TWI773247B - 匯流排系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種匯流排系統。複數從屬元件經由一匯流排電性連接於主控元件。每一從屬元件具有一警示交握接腳。該等從屬元件的該等警示交握接腳經由一警示交握控制線而電性連接在一起。在一分發階段之每一分發週期的複數階段中對應於該等從屬元件的一第一從屬元件的一第一階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為第二電壓位準。在每一該分發週期中除了該第一階段之外的該等階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線與其他該從屬元件進行通訊。

Description

匯流排系統
本發明係有關於一種匯流排系統，且特別係有關於一種具有複數從屬元件之匯流排系統。
以往在電腦系統中，晶片組如南橋晶片（south bridge chip）是藉由低接腳數（Low Pin Count，LPC）介面來與其他的電路模組，例如具不同功能的系統單晶片（System-on-a-chip，SoC）相電性連接。透過低接腳數介面連接的這些外接電路模組可分配到不同的獨立位址，南橋晶片可因此以一對多的方式和外接電路模組通訊。然而近年來，部分新提出的匯流排架構，例如增強序列週邊設備介面（Enhanced Serial Peripheral Interface，eSPI）匯流排，僅允許晶片組和外接電路模組間以一對一的機制通訊。
因此，需要一種能排程多個電路模組之匯流排的機制。
本發明提供一種匯流排系統。上述匯流排系統包括一主控元件、一增強序列週邊設備介面匯流排以及複數從屬元件。該等從屬元件經由該增強序列週邊設備介面匯流排電性連接於該主控元件。每一該從屬元件具有一警示交握接腳，以及該等從屬元件的該等警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起。當該警示交握控制線為一第一電壓位準且該等從屬元件之一第一從屬元件欲與其他該從屬元件進行通訊時，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準，以使該等從屬元件進入一同步階段。在上述同步階段之後，在一分發階段之每一分發週期的複數階段中對應於該第一從屬元件的一第一階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為該第二電壓位準，以及在每一該分發週期中除了該第一階段之外的該等階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線與其他該從屬元件進行通訊。
再者，本發明提供一種匯流排系統。該匯流排系統包括一主控元件、一增強序列週邊設備介面匯流排以及複數從屬元件。該等從屬元件經由該增強序列週邊設備介面匯流排電性連接於該主控元件。每一該從屬元件具有一警示交握接腳，以及該等從屬元件的該警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起。當該警示交握控制線為一第一電壓位準且該等從屬元件之一第一從屬元件欲與該主控元件經由該增強序列週邊設備介面匯流排進行通訊時，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準，以使該等從屬元件進入一同步階段。在該同步階段之後，除了該第一從屬元件之外的其他該從屬元件是在一分發階段之每一分發週期之複數階段中除了對應於該第一從屬元件之一第一階段之外的其他該等階段內，偵測該警示交握控制線，以判斷是否通過該警示交握控制線與該第一從屬元件進行通訊。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統1。匯流排系統1包括主控（master）元件10、匯流排12以及複數從屬（slave）元件14A-14D。在一些實施例中，主控元件10是南橋晶片。在一些實施例中，主控元件10可電性連接於一電腦系統（未顯示）的處理模組20，以便相應於處理模組20的指令而經由匯流排12與從屬元件14A-14D進行資料存取。在一些實施例中，處理模組20可電性連接於電腦系統的記憶體22，以便根據不同應用程式的需求來存取記憶體22。在一些實施例中，匯流排12為增強序列週邊設備介面（Enhanced Serial Peripheral Interface，eSPI）匯流排。主控元件10是經由匯流排12而電性連接於從屬元件14A-14D。此外，主控元件10是以一對一機制與從屬元件14A-14D進行eSPI通訊，而從屬元件14A-14D是根據仲裁機制與主控元件10進行通訊。值得注意的是，從屬元件14A-14D的數量僅是個例子，並非用以限定本發明。
第2圖係顯示根據本發明一些實施例所述之第1圖中匯流排系統1之連接配置圖。在此實施例中，匯流排12包括重置信號線eSPI_RST、晶片選擇（chip select）信號線eSPI_CS、時脈信號eSPI_CLK以及輸入輸出信號線eSPI_IO。主控元件10是藉由晶片選擇信號線eSPI_CS與從屬元件14A-14D以一對一機制來進行eSPI通訊。此外，透過仲裁機制，從屬元件14A-14D可經由輸入輸出信號線eSPI_IO與主控元件10進行eSPI通訊（例如傳輸資料與指令）。當主控元件10經由匯流排12與從屬元件14A-14D進行eSPI通訊時，時脈信號eSPI_CLK可做為參考時脈。
一般來說，根據晶片選擇信號線eSPI_CS的運作機制，主控元件10僅能選擇單一元件進行eSPI通訊。然而，藉由使用仲裁機制，於匯流排系統1中單一時間僅由從屬元件14A-14D之一者與主控元件10進行回應。因此，在主控元件10仍以一對一通訊機制運作的情形下，匯流排12可對應一個晶片選擇信號線eSPI_CS而連接從屬元件14A-14D進行eSPI通訊，因而可提高匯流排系統1的擴充性。
