KR20050037220A

KR20050037220A - 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치

Info

Publication number: KR20050037220A
Application number: KR1020030072672A
Authority: KR
Inventors: 주원재
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-04-21

Abstract

본 발명은 마이크로 프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬버스 프로토콜을 사용하는 주변장치 마스터들이, 암(ARM) 프로세서 시스템의 버스(AMBA AHB)를 통해 데이터 액세스가 가능하도록 하는 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치에 관한 것으로, 로컬버스로부터 받은 신호를 해독하여 AHB 버스로 데이터를 전달하거나, 반대로 AHB 버스로부터 데이터를 전해 받을 수 있도록 내부 상태를 제어하는 AHB/로컬버스 인터페이스 제어부와; 상기 AHB 버스 마스터로서 동작하기 위한 버스 신호를 주고받을 수 있도록 관장하는 AHB 입/출력 인터페이스부와; 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기에서 해독된 제어 신호에 따라 로컬버스 입/출력을 위한 양방향 인에이블 신호를 생성하는 양방향 제어기와; 상기 로컬버스 측으로 입/출력 신호를 내주는 로컬버스 입/출력 인터페이스부를 포함하여 구성함으로써 달성할 수 있다.

Description

컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치{BUS INTERFACE APPARATUS FOR COMPUTER SYSTEM}

본 발명은 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치에 관한 것으로, 특히 마이크로 프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬버스 프로토콜을 사용하는 주변장치 마스터(Peripheral Master)들이 암(ARM Processor)시스템의 AMBA(Advanced Micro controller Bus Architecture) AHB(Advanced High-performance Bus)를 통해 데이터 액세스(Data Access)가 가능하도록 하는 버스 인터페이스 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 마이크로 프로세서 시스템은 자신의 시스템에 사용되는 프로세서에 따라, 주 백본(Main Backbone) 시스템 버스가 정해진다. 예를 들어, 도1에 도시된 바와 같이 여러 제조사(AMD, IBM, Intel 등)의 프로세서(Am29k, power PC 401, i960 등) 들은, 자신의 시스템 백본(System Backbone) 버스로서 로컬버스(Local Bus)를 기반으로 하고 있으며, 그 시스템 버스를 통해 메모리, PCI 제어기 등과 같은 여러 주변장치와 프로세서간에 데이터를 주고받게 된다.

상기와 마찬가지로 최근 사용이 증가하고 있는 암(ARM) 프로세서를 기반으로 하는 시스템 역시, 도2에 도시된 바와 같이 AMBA(Advanced Micro controller Bus Architecture)라 불리는 버스(AMBA AHB 혹은 AMBA ASB)를 자신의 시스템 버스로서 운영하고 있으며, 그 AMBA 버스를 통해 시스템 내부의 여러 주변장치와 프로세서간의 통신이 이루어진다.

한편, 마이크로 프로세서 시스템은 그 목적에 따라 다양한 프로세서를 채택할 수 있는데, 그에 따라 사용되는 시스템 버스도 달라지게 된다. 즉, 프로세서에 따라 시스템 버스가 다르게 채택되며, 이는 곧 내부에 사용되는 메모리, PCI 제어기 등과 같은 주변장치도 역시, 시스템 버스에 따라 그에 해당하는 인터페이스를 가지고 있어야 되는 것이다.

만약, 이미 제작된 시스템의 프로세서가 다른 시스템의 주변장치를 사용하려면, 상충되는 두 시스템 버스 사이에서 동작할 수 있는 버스 대 버스 인터페이스 제어가 반드시 이루어져야 한다.

