低功耗芯片間串行媒體總線SLIMbus

低功耗芯片間串行媒體總線SLIMbus低功耗芯片間串行媒體總線SLIMbusTM是基帶或移動(dòng)終端應(yīng)用處理器與外設(shè)部件間的標(biāo)SLIMbus規(guī)范是MIPIMIPIMIPI聯(lián)盟致系。開(kāi)發(fā)SLIMbus總線的動(dòng)力來(lái)自于移動(dòng)終端和其他便攜式娛樂(lè)設(shè)備對(duì)多媒體功能不斷增長(zhǎng)的需求，以及驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量數(shù)字音頻發(fā)展的產(chǎn)量增長(zhǎng)和產(chǎn)品差異化。SLIMbus的主要特點(diǎn)SLIMbus典型的特點(diǎn)為：支持音頻、數(shù)據(jù)、總線和單條總線上的設(shè)備控制器；減少引總線地址局限于現(xiàn)有的數(shù)字音頻接口，如I2S和PCM（持一個(gè)或兩個(gè)數(shù)字音頻信道）?？偩€取消了控制總線，如：I2CSPIicroWireTMUART或數(shù)字音頻部件上的GPIO引腳。另外，也減少（或消除）了其他類型的移動(dòng)終端低帶寬部件上這些總線結(jié)構(gòu)中的控制總線。SLIMbus總線采用如下機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信：同步雙向通信、靈活的TDM框架結(jié)構(gòu)、總線仲裁機(jī)制和消息結(jié)構(gòu)，這些機(jī)制共同建立起SLIMbus設(shè)備間靈活、穩(wěn)固的數(shù)據(jù)連接。盡管SLIMbus總線對(duì)常速率媒體流的傳輸做了優(yōu)化，但它仍可以傳輸各種異步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。SLIMbus總線的物理層介紹從物理意義上來(lái)說(shuō)，SLIMbus總線包括兩個(gè)終端以及連接多個(gè)SLIMbus總線設(shè)備的數(shù)據(jù)線（DATA）和時(shí)鐘線（CLK）。SLIMbus總線使用多支路總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有總線信號(hào)對(duì)總線上的所有設(shè)備都是相大大減少了設(shè)備間互相連接的連線數(shù)目，同時(shí)允許將各種各樣的設(shè)備連接到總線上。多支路連接要求在任意一個(gè)給定時(shí)刻SLIMbus總線設(shè)備需通過(guò)仲裁程序訪問(wèn)總線。SLIMbus(TDM)SLIMbus總線支持設(shè)備間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信及一臺(tái)設(shè)備向其他設(shè)備發(fā)起的廣播式通信。SLIMbus總線不是為提高熱插拔容量而設(shè)計(jì)的，其目的是要在如移動(dòng)電話等單個(gè)客戶終端內(nèi)完成通信。然而，根據(jù)SLIMbus總線規(guī)范中適當(dāng)協(xié)議而產(chǎn)生的系統(tǒng)使用需求，SLIMbus總線設(shè)備允許動(dòng)態(tài)的“掉線”和“重新接入”總線。SLIMbus總線設(shè)備和設(shè)備類SLIMbus總線設(shè)備是系統(tǒng)功能的邏輯實(shí)現(xiàn)。SLIMbus總線設(shè)備被劃分為許多設(shè)持傳輸?shù)男枨?，即：端口?shù)目、需要的設(shè)備屬性、定向性及這些端口所支持的傳輸協(xié)議。在第一版SLIMbus總線規(guī)范中，定義了四類SLIMbus總線設(shè)備：管理類、設(shè)計(jì)類、接口類和通用類。這些設(shè)備類可以完成要設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的SLIMbus總線系統(tǒng)而無(wú)需添加其他設(shè)備代碼將會(huì)由MIPI聯(lián)盟分配。管理類設(shè)備：管理類設(shè)備負(fù)責(zé)引導(dǎo)SLIMbus總線，并且完成總線管理功能（部件和設(shè)備列表、總線配置動(dòng)態(tài)信道分配）。(CLK)SLIMbus總線部件傳遞時(shí)鐘信號(hào)，為了建立總線和通信的最高水平的TDM信道(傳送到其他SLIMbus總線設(shè)備，以便于建立異步通信。也可以使用用于音頻模擬轉(zhuǎn)換的高質(zhì)量時(shí)鐘，使系統(tǒng)內(nèi)不需要產(chǎn)生附加時(shí)鐘。