在第2圖中，從屬元件14A-14D包括位址區段選擇接腳18A-18D、位址進入選擇接腳16A-16D以及警示交握（handshake）接腳Alert_1-Alert_4。從屬元件14A-14D所對應的位址可藉由位址區段選擇接腳18A-18D以及位址進入選擇接腳16A-16D所接收的電壓準位的組合來進行配置，以使從屬元件14A-14D具有互異的位址區段。例如，從屬元件14A與14C的位址區段選擇接腳18A及18C是耦接於接地端GND，以對應於第一位址區段。從屬元件14A與14C的位址進入選擇接腳16A及16C分別耦接於接地端GND以及電源VDD，以分別對應不同的位址進入碼，例如分別對應於第一位址區段的第一位址及第二位址。此外，從屬元件14B與14D的位址區段選擇接腳18B及18D是耦接於電源VDD，以對應於第二位址區段。從屬元件14B與14D的位址進入選擇接腳16B及16D分別耦接於接地端GND以及電源VDD，以分別對應不同的位址進入碼，例如分別對應於第二位址區段的第一位址及第二位址。值得注意的是，位址區段選擇接腳18A-18D以及位址進入選擇接腳16A-16D的配置僅是個例子，並非用以限定本發明。在其他實施例中，任何合適的設置都可用於設定從屬元件14A-14D所對應的位址區段。
從屬元件14A-14D的警示交握接腳Alert_1-Alert_4是彼此電性連接至警示交握控制線ALERT_HAND。在此實施例中，警示交握控制線ALERT_HAND是經由上拉（pull-up）電阻R而電性連接至電源VDD，以使警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準（例如高邏輯信號“H”）。此外，從屬元件14A-14D內的排程控制器（schedule controller）145A-145D可藉由控制所對應之警示交握接腳Alert_1-Alert_4為低電壓位準（例如低邏輯信號“L”），來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，以使警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，每一從屬元件14A-14D可藉由控制警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，來取得主動和主控元件10通訊的權利。警示交握接腳Alert_1-Alert_4為雙向輸入/輸出接腳（bi-directional input/output），且在輸出模式下為汲極開路（open drain）。在一些實施例中，警示交握控制線ALERT_HAND是經由下拉（pull-down）電阻而電性連接至接地端GND，以使警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準（例如低邏輯信號“L”）。
在第2圖中，每一從屬元件14A-14D包括各自的需求控制器143A-143D。以從屬元件14A作為例子來說明，從屬元件14A的需求控制器143A可經由匯流排12與主控元件10進行eSPI通訊。例如，當從屬元件14A與主控元件10進行通訊時，需求控制器143A可經由匯流排12接收來自主控元件10的指令與資料，並提供所對應的資料給主控元件10。此外，從屬元件14A的需求控制器143A亦可經由警示交握控制線ALERT_HAND與其他從屬元件（例如從屬元件14B、14C及/或14D）及/或週邊元件（未顯示）進行單線資料存取（Single-Wire Data Access，SWDA）通訊。例如，當從屬元件14A與從屬元件14B、14C及/或14D進行通訊時，需求控制器143A可經由警示交握控制線ALERT_HAND傳送指令與資料至單一從屬元件（即一對一通訊）或多個從屬元件（即一對多廣播）。此外，需求控制器143A亦可經由警示交握控制線ALERT_HAND接收來自從屬元件14B、14C或14D的指令與資料。再者，每一從屬元件14A-14D更包括各自的排程控制器145A-145D。每一排程控制器145A-145D是用以控制警示交握控制線ALERT_HAND以進行eSPI通訊及/或SWDA通訊的排序。此外，從屬元件14A-14D控制警示交握控制線ALERT_HAND的優先順序是由是由第2圖之位址區段選擇接腳18A-18D與位址進入選擇接腳16A-16D所決定。在其他實施例中，可使用其他硬體或是軟體的設定來決定從屬元件14A-14D控制警示交握控制線ALERT_HAND的優先順序。
在一些實施例中，當從屬元件14A與主控元件10進行eSPI通訊時，若從屬元件14A發現主控元件10經由匯流排12所傳送的指令有異常，例如主控元件10在攻擊從屬元件14A來竊取從屬元件14A內部的資料，則從屬元件14A可即時透過警示交握控制線ALERT_HAND進行SWDA通訊，以便對從屬元件14B-14D進行廣播來通知其他從屬元件目前主控元件10的操作有異常。於是，從屬元件14B-14D可避免與操作異常的主控元件10進行eSPI通訊。
第3圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統1之SWDA通訊的排程控制方法的流程圖。第3圖之SWDA通訊的排程控制方法可由匯流排系統1中從屬元件14A-14D之每一排程控制器145A-145D所執行。第4A-4B圖係顯示警示交握控制線ALERT_HAND的示範波形圖，用以說明從屬元件14A-14D根據第3圖之SWDA通訊的排程控制方法來驅動警示交握控制線ALERT_HAND的操作。此外，第4A-4B圖所顯示之時脈信號clk1-clk4與警示交握控制線ALERT_HAND的波形僅是個例子，並非用以限定本發明。
