专利名称：双总线无缝式自切换的方法
技术领域：
本发明涉及--种双总线的自切换方法，特别是嵌入式系统中微处理器
(MCU)系统总线与两条外部通用总线间的切换方法。
背景技术：
在嵌入式系统中由于系统需要连接多种不同类型的外部设茶，为了提卨系 统的运行效率，实现在系统工作过程中并发地对多个外部设备进行访问，嵌入 式系统中通常会引入双总线或多总线的结构。而且，由于总线间使用不同的标 准协议或标准，因此MCU在对挂接在外部总线上的外围部件进行访问和数据交 换的过程中就会产生诸多的通讯问题，因为不同的标准总线所传送的数据格式 通常不可能被另一标准总线所理解。因此，这样就需要在系统主设备对多个从 设备访问时，在从设备所在的目标总线间进行仲裁和切换及数据格式转换以实 现MCU与外部设备之间的通讯正确性。
为了实现这个目的，其中一种可行的方法是使用总线控制器配合总线桥的 结构，其结构示意图如附图1所示。当主控设备MCU (110)对从设备(50/160) 所在的目标总线进行访问时首先向总线控制器单元(120)发出一个访问请求， 总线控制器中的仲裁单元在接收到访问请求时根据&1标总线的状态向主设备返 回--个应答的握手信号(170)，告诉主设备其访问请求是否可以满足，如访问
请求能满足则切换总线在下一时钟周期开始传送数据。同时，在数据传送时通 过使用总线桥(130/140)进行数据转换以确保在两总线之间所传送的数据可被相互的设备理解。
上述方法虽然具有可行性，但并不是一种高效的方法，其主要原因是由于 有总线控制器的参与，使总线访问仲哉和切换需耍额外的时钟周期去执行，降 低了总线切换的访问效率。而且使用总线仲裁单元会使系统实现的复杂度提高， 不利于系统集成。因此为了提高总线的切换效率、提高系统的性能，必须使用 一种更高效的总线切换方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种在双总线的嵌入式系统中实现
MCU系统总线到通用总线间无缝式自切换的方法，使MCU能够在目标总线可 用或上一个总线访问请求结束的时候，实现对下一个总线访问的请求，实现无 缝切换访问和数据转换，提高./总线的切换访问效率。
双总线无缝式自切换的方法，其特征在于使雨了总线状态监控单元对总 线的状态进行实时在线监控，总线自切换单元根据总线状态和总线仲裁输出的 总线优先级对总线进行自切换，使访问请求能在总线有效时间内直接送到目标 总线中；并且对没有被送到目标总线的访问请求产生相应的响应信号返回请求 总线，总线间数据则根据各总线标准釆用不同的桥接单元以实现数据转换， 其具体方法包括如下的步骤-
步骤l:当整个系统处于就绪状态时，总线监控单元开始对所有的总线访问 请求实施在线监控；
``步骤2:当接收到来自系统总线对某一f:i标总线上的从设备进行访问的请求 时，总线监控单元立即向仲裁单元发出请求信号，同时将系统总线的访问请求 进行锁定；
步骤3:仲裁单元根据仲裁原则对所有的请求进行仲战，并根据仲裁结果连 接到总线自切换单元将系统总线切换连接到目标总线，同时返回百标总线从设 备的响应信号；
歩骤4:当总线无访问请求时系统返回就绪状态。
上述步骤3所述的仲裁单元根据仲裁原则对所冇的请求进行仲裁，其特征 在于所述的仲裁原则为可根据需要设定优先级，通常系统仲裁单元在系统处 于就绪状态时其中一总线所处的通道具有最高优先级，另-总线所处的通道凡 有低优先级；但当其中任一总线获得访问权时该总线将自动取得高优先级，即 优先级互换，并按照此规则循环下去。
本发明的有益效果在于可实现在嵌入式系统屮MCU系统总线与两条外部 通用总线间通讯时的总线切换，在连续访问请求时实现对目标总线间的无缝式
自切换不间断访问，使MCU能够在目标总线可用或上一个总线访问请求结束
时，实现对下一个总线访问的请求，实现无缝自转换切换，从而无需进行时钟
周期的等待，大大提高CPU访问总线的效率和整个系统的效率，并且该方法还 具有实现容易、成本低的特点，使嵌入式系统设i十时更具有灵活性。