備。音頻轉(zhuǎn)換為模擬音頻(ADV)。為了使用功能型SLIMbusSLIMbusLA）(IE和VE)(P)流。IE和VE元素有效替換了諸如I2CSPI傳統(tǒng)控制接口需要的注冊(cè)表。設(shè)備地址：SLIMbus48位枚舉型地址來(lái)識(shí)別設(shè)備，這些設(shè)備可以在總線上宣布它們的存在。每一設(shè)備都有一個(gè)EA地址，它包括制造序號(hào)ID、產(chǎn)品代碼、設(shè)備索引及設(shè)備實(shí)例值。制造序號(hào)ID代碼由MIPI聯(lián)盟提供，唯一識(shí)別制造的設(shè)備，就像PCI代碼適用于將統(tǒng)一型號(hào)或類別的多重設(shè)備連接到總線上的情況。端口：端口設(shè)備提供設(shè)備之間的數(shù)據(jù)連接信道，某一特定設(shè)備最多可以有64個(gè)端口。（資源）的傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)寬度等。例如，MEMS移動(dòng)電話的端口屬性可能是只輸出、異步傳輸協(xié)議、16位數(shù)據(jù)寬度。傳輸?shù)臏?zhǔn)備。SLIMbus總線部件SLIMbus總線部件包括兩個(gè)或多個(gè)SLIMbus總線設(shè)備。一個(gè)SLIMbus總線部件必須含有一個(gè)SLIMbus總線接口設(shè)備。此外，可以含有一個(gè)或多個(gè)其他類型的SLIMbus總線設(shè)備。1給出了一個(gè)復(fù)雜的SLIMbus總線。數(shù)據(jù)和控制信息由設(shè)備發(fā)出后首先使用消息協(xié)(DATA)和時(shí)鐘線上的電信號(hào)。圖1復(fù)雜的SLIMbus總線部件湊成為數(shù)據(jù)和控制流。這些數(shù)據(jù)和控制流轉(zhuǎn)而被相應(yīng)協(xié)議解碼并送給部件中適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。SLIMbus總線系統(tǒng)圖2給出了一個(gè)可能的SLIMbus總線系統(tǒng)示例。所有的部件互不相同。需要注意，左上側(cè)的SLIMbus總線部件含有幀設(shè)備，因此，這一部件的CLK信號(hào)是雙向的。圖2SLIMbus總線系統(tǒng)的一個(gè)示例左上側(cè)的SLIMbus總線部件也含有管理設(shè)備，但不需要管理設(shè)備和幀設(shè)備在同一個(gè)SLIMbus總線部件中。左上側(cè)的SLIMbus建立移動(dòng)終端。SLIMbus總線模式和操作介紹SLIMbus總線系統(tǒng)模式包括使用共享數(shù)據(jù)線和共同時(shí)鐘信號(hào)互相通信的一系列usSLIMbus總線數(shù)據(jù)線上的信息被分配成控制空間信道和數(shù)據(jù)空間信道。允許動(dòng)態(tài)地自動(dòng)調(diào)整其占用的SLIMbus100%。數(shù)據(jù)空間信道有時(shí)會(huì)用于傳輸應(yīng)用相關(guān)的特定信息，如同步、接近同步和異步數(shù)據(jù)流。（設(shè)備間通信）建立（廣播式通信）。)導(dǎo)信道、消息信道。每一種都有不同的目的。組幀信道在特定幀的兩個(gè)時(shí)隙中傳輸幀同步符號(hào)和幀信息引導(dǎo)信道在超幀的第一個(gè)和第二個(gè)子幀的一個(gè)時(shí)隙中傳輸息的同步提供必要信息。其不能進(jìn)行流控制，信道的寬度是固定的。過(guò)已知符號(hào)實(shí)現(xiàn)流控制，信道寬度可以通過(guò)編程調(diào)整。數(shù)據(jù)信道：沒(méi)有分配給控制空間的任何SLIMbus總線帶寬可以分配給數(shù)據(jù)空間（據(jù)信道256個(gè)數(shù)據(jù)信道。數(shù)據(jù)信道是按固定時(shí)間間隔重復(fù)的由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙構(gòu)成的連續(xù)時(shí)隙流關(guān)，數(shù)據(jù)信道可以視為擁有自己已經(jīng)獲得和可能獲得的帶寬的虛擬總線。處于激活狀態(tài)的管理設(shè)備初始化一個(gè)數(shù)據(jù)信道后據(jù)信道的設(shè)備。數(shù)據(jù)信道還可由參數(shù)來(lái)定義。圖3顯示了SLIMbus總線系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)。