同時參考第3圖與第4A-4B圖，從屬元件14A-14D是使用相同頻率之時脈信號clk1-clk4來作為排程控制器145A-145D的計數依據。在一些實施例中，時脈信號clk1-clk4具有相同的相位。在一些實施例中，時脈信號clk1-clk4具有不同的相位。在一些實施例中，時脈信號clk1-clk4具有相同的頻率，因此時脈信號clk1-clk4具有相同的時間週期，即TP1=TP2=TP3=TP4。在一些實施例中，排程控制器145A-145D是根據時脈信號clk1-clk4的上升邊緣（rising edge）而進行計數。在一些實施例中，排程控制器145A-145D是根據時脈信號clk1-clk4的下降邊緣（falling edge）而進行計數。
當未偵測到警示交握控制線ALERT_HAND被驅動時，排程控制器145-145D會控制從屬元件14A-14D進入待機等待階段（idle wait stage）ST_IdleWait（步驟S302）。在待機等待階段ST_IdleWait中，每一從屬元件14A-14D的排程控制器145A-145D會控制所對應之警示交握接腳Alert_1-Alert_4為輸入模式，以便監看警示交握控制線ALERT_HAND是否被任一從屬元件14A-14D所驅動（步驟S304），例如警示交握控制線ALERT_HAND由高電壓位準改變為低電壓位準。
在步驟S304中，當偵測到警示交握控制線ALERT_HAND未被任一從屬元件14A-14D所驅動時，則每一排程控制器145A-145D會控制從屬元件14A-14D繼續操作在待機等待階段（步驟S302），直到偵測到警示交握控制線ALERT_HAND被驅動（步驟S304）。當偵測到警示交握控制線ALERT_HAND被驅動（例如警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準）時，每一排程控制器145A-145D會控制從屬元件14A-14D進入同步階段ST_Sync（步驟S306）。於是，匯流排系統1的從屬元件14A-14D會同時進入同步階段ST_Sync。
當匯流排系統1進入同步階段ST_Sync（步驟S306）後，有中斷需求的從屬元件會控制其警示交握接腳為輸出模式並輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND超過特定數量的時脈週期（例如驅動3個時脈週期以上），以便讓匯流排系統1的其他從屬元件能分辨出匯流排系統1進入同步階段ST_Sync而非其他階段（例如分發階段ST_Ass）。當警示交握控制線ALERT_HAND被驅動超過3個時脈週期之後，有中斷需求的從屬元件會停止驅動警示交握控制線ALERT_HAND，並控制其警示交握接腳為輸入模式，以監看警示交握控制線ALERT_HAND。同時地，匯流排系統1的其他從屬元件也會偵測到警示交握控制線ALERT_HAND恢復為高電壓位準，於是所有從屬元件同時進入同步結束階段ST_SyncEnd（步驟S308）。
在同步結束階段ST_SyncEnd中，每一排程控制器145A-145D會等待至少一個時脈週期，以確保匯流排系統1的每一從屬元件14A-14D皆完成同步階段ST_Sync，然後排程控制器145A-145D會控制從屬元件14A-14D從同步結束階段ST_SyncEnd進入分發階段ST_Ass（步驟S310）。
進入分發階段ST_Ass之後，每一從屬元件14A-14D的排程控制器145A-145D會判斷是否有SWDA通訊及/或eSPI通訊的中斷需求，以便控制所對應之警示交握接腳Alert_1-Alert_4來驅動警示交握控制線ALERT_HAND（步驟S312）。若不需要驅動警示交握控制線ALERT_HAND（即無中斷需求），則控制所對應的警示交握接腳Alert_1-Alert_4為輸入模式或三態模式（Tri-State）（第3圖的步驟S318）。若從屬元件14A-14D之一者經由所對應之警示交握接腳來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，則判斷該從屬元件是否要進行SWDA通訊（步驟S314）。若該從屬元件僅進行eSPI通訊，則該從屬元件會控制所對應的警示交握接腳為輸入模式或三態模式（第3圖的步驟S318）。若該從屬元件欲與其他從屬元件進行SWDA通訊，則該從屬元件的排程控制器會控制所對應的警示交握接腳，以便控制警示交握控制線ALERT_HAND來進行SWDA通訊（步驟S316）。接著，當偵測到警示交握控制線ALERT_HAND未被驅動（步驟S320）時，則排程控制器145A-145D會控制從屬元件14A-14D再次進入待機等待階段ST_IdleWait（步驟S302）。若偵測到警示交握控制線ALERT_HAND被驅動（步驟S320）時，則流程回到步驟S312。
在第4A-4B圖的分發階段ST_Ass中，從屬元件14A-14D會在每一分發週期（assignment period）AP1-AP4中經由警示交握接腳Alert_1-Alert_4來監看警示交握控制線ALERT_HAND的狀態。此外，每一從屬元件14A-14D具有相同時間週期的分發週期AP1-AP4。在此實施例中，每一分發週期AP1-AP4具有2×4個時脈週期CY1-CY8。此外，每一分發週期AP1-AP4可劃分成4個階段（phase）PH1-PH4，而每一階段包括2個時脈週期。例如，階段PH1包括時脈週期CY1與CY2、階段PH2包括時脈週期CY3與CY4、階段PH3包括時脈週期CY5與CY6，以及階段PH4包括時脈週期CY7與CY8。
在分發階段ST_Ass中，每一從屬元件14A-14D是依據階段PH1-PH4來分別執行相對應之操作。在此實施例中，從屬元件14A是對應於階段PH1、從屬元件14B是對應於階段PH2、從屬元件14C是對應於階段PH3而從屬元件14D是對應於階段PH4。在一些實施例中，從屬元件14A-14D與階段PH1-PH4的對應關係是由第2圖之位址區段選擇接腳18A-18D與位址進入選擇接腳16A-16D所決定。在其他實施例中，可使用其他硬體或是軟體的設定來決定從屬元件14A-14D與階段PH1-PH4的對應關係。