따라서, 최근 암 프로세서(ARM Processor)를 기반으로 하는 시스템의 개발이 증가하고 있는 상황에서, AMBA 버스(AMBA AHB)에 기초하지 않고 다른 시스템 버스를 기반으로 하는 주변장치들이, 암 프로세서 기반의 시스템을 사용하기 위해서는, 반드시 상호간의 시스템 버스 인터페이스 브리지(Bridge)를 필요로 하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 마이크로 프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬버스 프로토콜을 사용하는 주변장치 마스터들이, 암(ARM) 프로세서 시스템의 버스(AMBA AHB)를 통해 데이터 액세스가 가능하도록 하는 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로컬버스로부터 받은 신호를 해독하여 AHB 버스로 데이터를 전달하거나, 반대로 AHB 버스로부터 데이터를 전해 받을 수 있도록 내부 상태를 제어하는 AHB/로컬버스 인터페이스 제어부와; 상기 AHB 버스 마스터로서 동작하기 위한 버스 신호를 주고받을 수 있도록 관장하는 AHB 입/출력 인터페이스부와; 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기에서 해독된 제어 신호에 따라 로컬버스 입/출력을 위한 양방향 인에이블 신호를 생성하는 양방향 제어기와; 상기 로컬버스 측으로 입/출력 신호를 내주는 로컬버스 입/출력 인터페이스부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 AMBA AHB(Advanced High-performance Bus) 혹은 ASB(Advanced System Bus)를 기반으로 하는 암(ARM) 프로세서 시스템과, 다른 로컬버스 시스템의 프로세서 및 주변장치들이 서로 통신을 할 수 있도록 하는 버스 인터페이스 장치의 제공을 요지로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도3은 본 발명에 따른 로컬버스 대 AMBA 버스 인터페이스 장치를 포함하는 암(ARM) 프로세서 시스템의 구성을 보인 예시도로서, 로컬버스 대 AMBA 버스 인터페이스 마스터 장치(100)를 통해, AMBA 버스를 기반으로 하는 장치들과 로컬버스를 사용하는 로컬버스 장치간에 통신이 가능하게 한다.

즉, 본 발명의 로컬버스 대 AMBA 버스 인터페이스 마스터 장치(100)는, 여러 프로세서(AMD사의 Am29k, IBM사의 Power PC 401, 인텔사의 i960 등)들을 기반으로 하는 시스템의 로컬버스 장치들과, 암 프로세서 시스템의 버스(AMBA AHB)를 사용하는 장치들간의 데이터 액세스가 가능하도록 한다.

도4는 상기 여러 프로세서 중 AMD사의 프로세서(Am29k)에 해당하는 여러 로컬버스 신호에 대한 마스터 모드(Master Mode)에서의 타이밍도를 도시한 것으로, 상술한 바와 같이 상기 여러 제조사의 프로세서들을 이용한 마이크로 프로세서 시스템은, 로컬버스 프로토콜을 자신의 시스템 버스로 사용하고 있으며, 그 프로세서와 관계하여 로컬버스를 이용하는 여러 주변장치들도, 내부에 로컬버스에 대한 컨트롤러를 구비하고 있어, 자신의 시스템 버스에 직접 연결되어 사용되어진다.

따라서, 상기 로컬버스 주변장치들을 여러 암(ARM) 프로세서 시스템에서 사용하려면, 상이한 시스템 버스간에 프로토콜 변환이 필요하기 때문에, 본 발명에서는 암 시스템의 버스(AMBA AHB)와 도4에 도시된 바와 같이 마스터 모드로 동작하는 로컬버스 장치(Local Bus Target) 사이에, 서로의 시스템 버스 프로토콜의 충돌없이 데이터 전달이 원활히 이루어지도록 하는 암 시스템의 버스(AMBA AHB) 인터페이스 마스터 장치를 제공한다.

도5는 본 발명에 따른 프로토콜 변환 인터페이스 브리지와 연계되는 버스(AHB, 로컬버스)의 입/출력 신호들을 보인 예시도로서, 각 신호들은 자체의 버스 프로토콜 규격에 따른다.

한편, 로컬버스 장치(Local Bus Target Device)는 로컬버스에 대해 마스터 모드로 동작하기 때문에, 이에 인터페이스 되는 암(ARM) 프로세서 시스템의 버스(AMBA AHB)에 대해서도 마스터가 되어야 한다.

도6은 본 발명에 따른 AHB/로컬버스 인터페이스 마스터 장치의 개념적인 구성을 보인 블록도로서, 여러 버스 제어 신호의 해독을 통해 각각의 기능에 해당하는 신호를 생성해 주고받는 AHB 인터페이스부(200) 및 로컬버스 인터페이스부(300)와, 내부의 상태 머신(State Machine)을 통해 로컬버스와 AHB 버스 사이의 프로토콜 변환 상태를 정의하고, 각 상태에 따라 AHB와 로컬버스를 제어하는 신호를 생성하는 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기(400)를 포함하여 이루어진다.