3SLIMbus總線參考模式存。SLIMbus總線并非直接支持各種數(shù)據(jù)格式，而是采用一組常用傳輸協(xié)議（包括用戶定義的傳輸協(xié)議)。端口之間的數(shù)據(jù)流遵循某一種傳輸協(xié)議。使用通道連接和信道斷開(kāi)報(bào)文將SLIMbus設(shè)備端口與信道關(guān)聯(lián)起來(lái)。傳輸協(xié)議分單點(diǎn)傳輸和多點(diǎn)傳輸協(xié)議。表1總結(jié)了SLIMbus總線所定義的傳輸協(xié)議類型。數(shù)據(jù)匯數(shù)據(jù)接收器）。信道中如需使用流控制，則應(yīng)考慮設(shè)備及相關(guān)數(shù)據(jù)的類型。標(biāo)志位用來(lái)運(yùn)載流控制信息。協(xié)議。如果需使用流控制，則需從兩種流控制樣式中選一種：?jiǎn)味嘶螂p端。(對(duì)加鎖協(xié)議而言）或存在位調(diào)控（對(duì)拉式或推式協(xié)議而言）(例如線性脈碼調(diào)制音頻），但數(shù)據(jù)流的實(shí)際控制方法取決于總線的基礎(chǔ)頻率，也取決于數(shù)據(jù)流特點(diǎn)。（送），因?yàn)闆](méi)有來(lái)自數(shù)據(jù)匯的反饋。據(jù)字段中的標(biāo)志位指明數(shù)據(jù)的可用性。設(shè)計(jì)的這些傳輸協(xié)議能最佳地支持異步數(shù)據(jù)流。SLIMbus的幀結(jié)構(gòu)SLIMbus(TDM)s的比特流?？偩€上的信息組織結(jié)構(gòu)被稱為幀結(jié)構(gòu)。用信道傳輸SLIMbus的控制空間和數(shù)據(jù)空間信息，每條信道代表一個(gè)特定信息流?？烧{(diào)配控制空間和數(shù)據(jù)空間所占帶寬，這樣該總線幾乎可適應(yīng)各種用途。幀結(jié)構(gòu)含5種結(jié)構(gòu)單元：信元、時(shí)隙、幀、子幀和超幀。信元：即SLIMbus號(hào)區(qū)。每個(gè)信元能保持一個(gè)位的信息。時(shí)隙：時(shí)隙是SLIMbus4個(gè)毗鄰的信元個(gè)位），分別用C01C2和C3表示，按從最高有效位到最低有效位的順序傳送。從4位～32位或更多位，可很容易地組合成時(shí)隙。幀：一幀等于192個(gè)連續(xù)時(shí)隙，分別用S0、S1……S191表示,并按順序傳送。每幀的第一個(gè)時(shí)隙4位幀同步標(biāo)志符。每幀的S964位成幀信息。組件采用幀同步數(shù)據(jù)和32位成幀信息與總線同步。所以，為了收到全部32位成幀信息，必須按8個(gè)連續(xù)幀為一組(即超幀)來(lái)讀取數(shù)據(jù)。4所示，由此可以看出，子幀沒(méi)有固定長(zhǎng)度，子幀長(zhǎng)度可配、、2432個(gè)連續(xù)時(shí)隙、3296128個(gè)信元）。所以，每幀可能的子幀32248。子幀配置可動(dòng)態(tài)改變，取決于當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)流要求。(1536)組成一個(gè)超幀，分別用Frame0Frame1、……Frame7表示。超幀中，每幀第0時(shí)隙包含幀同步標(biāo)志符，第1幀0）的第963241796474位成幀信息。按超幀同步模式，超幀頭部5個(gè)連續(xù)幀每次傳送一位。組件采用一整套成幀信息（8幀32位，每幀4位）和超幀同步標(biāo)志符獲得超幀同步。導(dǎo)頻信道（用于報(bào)文同步的第二幀。用時(shí)隙數(shù)（或信元數(shù)）而非時(shí)間來(lái)表示超幀持續(xù)時(shí)間。通過(guò)改變SLIMbus的基礎(chǔ)頻率或/和時(shí)鐘檔位可動(dòng)態(tài)改變SLIMbus的超幀速率，以匹配特定用途。SLIMbus的時(shí)鐘頻率和檔位SLIMbus規(guī)格不規(guī)定具體的時(shí)鐘頻率，而是給出三個(gè)定義：基礎(chǔ)頻率、固有頻率和主頻率。2(10-G)G為當(dāng)前時(shí)鐘檔位，G=1028MHz或以下的任何頻率?？稍诳偩€工作時(shí)改變基礎(chǔ)頻率而不改變幀結(jié)構(gòu)，即根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況調(diào)節(jié)功率消耗。功率互聯(lián)上的信道分配。例如，支持11.025kHz44.1kHz數(shù)字音頻采樣率的固有頻率，5.6448MHz、11.2896MHz和22.5792MHz8kHz48kHz數(shù)字音頻6.144MHz、12.288MHz24.576MHz。