在第4A-4B圖中，從屬元件14A-14D是依據其內部之時脈信號clk1-clk4的上升邊緣來計數分發週期AP1-AP4中的時脈週期CY1-CY8。此外，在分發階段ST_Ass中，當警示交握控制線ALERT_HAND未被驅動時，每一從屬元件14A-14D要與主控元件10進行eSPI通訊或是與從屬元件14B-14D進行SWDA通訊的話，則該從屬元件會在其分發週期之所對應的階段中有權力能驅動警示交握控制線ALERT_HAND。例如，若從屬元件14A要與主控元件10進行eSPI通訊或是與從屬元件14B-14D進行SWDA通訊的話，則從屬元件14A會在分發週期AP1的階段PH1中有權力能驅動警示交握控制線ALERT_HAND。具體而言，當從屬元件14A進行eSPI通訊及/或SWDA通訊時，從屬元件14A的排程控制器145A會在階段PH1中控制警示交握接腳Alert_1為輸出模式並輸出低電壓位準，以便驅動警示交握控制線ALERT_HAND（第3圖的步驟S312），即控制警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。
若從屬元件14A不需進行eSPI通訊或SWDA通訊，則從屬元件14A的排程控制器145A會在階段PH1中控制警示交握接腳Alert_1為輸入模式或三態模式（第3圖的步驟S318），即不驅動警示交握控制線ALERT_HAND。接著，在分發週期AP1的階段PH2-PH4中，從屬元件14A會藉由監看警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，以判斷從屬元件14B-14D是否有中斷需求要進行eSPI通訊及/或SWDA通訊。換言之，在階段PH2-PH4中，從屬元件14A的排程控制器145A會控制警示交握接腳Alert_1為輸入模式。例如，從屬元件14A會在階段PH2經由警示交握接腳Alert_1來監看警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，以判斷從屬元件14B是否有驅動警示交握控制線ALERT_HAND。假如從屬元件14A在階段PH2中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準，則排程控制器145A會判斷從屬元件14B並未驅動警示交握控制線ALERT_HAND。假如從屬元件14A在階段PH2中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準，則排程控制器145A會判斷從屬元件14B有中斷需求要進行eSPI通訊及/或SWDA通訊。
參考第4A圖，相應於中斷需求REQ1，從屬元件14A需要進行SWDA通訊。當從屬元件14A欲與從屬元件14B-14D進行通訊前，會先監看警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，以確定警示交握控制線ALERT_HAND未被從屬元件14B-14D所驅動。接著，在時間點t1，從屬元件14A會控制警示交握接腳Alert_1為輸出模式並在時脈信號clk1的3個時脈週期內輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND，以便通知從屬元件14B-14D進入同步階段ST_Sync。接著，在時間點t2，完成同步階段ST_Sync之後，從屬元件14A會控制警示交握接腳Alert_1為輸入模式，以停止驅動警示交握控制線ALERT_HAND。於是，匯流排系統1的每一從屬元件14A-14D會進入同步結束階段ST_SyncEnd。在一些實施例中，在同步結束階段ST_SyncEnd，每一排程控制器145A-145D會等待至少一個時脈週期，然後排程控制器145A-145D會控制從屬元件14A-14D從同步結束階段ST_SyncEnd進入分發階段ST_Ass。
在第4A圖的分發階段ST_Ass中，從屬元件14A會取得警示交握控制線ALERT_HAND的控制權，以便與主控元件10進行eSPI通訊及/或與其他從屬元件進行SWDA通訊。因此，在時間點t3，警示交握控制線ALERT_HAND會在從屬元件14A之分發週期AP1中的階段PH1變為低電壓位準。於是，從屬元件14A可取得進行SWDA通訊及/或eSPI通訊的權力。接著，從屬元件14D會在分發週期AP4之階段PH1（如箭頭402所顯示）中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，從屬元件14D可得知對應於階段PH1的從屬元件14A要進行SWDA通訊及/或eSPI通訊（例如處理中斷需求）。接著，從屬元件14B會在分發週期AP2之階段PH1（如箭頭404所顯示）中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，從屬元件14B可得知對應於階段PH1的從屬元件14A正在進行SWDA通訊及/或eSPI通訊（例如處理中斷需求）。同時地，從屬元件14C亦會在分發週期AP3之階段PH1（如箭頭406所顯示）中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，從屬元件14C可得知對應於階段PH1的從屬元件14A正在進行SWDA通訊及/或eSPI通訊（例如處理中斷需求）。
