一种多芯架构的数据和资源共享方法技术

本发明专利技术公开了一种多芯架构的数据和资源共享方法，通过HXM(Hardware eXternal Memory)硬件模块，来控制多个芯片之间的数据交互，采取存储器映射机制，将多颗微控制器的数据空间划分为对应区域，由1颗主控制器、多颗从控制器组成，并可通过地址总线直接访问的方式，提升访问效率，便于软件移植扩展；通过串行总线(比如SPI、I2C、UART等)将多颗微控制器进行互联，尤其是SPI总线的实现，配合HXM模块定义的Req和Ack信号，进行握手请求信号和响应信号，减少传统存储器并行总线庞大的地址和数据线占用过多的IO管脚资源。线占用过多的IO管脚资源。线占用过多的IO管脚资源。

【技术实现步骤摘要】
一种多芯架构的数据和资源共享方法


[0001]本专利技术属于数据共享的
，尤其涉及一种多芯架构的数据和资源共享方法。

技术介绍

[0002]随着物联网和车联网的迅速发展，数据的处理量和算力的要求变得越来越高，微处理器处理的外设资源有时也会变得非常复杂。特别是在一些产品升级换代过程中，往往因为某些资源不够用，导致设计上推翻重来的囧境。
[0003]微控制器在嵌入式系统中扮演着核心角色，整个系统的控制逻辑，运算能力，数据吞吐率，实时响应等都和微控制器的资源和算力相关。目前微控制器的设计和定义，比不上应用处理器那么高的主频和丰富资源，因此实际应用中经常遇到所选用的微控制器资源不够用的情况，比如SRAM不够、IO数不够、某些外设口数量不够等等。而不同厂商设计的微控制器使用方式上不尽相同，包括处理器架构、寄存器定义、以及功能上都有很大的差异性，导致嵌入式开发者在跨平台、或者跨芯片系列开始时，往往需要重投来过，增加了很大工作量，同时也会带来项目的风险及不确定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种多芯架构的数据和资源共享方法，解决在复杂的嵌入式系统中，因单颗微控制器的运算能力达不到应用需求，或者单颗微控制器的IO管脚数量、外设接口数量不够用，以及单颗微控制器的存储资源受限时，可让嵌入式开发者在相同平台下开发的系统，轻松扩展数据空间和资源，适应更复杂的应用场景。
[0005]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种多芯架构的数据和资源共享方法，包括：
[0007]通过HXM模块实现不同芯片之间的数据共享：
[0008]在主芯片中配置主HXM模块，在从芯片中配置从HXM模块；
[0009]主芯片中的CPU及DMA通过主HXM模块直接访问从芯片中的SRAM及外设寄存器，实现主芯片的SRAM资源和外设资源的扩展；
[0010]从HXM模块默认处于空闲状态，当主HXM模块发起读写请求时，从HXM模块进入Cmd状态，接收主芯片的读写指令，判定当前操作是读操作还是写操作；从HXM模块转而进入地址检查状态，接收主芯片发起的地址，并与预存状态表中的地址区域进行权限匹配，若被访问区域处于非Lock_S状态，则从HXM模块进入Data状态，否则从HXM模块进入Hold状态；Data状态时，若是读操作，则通过总线进行数据准备和发送；若是写操作，则通过总线接收数据存放至目标区域；持续进行数据的接收和发送，直到主HXM模块撤销请求信号。
[0011]根据本专利技术一实施例，所述HXM模块包括寄存器模块、地址转换模块、权限管理模块、状态机模块、总线接口模块及通信接口模块；
[0012]所述寄存器模块用于定义HXM模块的功能及参数配置；
[0013]所述地址转换模块用于地址映射及片选控制；
[0014]所述权限管理模块用于数据共享区域的访问冲突处理；
[0015]所述状态机模块用于HXM模块的工作调度；
[0016]所述总线接口模块用于对芯片内的数据通信；
[0017]所述通信接口模块用于对外部芯片的数据通信。
[0018]根据本专利技术一实施例，所述地址转换模块包括Region区、SPI区及I2C区；
[0019]所述Region区用于存储主芯片访问从芯片的地址空间；
[0020]所述SPI区用于存储所述Region区的地址空间对应的SPI片选信号；
[0021]所述I2C区用于存储不同从芯片地址空间所对应的设备地址；
[0022]所述从芯片的地址、SPI片选信号及设备地址通过所述寄存器模块配置；
[0023]当主芯片通过总线接口模块向从芯片发起一次访问时，地址转换模块根据访问地址对Region区域的从芯片地址进行匹配，匹配成功后，相应的SPI片选信号被选中。
[0024]根据本专利技术一实施例，所述权限管理模块中预存状态表，所述状态表包括地址、长度、控制及访问权限字段；
[0025]其中，地址和长度表示权限管理区域的起始地址及长度；
[0026]所述访问权限包括正在被访问状态、未被访问状态，所述访问权限的转变受主芯片发起的Req信号控制，还受从芯片发起的Take信号控制。
[0027]根据本专利技术一实施例，所述访问权限的转变以状态机的形式实现，所述状态机包括Free、Lock_M、Lock_S三个状态；
