리지를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 로컬버스 기반의 시스템 구조를 나타낸 블록도.
도 2는 종래의 AMBA AHB 기반의 시스템 구조를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 로컬 버스 인터페이스 슬레이브를 이용한 ARM 시스템의 블록도.
도 4는 본 발명에서 로컬 버스 인터페이스의 타이밍도.
도 5a는 AHB 버스의 입출력신호를 나타낸 설명도.
도 5b는 로컬 버스의 입출력신호를 나타낸 설명도.
도 6은 본 발명에 의한 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브의 기능 블록도.
도 7은 본 발명에 의한 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브의 내부 블록도.
도 8은 도 7에서 AHB/로컬버스 인터페이스 콘트롤러의 상세 블록도.
도 9는 도 8에서 스테이트 머신의 상태 천이도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
31 : ARM 프로세서 32 : AMBA 버스
33 : 메모리 34 : PCI 브리지
35 : AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브
36 : 로컬 버스 타깃
도 3은 본 발명에 의한 로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치의 적용 부위를 보인 전체 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, ARM 프로세서(31) 기반 시스템에서 AMD Am29k, IBM power PC 401 혹은 Intel i960 등의 마이크로프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬 버스 프로토콜을 사용하는 주변장치들을 ARM 시스템의 AMBA 버스(32)를 통한 데이터 액세스가 가능하도록 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(AHB to Local Bus Interface Slave)(35)를 포함시켜 구성하였다.
도 6은 상기 도 3에서 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)의 일실시 구현예를 보인 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 슬레이브 프로토콜을 수행하기 위한 신호를 생성함과 아울러 외부로부터 공급되는 신호를 수신처리하고, 여러 버스 제어신호들을 해독하여 상기 로컬 버스 인터페이스부(64)와 신호를 주고 받는 AHB 인터페이스부(61)와; 로컬 버스측에서의 입출력신호를 관장하고 로컬 버스 타깃(36)을 위한 중재 기능을 수행하는 로컬 버스 인터페이스부(64)와; 로컬 버스 입출력을 제어하기 위한 신호를 생성하는 AHB/로컬 인터페이스 콘트롤러(68)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4 및 도 5, 도 7 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 요지는, ARM 프로세서(31) 기반 시스템에서 AMD Am29k, IBM power PC 401 혹은 Intel i960 등의 마이크로프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬 버스 프로토콜을 사용하는 주변장치들을 ARM 시스템의 AMBA 버스(32)를 통한 데이터 액세스가 가능하도록 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(AHB to local bus interface slave)(35)를 구현한 것이다.
상기 ARM 프로세서(31) 기반의 시스템은 시스템 백본 버스로서 AMBA 버스(AHB:Advanced High-performance Bus)(32) 혹은 AMBA ASB(ASB: Advanced System Bus)를 사용한다. 또한, 본 발명에서는 AMBA 버스(32)를 기반으로 하는 ARM 시스템에 대한 AMD Am29k, IBM power PC 401 혹은 Intel i960 등의 마이크로프로세서 시스템의 로컬 버스 인터페이스 브리지를 구현하였다.
참고로, AMBA AHB 프로토콜은 AMBA spec rev2.0에 상세히 기술되어 있다. 본 발명에 적영되는 로컬 버스는 비교적 간단한 프로토콜로 동작되며, 도 4에 Am29k에 해당하는 여러 로컬 버스 신호에 대한 타이밍을 나타내었다. 본 발명에 의해 구현된 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)는 로컬 버스 간의 프로토콜 충돌 없이 데이터 전달이 원활히 이루어지도록 한다. 도 5a 및 도 5b는 도 3에서 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35) 및 로컬 버스 타깃(36)의 데이터 입출력 신호를 나타낸 것이다.
도 6에서 주변장치인 로컬 버스 타깃(36)은 로컬 버스 프로토콜이 인식할 수 있도록 내부에 로컬 버스 콘트롤러(69)가 탑재되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같은 주변장치와 AMBA 버스(32)가 서로 충돌없이 데이터를 전송할 수 있도록 하기 위해 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)의 내부에 AHB 인터페이스부(61)와 로컬 버스 인터페이스부(64)를 구비하였는데, 이들은 각 버스측에 대한 프로토콜로 동작하도록 되어 있다.