在eSPI通訊的一些實施例中，當從屬元件14A與主控元件10正在進行通訊時，從屬元件14A會經由其輸入輸出信號線eSPI_IO1提供事件警示信號ALERT至匯流排12的輸入輸出信號線eSPI_IO，以便傳送事件警示信號ALERT至主控元件10。事件警示信號ALERT是表示從屬元件14A對主控元件10要求通訊的請求信號。當偵測到從屬元件14A驅動警示交握控制線ALERT_HAND時，其他的從屬元件14B-14D如果欲與主控元件10進行通訊，則會將事件訊息進行儲存，以待之後取得警示交握控制線ALERT_HAND的控制權時再與主控元件10通訊。當從屬元件14A與主控元件10進行eSPI通訊時，從屬元件14A會在每一分發週期AP1的階段PH1來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，直到與主控元件10結束eSPI通訊。相似地，當從屬元件14A與其他從屬元件進行SWDA通訊時，從屬元件14A會在每一分發週期AP1的階段PH1來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，直到結束SWDA通訊。在結束eSPI通訊與SWDA通訊之後，從屬元件14A不會在分發週期AP1的階段PH1驅動警示交握控制線ALERT_HAND，於是從屬元件14A-14D會在階段PH1之後進入待機等待階段ST_IdleWait。如先前所描述，在待機等待階段ST_IdleWait中，每一從屬元件14A-14D的排程控制器145A-145D會控制所對應之警示交握接腳Alert_1-Alert_4為輸入模式，以便監看警示交握控制線ALERT_HAND是否被任一從屬元件14A-14D所驅動。
在時間點t4，當從屬元件14A進行SWDA通訊時，從屬元件14A會在分發週期AP1的階段PH2-PH4控制警示交握接腳Alert_1為輸出模式，並經由警示交握控制線ALERT_HAND傳送目標識別Target_ID至每一從屬元件14B-14D，以便通知對應於目標識別Target_ID的從屬元件進行SWDA通訊。此外，對從屬元件14B-14D而言，在所對應的分發週期AP2-AP4的階段PH2-PH4會控制警示交握接腳Alert_2-Alert_4為輸入模式，以便經由警示交握控制線ALERT_HAND得到來自從屬元件14A的目標識別Target_ID。在一些實施例中，來自從屬元件14A的目標識別Target_ID僅包括單一從屬元件的識別ID。在一些實施例中，來自從屬元件14A的目標識別Target_ID包括多個從屬元件的識別ID。在這些實施例中，從屬元件14A為SWDA通訊的主控端或傳輸端，而具有識別ID對應於目標識別Target_ID的從屬元件為SWDA通訊的從屬端或接收端。
在匯流排系統1中，每一從屬元件14A-14D都有個別的識別ID。在一些實施例中，從屬元件14A-14D的識別ID可由位址區段選擇接腳18A-18D與位址進入選擇接腳16A-16D所設定。在一些實施例中，從屬元件14A-14D的識別ID是與從屬元件14A-14D控制警示交握控制線ALERT_HAND的優先順序相關。
對從屬元件14B-14D而言，在所對應的分發週期AP2-AP4的階段PH2-PH4會控制警示交握接腳Alert_2-Alert_4為輸入模式，以便經由警示交握控制線ALERT_HAND得到來自從屬元件14A的目標識別Target_ID。在一些實施例中，來自從屬元件14A的目標識別Target_ID僅包括單一從屬元件的識別ID。在一些實施例中，來自從屬元件14A的目標識別Target_ID包括多個從屬元件的識別ID。
從屬元件14B-14D在得到目標識別Target_ID之後，更判斷從屬元件14A是否要求進行SWDA通訊。例如，若目標識別Target_ID包括從屬元件14B的識別ID，則表示從屬元件14A要與從屬元件14B進行SWDA通訊。若目標識別Target_ID包括其他全部從屬元件14B-14D的識別ID，則表示從屬元件14A要對其他從屬元件14B-14D進行廣播。
接著，在時間點t5，從屬元件14A會在分發週期AP1中的階段PH1將警示交握控制線ALERT_HAND變為低電壓位準。於是，從屬元件14A可繼續取得進行SWDA通訊及/或eSPI通訊的權力。接著，在時間點t6，從屬元件14A會在分發週期AP1的階段PH2-PH4控制警示交握接腳Alert_1為輸出模式，並經由警示交握控制線ALERT_HAND傳送指令COM。於是，經由警示交握控制線ALERT_HAND接收到來自從屬元件14A的指令COM之後，具有識別ID對應於目標識別Target_ID的從屬元件會相應於指令COM執行後續操作。在一些實施例中，指令COM包括讀取指令、寫入（編程）指令及設定指令等。
參考第4B圖，接著，在時間點t7，從屬元件14A會在分發週期AP1中的階段PH1將警示交握控制線ALERT_HAND變為低電壓位準。於是，從屬元件14A可繼續取得進行SWDA通訊及/或eSPI通訊的權力。接著，從時間點t8開始，從屬元件14A以及具有識別ID對應於目標識別Target_ID的從屬元件會在分發週期中的階段PH2-PH4控制其警示交握接腳，以便透過警示交握控制線ALERT_HAND執行指令COM。
在一些實施例中，假設指令COM是寫入指令，且目標識別Target_ID包括從屬元件14B-14D的識別ID。在這樣的實施例中，從屬元件14A會在分發週期AP1中的階段PH2-PH4控制警示交握接腳Alert_1為輸出模式，以便經由警示交握控制線ALERT_HAND傳送資料SWDA_DATA。同時地，相應於來自從屬元件14A的指令COM，從屬元件14B-14D會分別在分發週期AP2-AP4中的階段PH2-PH4控制警示交握接腳Alert_2- Alert_4為輸入模式，以便經由警示交握控制線ALERT_HAND接收來自從屬元件14A的資料SWDA_DATA。接著，從屬元件14B-14D會將接收到的資料SWDA_DATA進行儲存或執行後續操作。在一些實施例中，若指令COM是設定指令，則從屬元件14B-14D會根據資料SWDA_DATA進行相對應的設定。
在一些實施例中，假設指令COM是讀取指令，且目標識別Target_ID包括從屬元件14B的識別ID。在這樣的實施例中，相應於指令COM，從屬元件14B會在分發週期AP2中的階段PH2-PH4控制警示交握接腳Alert_2為輸出模式，以便經由警示交握控制線ALERT_HAND傳送資料SWDA_DATA給從屬元件14A。此外，從屬元件14A會在分發週期AP1中的階段PH2-PH4控制警示交握接腳Alert_1為輸入模式，以便經由警示交握控制線ALERT_HAND接收來自從屬元件14B的資料SWDA_DATA。接著，從屬元件14A會將接收到的資料SWDA_DATA進行儲存或執行後續操作。
