一种接口适配器及与Wishbone兼容的裁剪方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及系统芯片S0C设计以及IP (Intelligent Property,知识产权核）复 用设计，特别涉及一种接口适配器及与Wishbone兼容的裁剪方法。
【背景技术】
[0002] 提高片上系统（System on a Chip, SoC)性能的同时降低功耗开销意味着必须提 高系统的实现效率，而实现效率与系统灵活性又存在矛盾。基于可重配置的硬件功能单元 的实现方式虽然比软件方式具有更高的执行效率，但是由于底层单元是一种多目标设计， 随着系统功能的增多，特别是功能的异质化，单一可配置功能单元更难同时满足执行效率 和功能的要求，而多个单元又带来了面积、静态功耗和系统管理上的开销。可裁剪片上系统 是指可以在设计完成之后根据应用的需要有选择地保留某些功能模块，而删减掉另一些功 能模块，在需要的时候还可以重新添加删掉的功能模块。裁剪后得到的系统具有最精简的 结构和资源，因而可以获得最高的实现效率，同时，可灵活改装的特点又能适应应用多样性 的需求。所以，可裁剪系统是解决硬件系统高性能低功耗问题的理想解决方案。SoC裁剪的 一项重要内容就是在芯片组加工完成之后，运行过程中进行的功能单元裁剪和添加。它主 要适用于芯片存在多种功能模式的情况，随着应用需求的变化，芯片中的工作模式可能切 换，而某些IP在某些工作模式下不需要工作，这时就可以将它裁剪掉，待需要启用时再恢 复。裁剪的一项具体措施就是关闭闲置IP的电源。
[0003] 关于SoC的IP接口互连协议问题已经进行了很长时间的研究，取得了大量的成 果，存在各种通用的总线标准和IP接口标准，如IBM公司的Core Connect、ARM公司的 AMBA、SilicoreCorp公司的Wishbone、虚拟兀件接口（Virtual Component Interface，VCI) 等。SoC的裁剪问题实质上就是功能模块或IP的集成问题，但是它是一种设计完成后的集 成问题，这一点是它与现有IP集成标准接口的本质区别，现有接口是出于IP可移植性的考 虑，只能解决设计阶段的集成问题，无法在设计之后进行即插即用的二次组装。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种接口适配器及与Wishbone兼容的裁剪 方法，以解决可裁剪S0C系统的IP接口互连问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明公开了一种接口适配器，至少包括隔离单元和状 态机单元，其中：
[0006] 所述状态机单元，根据主控制器信号和本接口适配器内其他各单元的信号执行 整个裁剪过程中各个状态之间的跳转操作，并在裁剪的不同阶段控制所述隔离单元将 wishbone接口的从设备的输入输出信号钳位在固定值。
[0007] 可选地，上述接口适配器还包括：
[0008] 电源开关单元，控制连接的wishbone接口的从设备的电源关断和开启。
[0009] 可选地，上述接口适配器中，所述电源开关单元在电源使能信号VDD_EN=1时经过 一定的延时串行依次开启所述从设备内各个模块电源，在VDD_EN=0时，依次关闭所述从设 备内各个模块电源，所述电源开关单元在开启和关断电源的操作完成后，通过电源控制应 答信号VDD_ACK信号将操作完成状态反馈给所述状态机单元。
[0010] 可选地，上述接口适配器还包括：
[0011] 时钟开关单元，根据所述状态机单元发出的时钟使能信号确定是否给连接的 wishbone接口的从设备提供时钟驱动信号。
[0012] 可选地，上述接口适配器中，所述时钟开关单元，在时钟使能信号CLK_EN置1时， 为所述从设备提供时钟信号。
[0013] 可选地，上述接口适配器还包括：
[0014] 备份寄存器及控制单元，根据所述状态机单元的控制在裁剪过程中进行状态备份 和恢复。
[0015] 可选地，上述接口适配器中，状态机单元，通过状态备份使能信号RET_EN控制所 述备份寄存器和控制单元的启动；
[0016] 通过状态备份方向信号RET_DIR指明备份寄存器和控制单元工作在备份模式还 是恢复模式。
[0017] 可选地，上述接口适配器，在裁剪过程中，所述状态机单元接收到主控制器发来的 接口适配器控制信号SCP=10时，状态跳转到知识产权核（IP)隔离，等待主控制器完成裁剪 前的必要准备工作，之后所述状态机单元接收到主控制器发来的SCP=10时，关闭时钟开关 单元；
[0018] 所述状态机单元检测到接口适配器上的wishbone总线的CYC信号SCYC=1或接口 适配器上的wishbone总线的STB信号SSTB=1时SCP=1X，则不响应，并产生接口适配器上的 wishbone总线的ERR信号SERR=1 ;所述状态机单元关闭时钟开关单元，关断时钟开关单元 后状态跳转到数据备份，状态备份使能信号RET_EN=1并通过RET_DIR指定状态备份方向为 从设备到备份寄存器，所述状态机单元确定备份类型为软件备份时，状态直接转入端口隔 离，确定备份类型为寄存器备份时，则在完成单周期寄存器读取后状态转入端口隔离，确定 备份类型为扫描链备份时，则在完成多个周期的扫描链读取工作后状态转入端口隔离，同 时向主控制器发送应答信号SCK=1，结束备份状态后接收到SCP=11，状态跳转到数据恢复 状态。