상기 AHB 인터페이스부(61)에는 슬레이브 프로토콜을 위해 AHB 슬레이브(62)가 구비되어 있는데, 이는 해당 기능을 수행하기 위한 신호를 생성함과 아울러 외부로부터 공급되는 신호를 수신처리하는 기능을 수행하고, 여러 버스 제어신호들을 해독하여 상기 로컬 버스 인터페이스부(64)와 신호를 주고 받는다. AHB/로컬 인터페이스 콘트롤러(68)의 역할은 로컬 버스 입출력을 제어하기 위한 신호를 생성하는 것이다. 또한, 상기 로컬 버스 인터페이스부(64)는 로컬 버스측에서의 입출력신호를 관장하고 로컬 버스 타깃(36)을 위한 중재(Arbitration) 기능을 수행한다.
이와 같이 기능적인 면을 고려하여 실제로 구현한 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)를 도 7에 나타낸 것으로 이에 도시한 바와 같이, AHB/로컬버스 인터페이스 콘트롤러(71), 중재자인 로컬 버스 콘트롤러(72), 양방향 콘트롤러(73), 로컬버스 입출력 인터페이스부(74)로 이루어져 있다.
상기 AHB/로컬버스 인터페이스 콘트롤러(71)는 AHB 신호로부터 로컬 버스 타깃에 대한 데이터 전송 명령을 해독하고 이에 따른 제어신호를 생성하여 로컬 버스 신호를 생성해 내는 역할을 수행한다.
상기 로컬 버스 콘트롤러(72)는 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)가 로컬 버스 마스터로서 동작되도록 다른 로컬 버스 타깃들에게 인식시키기 위한 인식신호(nLBGT)를 "하이"로 출력하는 역할을 수행한다.
상기 양방향 콘트롤러(73)는 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 콘트롤러(71)에서 해독된 제어 신호에 따라 로컬버스측으로 신호를 출력하거나 그로부터 신호를 입력하기 위한 양방향 인에이블 신호를 생성한다.
상기 로컬버스 입출력 인터페이스부(74)는 단순히 로컬 버스측으로 신호를 출력하거나 그로부터 신호를 입력하는 역할을 수행하며, 이들 중 몇몇은 양방향으로 동작되도록 되어 있다.
상기 AHB/로컬버스 인터페이스 콘트롤러(71)는 도 8에서와 같이 스테이트 머신(81), 트랜스퍼 밸리드 디텍터(transfer valid detector)(82), 버스트 및 사이즈 콘트롤러(83), AHB/로컬버스신호 매퍼(84), AHB 인터페이스부(85)를 구비하고 있다.
상기 트랜스퍼 밸리드 디텍터(82)는 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)가 동작을 시작하는 시점을 찾아내어 내부 상태가 아이들 상태에서 액티브 상태로 전환하는 것을 나타내는 플래그신호(trans_valid)를 제공한다.
상기 버스트 및 사이즈 콘트롤러(83)는 AHB 버스 상의 입력신호가 버스트 전송인지 싱글 전송인지를 구별하여 로컬 버스 타깃(36)을 위한 버스트신호를 생성한다. 또한, 전송 데이터의 사이즈(용량)를 검출하여 로컬 버스 출력신호의 바이트별 라이트 인에이블신호를 제공하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 스테이트 머신(81)은 도 9에서와 같이 7개의 내부 상태로 이루어지는데, 이들 각각의 의미를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 아이들 상태(STA_IDLE)는 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)가 AHB 버스로부터 타깃이 선택되지 않아 아무런 데이터 전송이 일어나지 않은 상태로 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)의 디폴트 상태를 의미다.
라이트 초기 상태(STA_WRITE_INIT)는 AHB에 의해 타깃이 선택되어 로컬 버스로 라이트(write)할 전송 데이터를 전달해야 하는 라이트의 초기 상태를 의미한다.
라이트 상태(STA_WRITE)는 로컬 버스 프로토콜에 맞추어 전송 데이터를 로컬 버스로 라이트하는 상태를 의미한다.
라이트 대기 상태(STA_WRITE_WAIT)는 AHB 버스의 마스터가 아이들/비지(idle/busy) 상태에 있을 때 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)가 잠시 대기 중에 있는 상태를 의미한다.