在匯流排系統1中，相應於指令COM，每一從屬元件14A-14D可控制所對應的警示交握接腳Alert_1-Alert_4為輸入模式或輸出模式，以便接收或傳送資料SWDA_DATA來執行SWDA通訊。接著，從屬元件14A會在每一分發週期AP1的階段PH1來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，直到結束SWDA通訊。
在時間點t9，從屬元件14D會在分發週期AP4之階段PH1中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND改變為高電壓位準。於是，從屬元件14D可得知從屬元件14A已結束SWDA通訊。接著，在時間點t10，從屬元件14B與14C會分別在分發週期AP2與AP3之階段PH1中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND改變為高電壓位準。於是，從屬元件14B與14C可得知從屬元件14A已結束SWDA通訊。接著，排程控制器145B-145D會控制從屬元件14B-14D進入待機等待階段ST_IdleWait。換言之，在結束SWDA通訊及/或eSPI通訊之後，從屬元件14A不會在分發週期AP1的階段PH1驅動警示交握控制線ALERT_HAND，於是從屬元件14A-14D會在階段PH1之後進入待機等待階段ST_IdleWait。如先前所描述，在待機等待階段ST_IdleWait中，每一從屬元件14A-14D的排程控制器145A-145D會控制所對應之警示交握接腳Alert_1-Alert_4為輸入模式，以便監看警示交握控制線ALERT_HAND是否被任一從屬元件14A-14D所驅動。
在時間點t11，當從屬元件14B也有中斷需求REQ2時，從屬元件14B會控制警示交握接腳Alert_2為輸出模式並在時脈信號clk2的3個時脈週期內輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND，以便通知從屬元件14A與14C-14D進入同步階段ST_Sync。接著，匯流排系統1會依序進入同步結束階段ST_SyncEnd以及分發階段ST_Ass。如先前所描述，在分發階段ST_Ass中，從屬元件14B會在分發週期AP2的階段PH2中控制警示交握接腳Alert_2為輸出模式並輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND，並進行SWDA通訊及/或eSPI通訊。
在一些實施例中，匯流排系統1透過警示交握控制線ALERT_HAND進行SWDA通訊時所傳輸的信號（例如目標識別Target_ID、指令COM與資料SWDA_DATA等）會維持兩個時脈週期，以避免從屬元件14A-14D的時脈信號clk1-clk4之間的相位差會造成從屬元件14A-14D之間發生資料取樣錯誤的情況。
在本發明實施例中，SWDA通訊在警示交握控制線ALERT_HAND上所傳輸的信號及/或封包僅是個例子。在其他實施例中，從屬元件14A-14D可以在警示交握控制線ALERT_HAND上傳送任何協定的信號及封包，例如I2C、UART、SPI等串列通訊協定。
第5A-5B圖係顯示警示交握控制線ALERT_HAND的示範波形圖，用以說明從屬元件14A-14D根據第3圖之排程控制方法來驅動警示交握控制線ALERT_HAND的操作。此外，第5A-5B圖所顯示之時脈信號clk1-clk4與警示交握控制線ALERT_HAND的波形僅是個例子，並非用以限定本發明。
相應於中斷需求REQ2，從屬元件14B需要進行eSPI通訊及SWDA通訊。當從屬元件14B欲進行eSPI通訊及SWDA通訊前，會先監看警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，以確定警示交握控制線ALERT_HAND未被從屬元件14A與14C-14D所驅動。接著，在時間點t21，從屬元件14B會控制警示交握接腳Alert_2為輸出模式並在時脈信號clk1的3個時脈週期內輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND，以便通知從屬元件14A及從屬元件14C-14D進入同步階段ST_Sync。在時間點t22，完成同步階段ST_Sync之後，從屬元件14B會控制警示交握接腳Alert_2為輸入模式，以停止驅動警示交握控制線ALERT_HAND。於是，匯流排系統1的每一從屬元件14A-14D會進入同步結束階段ST_SyncEnd。在一些實施例中，在同步結束階段ST_SyncEnd，每一排程控制器145A-145D會等待至少一個時脈週期，然後排程控制器145A-145D會控制從屬元件14A-14D從同步結束階段ST_SyncEnd進入分發階段ST_Ass。
在分發階段ST_Ass中，從屬元件14B會取得警示交握控制線ALERT_HAND的控制權，以便與主控元件10進行eSPI通訊及SWDA通訊。因此，在時間點t23，警示交握控制線ALERT_HAND會在從屬元件14B之分發週期AP2中的階段PH2變為低電壓位準。於是，從屬元件14B可取得進行SWDA通訊及/或eSPI通訊的權力。同時地，從屬元件14B會經由其輸入輸出信號線eSPI_IO2和主控元件10進行通訊。在此分發週期AP2中，從屬元件14B僅進行eSPI通訊。因此，從屬元件14B在階段PH3與PH4不會驅動警示交握控制線ALERT_HAND。接著，由於從屬元件14B仍有進行eSPI通訊以及SWDA通訊的需求，從屬元件14B會在每一分發週期AP2的階段PH2來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，直到完成eSPI通訊以及SWDA通訊。例如，在第5B圖的時間點t24，雖然從屬元件14B已完成eSPI通訊，然而SWDA通訊尚未完成，因此從屬元件14B會在分發週期AP2中的階段PH2控制警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準，以便繼續進行SWDA通訊。