상기 로컬버스 인터페이스부(300)는 로컬버스 주변장치(10)에서의 입출력 신호의 관장 및 로컬버스 주변장치(10)를 위한 조정을 수행하고, 로컬버스 주변장치(10)는 내부의 로컬버스 제어기(10a)에 의해 로컬버스 프로토콜을 인식할 수 있도록 한다.

도7은 상기 도6의 개념적인 구성을 구체적으로 구현한 AHB/로컬버스 인터페이스 마스터 장치의 블록도로서, 로컬버스로부터 받은 신호를 해독하여 AHB 버스로 데이터를 전달하거나, 반대로 AHB 버스로부터 데이터를 전해 받을 수 있도록 내부 상태를 제어하는 AHB/로컬버스 인터페이스 제어부(101)와, 상기 AHB 버스 마스터로서 동작하기 위한 버스 신호를 주고받을 수 있도록 관장하는 AHB 입/출력 인터페이스부(102)와, 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기(101)에서 해독된 제어 신호에 따라 로컬버스 입/출력을 위한 양방향 인에이블 신호를 생성하는 양방향 제어기(103)와, 상기 로컬버스 측으로 입/출력 신호를 내주는 로컬버스 입/출력 인터페이스부(104)를 포함하여 구성한다.

이때, 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기(101)는 내부에 로컬버스 검출기와 AHB 리퀘스터(Requester)가 구현되어 있으며, 로컬버스 리퀘스트(Request) 신호(nLBREQ)에 의해 프로토콜 변환이 시작되며, 그 신호와 함께 AHB 버스로의 버스 리퀘스트 신호(HBUSREQ)를 발생시킨 후, 승인 신호(HGRANT)를 받아 버스 전송에 대한 마스터의 기능을 수행하게 된다.

도8은 상기 도7에서 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기의 상세한 구성을 보인 블록도로서, 로컬버스의 리퀘스트 신호(nLBREQ)를 검출하는 로컬 리퀘스트 검출기(101a)와, 로컬버스 리퀘스트 신호(nLBREQ)를 검출하여 AHB 버스로의 마스터 리퀘스트를 발생시키고 그에 따른 승인신호를 검출하는 AHB 리퀘스트/승인 검출기(101b)와, 로컬버스와 AHB 버스 사이의 프로토콜 변환 상태를 정의하는 주 상태 머신(Main State Machine)(101c)과, 내부 상태에 따라 로컬버스의 데이터를 AHB 버스로 라이트/리드하는 기능 및 여러 제어 신호를 생성하여 전달하는 AHB 인터페이스 신호 제어기(101d)와, 로컬버스 신호의 인터페이스를 제공하는 로컬버스 신호 제어기(101e)로 구성된다.

이때, 상기 로컬 리퀘스트 검출기(101a)는 로컬버스의 리퀘스트 신호(nLBREQ)를 검출하는 역할을 하는 것으로, 로컬버스 장치(Local Bus Target)가 마스터 모드로 동작하여 데이터의 전송을 시작하려고 할 때, 로우(LOW)의 값으로 출력되는 신호를 감지해 내는 것이다.

한편, 상기 검출된 로컬버스 리퀘스트 신호(nLBREQ)는 AHB 리퀘스트/승인 검출기(101b)에 의해, AHB 버스로의 마스터 리퀘스트를 발생시키도록 유도하며, 이에 대한 버스 마스터로서의 승인신호(HGRANT)를 받게 된다.

또한, 상기 AHB 인터페이스 신호 제어기(101d)는 내부 상태에 따라 로컬버스의 데이터를 AHB 버스로 라이트/리드하는 기능 및 여러 제어 신호를 생성하여 전달하는 역할을 하며, 로컬버스의 라이트 인에이블 신호(nLBWE)를 통해 데이터의 크기를 검출해낸다.

도9는 본 발명에 따른 주 상태 머신(Main State Machine)의 상태 천이 과정을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 주 상태 머신은 모두 9개의 내부 상태(State)로 이루어져 있으며, 단일(SINGLE) 모드와 버스트(BURST) 모드를 구분하여 천이 동작이 이루어진다.