[0019] 可选地，上述接口适配器中，所述状态机单元在端口隔离状态下，将隔离使能信号 IS0L_EN=1，控制隔离单元在从设备掉电之前将接口信号钳位在固定值；完成端口隔离后， 状态机单元向隔离单元发送从设备复位信号IS0L_RESET=1，将从设备复位；在复位后，通 过VDD_EN=0关断电源。
[0020] 可选地，上述接口适配器中，在接入过程中，所述状态机单元接收到SCP=11，通过 VDD_EN=1开启电源，等待出现电源开启应答信号VDD_ACK=1，接口适配器立刻向主控制器 发送应答信号SCK=1以表示电源成功开启；电源开启后，状态进入复位，将IS0L_RESET=1， 状态进入端口隔离，通过IS0L_EN=1控制隔离单元将隔离端口打开；在进入到数据恢复状 态后，状态使能备份信号RET_EN=1并通过RET_DIR指定状态备份方向为所述备份寄存器向 从设备写入数据，再根据从设备规定的方式进行数据恢复，数据恢复完成后接收到SCP=10， 状态跳转到备份状态，在扫描链方式数据恢复完成时SCK信号置1 ;在状态恢复完成后且 SCP=11时，状态跳到时钟关闭，再收到SCP=11时，状态跳转到IP隔离，通过CLK_EN=1开启 时钟开关单元为从设备提供时钟，接收主控制器由wishbone接口发来的请求，如果使用软 件备份方式，进行状态恢复；软件备份和其它接入准备完成，状态跳转到正常工作状态。
[0021] 可选地，上述接口适配器中，所述状态机单元接收SCP=00时，保护当前状态不变。
[0022]可选地，上述接口适配器中，在裁剪过程中，所述状态机单元接收SSTB=1，则通过 接口适配器上的wishbone总线的ERR信号SEER向主控制器反馈错误。
[0023] 可选地，上述接口适配器中，在时钟关闭、数据备份、数据恢复、端口隔离、复位、电 源关闭状态下，所述状态机单元的状态在数据备份和数据恢复间反复切换超过设定次数， 则通过接口适配器上的wishbone总线的RTY信号SRTY，提示主控制器发送连续的SCP=11 或10。
[0024] 本发明还公开了一种与Wishbone兼容的裁剪方法，采用如上所述的接口适配器 实现，该方法包括：
[0025] 所述接口适配器根据主控制器信号对wishbone接口的从设备执行裁剪操作，并 在裁剪的不同阶段将wishbone接口的从设备的输入输出信号钳位在固定值。
[0026] 本申请技术方案适用于可裁剪、低功耗、高能效、即插即用的S0C系统设计，可实 现满足异质多功能模块S0C灵活配置。
【附图说明】
[0027] 图1为本实施例中接口适配器与主控器以及Wishbone接口 IP之间的连接示意 图；
[0028] 图2为与本实施例中适配器结构示意图；
[0029] 图3为图2所示接口适配器内状态转移示意图；
[0030] 图4为图2所示接口适配器中电源开关单元的电路示意图；
[0031] 图5为图2所示接口适配器中隔离单元的电路示意图。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技 术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中 的特征可以任意相互组合。
[0033] 实施例1
[0034] 本实施例提供一种接口适配器，其可实现与Wishbone兼容的裁剪操作。
[0035] 下面先结合图1，说明本实施例的接口适配器和Wishbone IP (也可称为从设备)、 主控制器(也可称为主设备）之间的连接。
[0036] 接口适配器与Wishbone接口 IP相连的一侧（内侧）接口包括wishbone标准规定 的所有信号、电源信号、地线、RET_DATA (可选）信号和SCAN_CLK (可选）信号，与主控制器 相连的一侧（外侧）接口信号包括SCP和SACK信号控制接口适配器的裁剪工作。主控制器 与接 口适配器间的 SWE，SRESET，SSTB，SCYC，SSEL，SL0CK，SACK，STGD_I，SDAT_I，SDAT_0， SADR，SERR，SRTY为wishbone总线标准接口，在未进行裁剪过程中这些信号可以直接传输 到IP模块内部，此时的接口适配器对于wishbone总线信号来说是透明的。在裁剪过程中， wishbone总线信号在裁剪的不同阶段将钳位在固定值，以免干扰总线正常运行。
[0037] 此时，内侧信号中：
[0038] 电源信号通过适配器提供，其和系统电源之间存在受适配器控制的开关；
[0039] CLK信号由适配器提供，在正常工作条件下与下述外侧的SCLK信号相同，作为 wi shbone接口标准规定的CLK信号；
[0040] RET_DATA_I和RET_DATA_0 :作为IP内部寄存器和接口适配器内部备份寄存器之 间传递数据的总线，宽度根据IP情况定义--在采用扫描链方式备份数据的情况下，它是 IP扫描链的数据输入/输出信号，端口宽度等于扫描链条数；在直接备份的情况下它直接 连接内部寄存器和备份寄存器，宽度等于需要备份状态的内部寄存器的个数；RET_DATA_I 为接口适配器输入信号，RET_DATA_0为