第6圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統1A之連接配置圖。如先前所描述，匯流排12為eSPI匯流排。主控元件10是經由匯流排12而電性連接於從屬元件14A-14N。此外，主控元件10是以一對一機制與從屬元件14A-14N進行eSPI通訊，而從屬元件14A-14N是根據仲裁機制與主控元件10進行通訊。值得注意的是，從屬元件14A-14N的數量僅是個例子，並非用以限定本發明。
如先前所描述，從屬元件14A-14N的警示交握接腳是彼此電性連接至警示交握控制線ALERT_HAND。在一些實施例中，警示交握控制線ALERT_HAND是經由上拉電阻（未顯示）而電性連接至電源VDD。在一些實施例中，警示交握控制線ALERT_HAND是經由下拉電阻（未顯示）而電性連接至接地端GND。
在一些實施例中，匯流排系統1A中任一從屬元件14A-14N可以將非即時且重要的資料儲存在其他從屬元件內，以分散匯流排系統1A被攻擊時，資料被竊取的風險。例如，從屬元件14A可以將部分的重要資料（例如加密/解密的金鑰等）儲存在其他從屬元件14B-14N。等到需要這些資料時，從屬元件14A可透過警示交握控制線ALERT_HAND進行SWDA通訊跟從屬元件14B-14N索取。此外，SWDA通訊可以支援加密過的資料傳輸，以避免警示交握控制線ALERT_HAND上的信號與封包在傳輸過程被竊取的風險。
在一些實施例中，匯流排系統1A中任一從屬元件14A-14N在忙碌時，該從屬元件可透過SWDA通訊將待處理的資料提供給其他閒置的從屬元件使其他從屬元件分擔一部分的運算，以便提高匯流排系統1A的系統效率。例如，當從屬元件14A忙碌時，從屬元件14A可透過SWDA通訊將待處理的資料提供給從屬元件14B-14N，以便分擔運算。當從屬元件14B-14N運算完成後，會將已處理的資料傳送回從屬元件14A或是執行所對應的操作。
在匯流排系統1A中，從屬元件14A-14N更經由警示交握控制線ALERT_HAND電性連接至週邊元件15A-15M。在一些實施例中，週邊元件15A-15M為風扇，用以對匯流排系統1A進行散熱。例如，當從屬元件14A忙碌時，從屬元件14A可透過SWDA通訊來通知閒置（或待機）的從屬元件14B-14N之一者對風扇15A-15M進行控制。於是，閒置的從屬元件便可使用分時多工的方式透過警示交握控制線ALERT_HAND來依序對每一風扇15A-15M進行控制。換言之，在匯流排系統1A中，從屬元件14A-14N之任一者可透過警示交握控制線ALERT_HAND來控制每一週邊元件15A-15M。在一些實施例中，從屬元件14A-14N的數量可以不同於週邊元件15A-15M的數量。
第7圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統1B之連接配置圖。第7圖的匯流排系統1B具有相似於第6圖之匯流排系統1A的配置，而匯流排系統1B與匯流排系統1A之間的差異在於匯流排系統1B的每一週邊元件15A-15N是由個別的從屬元件14A-14N所控制。在一些實施例中，從屬元件14A-14N的數量可以相同於週邊元件15A-15N的數量。
在匯流排系統1B中，主控元件10是以一對一機制與從屬元件14A-14N進行eSPI通訊。因此，主控元件10無法同時地透過匯流排12對從屬元件14A-14N下指令。透過警示交握控制線ALERT_HAND來進行SWDA通訊，可將來自主控元件10的指令傳送給其他從屬元件，例如一對多廣播。於是，可節省主控元件10需要透過匯流排12個別地與從屬元件14A-14N進行eSPI通訊的時間。例如，當主控元件10要關閉週邊元件15A-15N時，從屬元件14A在收到將週邊元件15A-15N關閉的指令之後，可關閉週邊元件15A並即刻透過SWDA通訊通知從屬元件14B-14N，以便關閉週邊元件15B-15N。
在一些實施例中，當從屬元件14A經由匯流排12接收到來自主控元件10的特定指令時，從屬元件14A可透過SWDA通訊先通知從屬元件14B，讓從屬元件14B預先進行相關程序。因此，當從屬元件14B經由匯流排12接收到來自主控元件10的該特定指令時，從屬元件14B可立即執行對應於該特定指令的操作並繼續透過SWDA通訊通知從屬元件14C，以此類推，例如中央處理器的分支預測概念的操作。於是，藉由SWDA通訊可預先通知其他從屬元件，以提升匯流排系統1B的效能。
根據本發明實施例，匯流排系統1中的每一從屬元件可以透過警示交握控制線ALERT_HAND來進行SWDA通訊。相較於傳統的匯流排系統，匯流排系統1、1A與1B的從屬元件不需要額外的接腳便可進行SWDA通訊。此外，從屬元件在與主控元件進行eSPI通訊時，該從屬元件是使用警示交握控制線ALERT_HAND的空窗期來進行SWDA通訊，因此可增加匯流排系統1、1A與1B在排程上的效率與彈性。
雖然本發明已以較佳實施例發明如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中包括通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1, 1A, 1B:匯流排系統 10:主控元件 12:匯流排 14A-14N:從屬元件 143A-143D:需求控制器 145A-145D:排程控制器 15A-15N:週邊元件 16A-16D:位址進入選擇接腳 18A-18D:位址區段選擇接腳 20:處理模組 22:記憶體 Alert_1-Alert_4:警示交握接腳 ALERT_HAND:警示交握控制線 AP1-AP4:分發週期 clk1-clk4:時脈信號 eSPI_CLK:時脈信號 CY1-CY8:時脈週期 COM:指令 eSPI_CS:晶片選擇信號線 eSPI_IO, eSPI_IO2:輸入輸出信號線 eSPI_RST:重置信號線 GND:接地端 PH1-PH4:階段 R:上拉電阻 REQ1, REQ2:中斷需求 S302-S320:步驟 ST_Ass:分發階段 ST_IdleWait:待機等候階段 ST_Sync:同步階段 ST_SyncEnd:同步結束階段 SWDA_DATA:資料 Target_ID:目標識別 TP1- TP4:時間週期 t1-t11, t21-t24:時間點 VDD:電源