도9를 참조하면, 'STA_IDLE' 상태는 로컬버스로부터 아무런 리퀘스트가 오지 않거나(nLREQ=No), AHB 버스로부터 승인신호가 오지 않을 때(HGRANT=No), 혹은 AHB 슬레이브(Slave)가 준비되어 있지 않아(HREADYIn=No) 아무런 데이터 전송이 일어나지 않은 상태로 AHB/로컬버스 인터페이스 마스터 장치의 디폴트 상태이다.

다음, 'STA_SINGLE_A' 상태는 로컬버스 리퀘스트가 있고(nLREQ=Yes), AHB 마스터로서 인가된 후 AHB로 단일 데이터(Single Data)를 라이트/리드하기 위한 초기 상태를 의미한다.

다음, 'STA_SINGLE_D' 상태는 AHB/로컬버스 프로토콜에 맞추어 전송을 리드/라이트 하는 상태이고, 'STA_SINGLE_D_ERR'는 AHB 버스의 슬레이브가 에러를 발생할 때(HRESP=ERROR), 인터페이스 마스터가 잠시 대기 중인 상태를 의미한다.

다음, 'STA_BURST_A_I' 상태는 로컬버스 리퀘스트가 있고, AHB 마스터로서 인가된 후 AHB로 버스트 데이터(Burst Data)를 라이트/리드하기 위한 초기 상태이고, 'STA_BURST_D'는 버스트 모드에서 AHB/로컬버스 프로토콜에 맞추어 전송 데이터를 리드/라이트 하는 상태를 의미한다.

다음, 'STA_BURST_D_RoS' 상태는 AHB 버스의 슬레이브에서 재시도(RETRY) 및 분산(SPLIT)이 발생할 때, 인터페이스 마스터가 잠시 대기 중인 상태이고, 'STA_BURST_D_ERR'는 버스트 모드에서 AHB 버스의 슬레이브가 에러를 발생할 때, 인터페이스 마스터가 잠시 대기 중인 상태이고, 'STA_BURST_A'는 AHB로 버스트 데이터를 라이트/리드하기 위한 대기 상태를 의미한다.

상기 도9에 도시된 바와 같이 AHB/로컬버스 인터페이스 마스터 장치의 대기 상태(IDLE)에서 능동(Active) 상태(STA_SINGLE_A, STA_BURST_A_I)로의 전환은, 버스 리퀘스트 신호(nLBREQ)와 그 승인 신호(HGRANT)에 의해 시작되며, 단일(SINGLE) 이나 버스트(BURST)는 버스트 신호(nLBURST)에 의해 정해진다.

이후 각 상태로의 전이는 AHB 버스 상의 여러 제어신호(HREADYIn, HRESP)에 의해 정해지게 되고, AHB 마스터 액세스 시간 동안은 로컬버스의 데이터 준비 신호(nLRDY)를 조절함으로써 로컬버스의 다음 동작을 대기시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치는, 마이크로 프로세서를 기반으로 하는 시스템 로컬버스 프로토콜을 사용하는 주변장치 마스터들이 암(ARM) 프로세서를 기반으로 하는 시스템의 버스(AMBA AHB)를 통해 데이터 액세스가 가능하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 로컬버스 기반 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도.

도 2는 일반적인 AMBA AHB 버스 기간 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 로컬버스 대 AMBA 버스 인터페이스 장치를 포함하는 암(ARM) 프로세서 시스템의 구성을 보인 예시도.

도 4는 로컬버스 기반의 프로세서 중 AMD사의 프로세서에 대한 마스터 모드에서의 로컬신호 타이밍도.

도 5는 본 발명에 따른 프로토콜 변환 인터페이스 브리지와 연계되는 AHB/로컬버스의 입/출력 신호들을 보인 예시도.

도 6은 본 발명에 따른 AHB/로컬버스 인터페이스 마스터 장치의 개념적인 구성을 보인 블록도.

도 7은 본 발명에 따른 상기 도6의 개념적인 구성을 구체화한 AHB/로컬버스 인터페이스 마스터 장치의 블록도.

도 8은 상기 도7에서 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기의 상세한 구성을 보인 블록도.