主頻率：音頻應(yīng)用時(shí)，一組重要采樣率完全由4kHz8、12、1624324896kHz等。另一組采樣率完全由11.025kHz的倍數(shù)頻率組成，即11.025、22.05、44.1和88.2kHz等。有時(shí)需采用非整數(shù)倍的頻率同步支持?jǐn)?shù)字音頻數(shù)據(jù)流或數(shù)據(jù)流族，如8kHz和44.1kHz的采樣率。這些情形下，時(shí)鐘線頻率不能設(shè)置為固有頻率。時(shí)鐘線頻率24.576MHz、12.288MHz、6.144MHz4kHz11.025kHz流族（采用推或拉數(shù)據(jù)技術(shù)）?；谶@種原因，稱這些時(shí)鐘頻率為主頻率。時(shí)鐘檔位：時(shí)鐘檔位有10檔（1～10檔），最低檔與最高檔之間的頻率相差512倍。時(shí)鐘檔位能使正在工作的SLIMbus的時(shí)鐘頻率按2n級(jí)數(shù)變化。如果將時(shí)鐘檔位升高一檔而不改變基礎(chǔ)頻率，則SLIMbus的時(shí)鐘頻率擴(kuò)大一倍；反之，如果將時(shí)鐘檔位降低一檔而不改變基礎(chǔ)頻率，則SLIMbus的時(shí)鐘頻率縮小一半。SLIMbus發(fā)送報(bào)文SLIMbus為總線管理、設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳送提供一套穩(wěn)健的報(bào)文。SLIMbus的核心報(bào)文包括：設(shè)備管理報(bào)文、數(shù)據(jù)信道管理報(bào)文、信息管理報(bào)文、重置報(bào)文、值管理報(bào)文。SLIMbus的其他報(bào)文有：目標(biāo)設(shè)備的類屬報(bào)文、目標(biāo)設(shè)備的用戶報(bào)文、源設(shè)備的類屬報(bào)文、源用戶報(bào)文、轉(zhuǎn)義報(bào)文。取得報(bào)文同步。發(fā)送報(bào)文前，采用優(yōu)先權(quán)仲裁機(jī)制以進(jìn)入報(bào)文信道。報(bào)文信道大?。嚎刂瓶臻g的報(bào)文信道運(yùn)載報(bào)文。4SLIMbus可能采用四種子幀模式。每幀至少用一個(gè)時(shí)隙作控制空間。每幀中成2個(gè)時(shí)隙，或每超幀中占16個(gè)時(shí)隙。各種總線配置的導(dǎo)頻信道（用于報(bào)文同步）2184幀結(jié)構(gòu)成幀信道或?qū)ьl信道沒(méi)采用的控制空間時(shí)隙可用于報(bào)文信道混合使用。所以報(bào)文信道寬度隨總線配置而變化。6個(gè)，481830(48-18=30)181536-18=1518?？偩€啟動(dòng)和總線過(guò)程根據(jù)組件定義總線啟動(dòng)過(guò)程，用術(shù)語(yǔ)“時(shí)鐘源組件”和“時(shí)鐘接收者組件”區(qū)分含處于激活狀態(tài)的幀的組件和其他組件。件從未定義狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮鳡顟B(tài)時(shí)，就會(huì)運(yùn)行啟動(dòng)程序。總線上所有組件都處于相同狀態(tài)的情況只會(huì)發(fā)生于所有組件都同時(shí)處于各自操作狀態(tài)時(shí)。組件按其適當(dāng)?shù)膯?dòng)過(guò)程加入總線。為對(duì)系統(tǒng)功率消耗有更多的控制權(quán)，SLIMbus協(xié)議允許在SLIMbus活動(dòng)時(shí)停止組件加入總線，稍晚時(shí)再加入。相關(guān)規(guī)則允許那些由于某種原因失去同步的組件滑入到下一更低狀態(tài)或重啟狀態(tài)試重新啟動(dòng)過(guò)程。結(jié)語(yǔ)SLIMbus是一種可靈活配置的多支路式總線結(jié)構(gòu)，可同時(shí)支持許多組件。此外，其功能強(qiáng)大的發(fā)送報(bào)文結(jié)構(gòu)可在總線的組件之間建立和管理數(shù)據(jù)流。SLIMbus總線也可以在運(yùn)行時(shí)刻重新配置總線操作特性，以便適應(yīng)運(yùn)行時(shí)特定的系統(tǒng)應(yīng)用需求。SLIMbus不同于傳統(tǒng)的數(shù)字音頻總線結(jié)構(gòu)，它能同時(shí)高效運(yùn)載各種采樣率和位長(zhǎng)迥異的多倍數(shù)字音頻數(shù)據(jù)流。(對(duì)等連接。此外，任何新增設(shè)備都需自帶接口。PCB布局和功率