前谈物联网嵌入式芯片的总线技术【拜托了,物联网!】

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o0龙龙0o 发表于 2021/09/28 22:24:35 2021/09/28
【摘要】 嵌入式MCU的内核、控制器、内存、外设之间并不是直接连接的,二是利用真实的总线进行连接,利用这些总线传输信号和信息。

0、前沿

嵌入式MCU的内核、控制器、内存、外设之间并不是直接连接的,二是利用真实的总线进行连接,利用这些总线传输信号和信息。

1、MCU总线

总线(Bus)是指计算机组件间规范化的交换数据(data)的方式,即以一种通用的方式为各组件提供数据传送和控制逻辑。从另一个角度来看,如果说主板(Mother Board)是一座城市,那么总线就像是城市里的公共汽车(bus),能按照固定行车路线,传输来回不停运作的比特(bit)。这些线路在同一时间内都仅能负责传输一个比特。

下图为MCU的总线构架图

嵌入式芯片MCU上一般有以下种总线:
数据总线(Data Bus):在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据。
地址总线(Address Bus):用来指定在RAM(Random Access Memory)之中储存的数据的地址。
控制总线(Control Bus):将微处理器控制单元(Control Unit)的信号,传送到周边设备,一般常见的为USB Bus和1394 Bus。
扩展总线(Expansion Bus):可连接扩展槽和电脑。
局部总线(Local Bus):取代更高速数据传输的扩展总线。

一些基于ARM的芯片通常还具有DMA总线(直接内存访问总线

2、经典ARM总线架构

物理网嵌入式芯片最多的基于ARM构架的芯片,那么这种架构的总线形式如何呢?

ARM多基于AMBA总线设计,即有三条总线,AHB-高速总线;ASB-系统总线;APB-外设总线。

通过这些总线来连接内存、DMA、及高速、低速外设等。

下面这张图可以解释芯片内信息的走向。每条总线都具有读写、控制三种处理器机制,并且多总线会有总线仲裁器出现。

3、线宽

同时采用多条线路才能发送更多资料,而总线可同时传输的资料数就称为宽度(width),以比特为单位,总线宽度愈大,传输性能就愈佳。总线的带宽(即单位时间内可以传输的总资料数)为:总线带宽 = 频率×宽度(Bytes/sec)

线宽很重,是一个系统的真正的运行速度瓶颈,MCU计算频率<线宽;线宽>外设频率,才能让MCU和外设在最佳频率下运行。 

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