리드 초기 상태(STA_READ_INIT)는 상기 라이트 초기 상태(STA_WRITE_INIT)와 유사한 상태이나, 단지 로컬 버스로부터 데이터를 리드(read)하기 위한 대기 상태라는 것이 다른 점이다.
리드 상태(STA_WRITE_INIT)는 로컬 버스로부터 데이터를 리드하는 상태를 의미한다.
리드 대기 상태(STA_READ_WAIT)는 상기 라이트 대기 상태(STA_WRITE_WAIT)와 유사한 상태로서, 리드 모드 대기 상태를 의미한다.
도 9에서 알 수 있듯이, AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)가 아이들 상태에서 액티브한 상태 즉, 라이트 초기 상태(STA_WRITE_INIT), 리드 초기 상태(STA_READ_INIT)로의 전환은 상기 플래그신호(trans_valid)에 의해 이루어지며, 이후 각 상태로의 전이는 AHB 버스 상의 여러 제어신호(HSEL,HWRITE,HTRANS 등)와 로컬 버스로부터 전달받은 데이터 레디신호(nLRDY), 버스트 엔드신호(burst) 등의 조합에 의해 이루어진다.
상기 도 8에서 AHB 인터페이스부(85)와 AHB/로컬버스신호 매퍼(84)는 각기 AHB 버스와 로컬 버스의 입력을 받아 들이고 출력신호를 생성하여 내 보내주는 역할을 수행한다. 이들은 내부 상태에 따라 각 신호에 해당하는 값을 계산해 내게 된다.
이와 같이 본 발명에 의해 구현된 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브(35)는 AMBA AHB 프로토콜을 통하여 로컬 버스 프로토콜을 사용하는 로컬 버스 타깃(36) 디바이스를 구동할 수 있게 해 준다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 ARM 프로세서를 기반으로 하는 시스템에서 AMBA 버스를 통해 로컬 버스 상에서 동작하는 주변장치를 직접 동작시킬 수 있도록 인터페이스 브리지 기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 소정의 마이크로프로세서용 로컬 버스 타깃 디바이스를 액세스 장치에 있어서, AHB 신호로부터 로컬 버스 타깃에 대한 데이터 전송 명령을 해독하고 이에 따른 제어신호를 생성하여 로컬 버스 신호를 생성하는 AHB/로컬버스 인터페이스 콘트롤러(71)와; AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브가 로컬 버스 마스터로서 동작되도록 다른 로컬 버스 타깃들에게 인식시키기 위한 인식신호를 출력하는 상기 로컬 버스 콘트롤러(72)와; 상기 해독된 데이터 전송명령에 따라 로컬버스측과 데이터를 입출력하기 위한 양방향 인에이블 신호를 생성하는 양방향 콘트롤러(73)로 AHB/로컬버스 인터페이스 슬레이브를 구성한 것을 특징으로 하는 로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치.
  2. 제1항에 있어서, 소정의 마이크로프로세서는 AMD Am29k, IBM power PC 401, Intel i960 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치.
  3. 제1항에 있어서, AHB/로컬버스 인터페이스 콘트롤러(71)는 로컬 버스 프로토콜에 맞추어 전송 데이터를 로컬 버스로 라이트하는 라이트 상태 및, 로컬 버스로부터 데이터를 리드하는 상태를 포함하는 스테이트 머신(81)과; 내부 상태가 아이들 상태에서 액티브 상태로 전환하는 것을 나타내는 플래그신호를 제공하는 트랜스퍼 밸리드 디텍터(82)와; AHB 버스 상의 입력신호가 버스트 전송인지 싱글 전송인지를 구별하여 로컬 버스 타깃 위한 버스트신호를 생성하는 버스트 및 사이즈 콘트롤러(83)와; 각기 AHB 버스와 로컬 버스의 입출력 기능을 수행하는 AHB/로컬버스신호 매퍼(84) 및 AHB 인터페이스부(85)로 구성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치.
  4. 제3항에 있어서, 스테이트 머신(81)은 아이들 상태에서 라이트 초기 상태, 라이트 상태, 라이트 대기 상태로 전이하는 경로와; 리드 초기 상태, 리드 상태, 리드 대기 상태로 전이되는 경로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 로컬 버스 타깃 액세스를 위한 인터페이스 장치.
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