도 9는 본 발명에 따른 주 상태 머신의 상태 천이 과정을 보인 예시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : AHB/로컬버스 인터페이스 마스터 101 : AHB/로컬버스 인터페이스 제어부

102 : AHB 입/출력 인터페이스부 103 : 양방향 제어기

104 : 로컬버스 입/출력 인터페이스부 101a : 로컬 리퀘스트 검출기

101b : AHB 리퀘스트/승인 검출기 101c : 주 상태 머신

101d : AHB 인터페이스 신호 제어기 101e : 로컬버스 신호 제어기

Claims

로컬버스로부터 받은 신호를 해독하여 AHB 버스로 데이터를 전달하거나, 반대로 AHB 버스로부터 데이터를 전해 받을 수 있도록 내부 상태를 제어하는 AHB/로컬버스 인터페이스 제어부와;

상기 AHB 버스 마스터로서 동작하기 위한 버스 신호를 주고받을 수 있도록 관장하는 AHB 입/출력 인터페이스부와;

상기 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기에서 해독된 제어 신호에 따라 로컬버스 입/출력을 위한 양방향 인에이블 신호를 생성하는 양방향 제어기와,

상기 로컬버스 측으로 입/출력 신호를 내주는 로컬버스 입/출력 인터페이스부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치.
제1항에 있어서, 상기 AHB/로컬버스 인터페이스 제어기는 로컬버스의 리퀘스트 신호(nLBREQ)를 검출하는 로컬 리퀘스트 검출기와;

상기 로컬버스 리퀘스트 신호(nLBREQ)에 의해 AHB 버스로의 마스터 리퀘스트를 발생시키고, 그에 따른 승인신호를 검출하는 AHB 리퀘스트/승인 검출기와;

로컬버스와 AHB 버스 사이의 프로토콜 변환 상태를 정의하는 주 상태 머신(Main State Machine)과;

내부 상태에 따라 로컬버스의 데이터를 AHB 버스로 라이트/리드하는 기능 및 여러 제어 신호를 생성하여 전달하는 AHB 인터페이스 신호 제어기와;

로컬버스 신호의 인터페이스를 제공하는 로컬버스 신호 제어기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치.
제2항에 있어서, 상기 상태 머신은 단일(SINGLE) 모드인 경우, 대기상태(STA_IDLE)에서 로컬버스 리퀘스트가 있고 AHB 마스터로서 인가되면, AHB로 데이터를 라이트/리드하기 위한 'STA_SINGLE_A' 상태로 천이하고,

상기 라이트/리드 준비 상태(STA_SINGLE_A)에서 AHB 슬레이브가 준비되면(HREADYIn=Yes), AHB/로컬버스 프로토콜에 맞추어 전송 데이터를 리드/라이트 하는 'STA_SINGLE_D' 상태로 천이하고,

AHB 버스의 슬레이브에서 재시도(RETRY) 및 분산(SPLIT)이 발생하거나 에러가 발생할 경우, 다시 'STA_IDLE' 상태로 천이 하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치.
제2항에 있어서, 상기 상태 머신은 버스트(BURST) 모드인 경우, 대기상태(STA_IDLE)에서 로컬버스 리퀘스트가 있고 AHB 마스터로서 인가되면, AHB로 버스트 데이터를 라이트/리드하기 위한 'STA_BURST_A_I' 상태로 천이하고,

상기 라이트/리드 준비 상태(STA_BURST_A_I)에서 AHB 슬레이브가 준비되면(HREADYIn=Yes), AHB/로컬버스 프로토콜에 맞추어 전송 데이터를 리드/라이트 하는 'STA_BURST_D' 상태로 천이하고,

AHB 버스의 슬레이브에서 재시도(RETRY) 및 분산(SPLIT)이 발생하여 다시 'STA_IDLE' 상태로 천이하거나, 에러 발생에 의해 'STA_BURST_A'로 천이하여 버스트 데이터의 라이트/리드를 대기하고,

상기 대기 상태(STA_BURST_A)에서 AHB 버스의 슬레이브에서 재시도(RETRY)나 분산(SPLIT)이 발생하고 AHB 슬레이브가 준비되지 않을 경우(HREADYIn=No), 다시 'STA_IDLE' 상태로 천이 하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 대기상태(STA_IDLE)는 로컬버스로부터 아무런 리퀘스트가 오지 않거나(nLREQ=No), AHB 버스로부터 승인신호가 오지 않을 때(HGRANT=No), 혹은 AHB 슬레이브(Slave)가 준비되어 있지 않아(HREADYIn=No) 아무런 데이터 전송이 일어나지 않은 상태인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 버스 인터페이스 장치.