[0028]若当前区域的访问权限为Free状态，当主芯片发起的Req请求被从芯片响应时，Free状态进入Lock_M状态，表示此时当前区域被主芯片锁定，同时Busy信号输出1表示处于忙状态；
[0029]当从芯片的处理器发起Take锁定请求时，Free状态进入Lock_S状态，表示此时当前区域被从芯片锁定，同时Status信号输出1表示处于忙状态；
[0030]其它情况下Free状态保持不变。
[0031]根据本专利技术一实施例，若当前区域的访问权限为Lock_M状态，此时主芯片的Req请求被撤销，当前区域从Lock_M状态进入Free状态；
[0032]若当前区域的访问权限为Lock_S状态，此时从芯片发起释放请求，当前区域从Lock_S状态进入Free状态。
[0033]根据本专利技术一实施例，从芯片支持一步锁和两步锁；
[0034]所述一步锁是指向指定寄存器发起读操作，硬件触发Take＝1信号，同时Status信号返回Lock_S状态；
[0035]所述两步锁是指向Lock/Free寄存器写1操作，硬件触发Take＝1信号，再向Lock/Free寄存器发起读操作，Status信号返回Lock_S状态。
[0036]根据本专利技术一实施例，当主芯片通过总线发起读写操作时，主HXM模块从空闲状态进入地址映射状态；若目标地址与预存地址中的区域匹配，则Req信号置1并进入Cmd状态，否则Req信号置0的同时返回空闲状态；
[0037]Cmd状态时，主HXM模块根据读写操作发起响应的读写指令，进行Addr状态；
[0038]Addr状态根据从芯片给出的Ack信号，切换主HXM模块进入Data状态或Hold状态；
当从芯片的目标区域处于空闲状态，则主HXM模块进入Data状态；否则，主HXM模块进入Hold状态。
[0039]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0040]1)本专利技术一实施例中的多芯架构的数据和资源共享方法，通过HXM(Hardware eXternal Memory)硬件模块，来控制多个芯片之间的数据交互，采取存储器映射机制，将多颗微控制器的数据空间划分为对应区域，由1颗主控制器、多颗从控制器组成，并可通过地址总线直接访问的方式，提升访问效率，便于软件移植扩展；通过串行总线(比如SPI、I2C、UART等)将多颗微控制器进行互联，尤其是SPI总线的实现，配合HXM模块定义的Req和Ack信号，进行握手请求信号和响应信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多芯架构的数据和资源共享方法，其特征在于，包括：通过HXM模块实现不同芯片之间的数据共享：在主芯片中配置主HXM模块，在从芯片中配置从HXM模块；主芯片中的CPU及DMA通过主HXM模块直接访问从芯片中的SRAM及外设寄存器，实现主芯片的SRAM资源和外设资源的扩展；从HXM模块默认处于空闲状态，当主HXM模块发起读写请求时，从HXM模块进入Cmd状态，接收主芯片的读写指令，判定当前操作是读操作还是写操作；从HXM模块转而进入地址检查状态，接收主芯片发起的地址，并与预存状态表中的地址区域进行权限匹配，若被访问区域处于非Lock_S状态，则从HXM模块进入Data状态，否则从HXM模块进入Hold状态；Data状态时，若是读操作，则通过总线进行数据准备和发送；若是写操作，则通过总线接收数据存放至目标区域；持续进行数据的接收和发送，直到主HXM模块撤销请求信号。2.如权利要求1所述的多芯架构的数据和资源共享方法，其特征在于，所述HXM模块包括寄存器模块、地址转换模块、权限管理模块、状态机模块、总线接口模块及通信接口模块；所述寄存器模块用于定义HXM模块的功能及参数配置；所述地址转换模块用于地址映射及片选控制；所述权限管理模块用于数据共享区域的访问冲突处理；所述状态机模块用于HXM模块的工作调度；所述总线接口模块用于对芯片内的数据通信；所述通信接口模块用于对外部芯片的数据通信。3.如权利要求2所述的多芯架构的数据和资源共享方法，其特征在于，所述地址转换模块包括Region区、SPI区及I2C区；所述Region区用于存储主芯片访问从芯片的地址空间；所述SPI区用于存储所述Region区的地址空间对应的SPI片选信号；所述I2C区用于存储不同从芯片地址空间所对应的设备地址；所述从芯片的地址、SPI片选信号及设备地址通过所述寄存器模块配置；当主芯片通过总线接口模块向从芯片发起一次访问时，地址转换模块根据访问地址对Region区域的从芯片地址进行匹配，匹配成功后，相应的SPI片选信号被选中。4.如权利要求2所述的多芯架构的数据和资源共享方法，其特征在于，所述权限管理模块中预存状态表，所述状态表包括地址、长度、控制及访问权限字段；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭永伟，周玉洁，王大永，
申请(专利权)人：上海爱信诺航芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：