第1圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統。 第2圖係顯示根據本發明一些實施例所述之第1圖之匯流排系統之連接配置圖。 第3圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統之單線資料存取（SWDA）通訊的排程控制方法的流程圖。 第4A-4B圖係顯示警示交握控制線ALERT_HAND的示範波形圖，用以說明從屬元件根據第3圖之SWDA通訊的排程控制方法來驅動警示交握控制線ALERT_HAND的操作。 第5A-5B圖係顯示警示交握控制線ALERT_HAND的示範波形圖，用以說明從屬元件根據第3圖之排程控制方法來驅動警示交握控制線ALERT_HAND的操作。 第6圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統之連接配置圖。 第7圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統之連接配置圖。
1:匯流排系統
10:主控元件
12:匯流排
14A-14D:從屬元件
20:處理模組
22:記憶體

Claims (10)

  1. 一種匯流排系統，包括：一主控元件；一增強序列週邊設備介面匯流排；以及複數從屬元件，經由該增強序列週邊設備介面匯流排電性連接於該主控元件；其中每一該從屬元件具有一警示交握接腳，以及該等從屬元件的該等警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起；其中當該警示交握控制線為一第一電壓位準且該等從屬元件之一第一從屬元件欲與其他該從屬元件進行通訊時，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準，以使該等從屬元件進入一同步階段；其中在上述同步階段之後，在一分發階段之每一分發週期的複數階段中對應於該第一從屬元件的一第一階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為該第二電壓位準，以及在每一該分發週期中除了該第一階段之外的該等階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線與其他該從屬元件進行通訊，以便經由該警示交握控制線傳送指令或資料至其他該從屬元件。
  2. 如請求項1之匯流排系統，其中在該分發階段之一第一分發週期中除了該第一階段之外的該等階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線傳送一目標識別至其他該從屬元件，以便與對應於該目標識別之該等從屬元件之一第二從屬元件進行通訊。
  3. 如請求項2之匯流排系統，其中在該分發階段之一第二分發週期中除了該第一階段之外的該等階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線傳送一第一指令至該第二從屬元件，其中上述第一分發週期在上述第二分發週期以及上述同步階段之間。
  4. 如請求項2之匯流排系統，其中當其他該從屬元件在每一該分發週期中之該第一階段中偵測到該警示交握控制線為上述第二電壓位準時，其他該從屬元件更根據該目標識別判斷是否與該第一從屬元件進行通訊。
  5. 如請求項3之匯流排系統，其中相應於上述第一指令，該第二從屬元件經由上述警示交握控制線接收並儲存來自該第一從屬元件的該資料，其中所接收的該資料包括金鑰或待運算的資料。
  6. 如請求項5之匯流排系統，其中該第二從屬元件根據所接收的該資料或該第一指令判斷是否與該主控元件進行通訊。
  7. 如請求項1之匯流排系統，更包括：複數週邊元件，經由該警示交握控制線電性連接於該等從屬元件，其中在每一該分發週期中除了該第一階段之外的該等階段內，該第一從屬元件是經由該警示交握控制線控制該等週邊元件。
  8. 如請求項1之匯流排系統，更包括：複數週邊元件，其中每一該週邊元件是電性連接於個別的該從屬元件；其中在每一該分發週期中除了該第一階段之外的該等階段內，該第一從屬元件是經由該警示交握控制線與其他該從屬元件進行通訊，以便控制其他該等週邊元件。
  9. 如請求項1之匯流排系統，其中在每一該分發週期中除了該第一階段之外的該等階段內，該第一從屬元件更經由該增強序列週邊設備介面匯流排與該主控元件進行通訊，以便得到來自該主控元件的一第二指令，並經由該警示交握控制線提供對應於該第二指令的一第三指令至其他該從屬元件。
  10. 一種匯流排系統，包括：一主控元件；一增強序列週邊設備介面匯流排；以及複數從屬元件，經由該增強序列週邊設備介面匯流排電性連接於該主控元件；其中每一該從屬元件具有一警示交握接腳，以及該等從屬元件的該警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起；其中當該警示交握控制線為一第一電壓位準且該等從屬元件之一第一從屬元件欲與該主控元件經由該增強序列週邊設備介面匯流排進行通訊時，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準，以使該等從屬元件進入一同步階段；其中在該同步階段之後，除了該第一從屬元件之外的其他該從屬元件是在一分發階段之每一分發週期之複數階段中除了對應於該第一從屬元件之一第一階段之外的其他該等階段內，偵測該警示交握控制線，以判斷是否通過該警示交握控制線接收來自該第一從屬元件的指令或資料。
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