现将结合参考附图更详细的描述本发明所述的方法，但由于实现该方法可
采用多种不同的实现形式，[超此并不限于附形的形式
图1为使用现有技术设计的包含双总线切换器嵌入式系统的一个实施例示意图2 -
一个实施例示意图3为实现双总线无缝自转换基本操作的流程图。
具体实施例方式
嵌入式系统中的完整的双总线无缝自切换架构应包括一个总线切换单元和 两个相应的总线桥接单元。总线切换单元负责将访问请求仲裁、总线切换、数
据传送和总线准入状态返回等功能；总线桥接单元则负责将两总线间传输的数 据转换为另-总线可理解的数据格式。
如附图2所示的一个包含双总线无缝自切换架构的嵌入式系统的实施例示 意图。在图中所示的一个嵌入式系统(200)中的微处理器单元(210)使用了 两条不同类型的通用外部总线BUS0/BUS1 (260/270)和桥接单元(230)，外部 总线和外部设备(250)相连接，两条通用外部总线BUS0/BUS1 (260/270)和 系统总线(280)间的连接则通过总线切换单元(220)进行自动切换。其中总 线切换单元(220)和桥接单元(230) —起就实现了一个无缝式自切换总线架 构。总线切换单元(220)的功能是在系统运行过程中实財监控总线的状态，当 系统总线(280)或其中任意一条外部总线BUS0/BUS1 (260/270)发出访问请 求时，总线切换单元(220)将立即锁定访问请求，并同时向切换器中的仲裁单 元发出仲裁请求，仲裁单元如果确定访问请求可被执行将立即控制总线切换单 元在本执行周期将访问请求送入l:3标总线，数据通过桥接单元转换:F4:接送到相 应的外围设备，此时即可实现主控微处理器(210)和外部设备(250)间的数 据交换，如果目标总线忙没能被选屮则产生一个相应的响应信号返回请求总线',
实现双总线无缝自切换基本操作的具体流程如附图3所示。当系统启动时 无缝式自转换单元处于监控状态，此时外部总线0具有高优先级，即当有对外 部总线0的访问请求时可直接将请求送到目标总线和设备上。当有访问请求输 入时，该请求马上被转到仲裁单元，当i方问被允许时将同时启动总线切换争元
将请求总线接入到目标总线上，数据同时可以通过数据线被送出到桥接单元转 换到相应的目标器件上。在上一访问请求完毕后如果有新的访问请求，切换马 上可以根据仲裁结果再次进行切换，以实现访问零周期等待。当所有请求结束 后，控制单元自动返回初始监控状态，等待新的访问请求。
在嵌入式系统中使用总线无缝式自切换架构，由于无需握手信号而由切换
单元直接根据总线状态切换，和桥接单元做实时的数据格式转换，活1此可使MCIJ 系统总线与两条外部通用总线间通讯在连续访问请求吋实现对目标总线间的无 缝式自转换不间断访问。使MCU能够在y标总线万J用或上一个总线访问请求结 束的时候，实现对下一个总线访问的请求，实现无缝自转换切换，实现零吋钟 周期的等待，大大提高CPU访问总线的效率和整个系统的效率。
权利要求
1、双总线无缝式自切换的方法，其特征在于使用了总线状态监控单元对总线的状态进行实时在线监控，总线自切换单元根据总线状态和总线仲裁输出的总线优先级对总线进行自切换，使访问请求能在总线有效时间内直接送到目标总线中；并对没有被送到目标总线的访问请求产生相应的响应信号返回请求总线，总线间数据则根据各总线标准采用不同的桥接单元以实现数据转换，其具体方法包括如下的步骤步骤1当整个系统处于就绪状态时，总线监控单元开始对所有的总线访问请求实施在线监控；步骤2当接收到来自系统总线对某一目标总线上的从设备进行访问的请求时，总线监控单元立即向仲裁单元发出请求信号，同时将系统总线的访问请求进行锁定；步骤3仲裁单元根据仲裁原则对所有的请求进行仲裁，并根据仲裁结果连接到总线自切换单元将系统总线切换连接到目标总线，同时返回目标总线从设备的响应信号；步骤4当总线无访问请求时系统返回就绪状态。
2、 根据权利要求1所述的双总线无缝式自切换的方法，上述步骤(3)所 述的仲裁单元根据仲裁原则对所有的请求进行仲裁，其特征在于所述的仲裁 原则为可根据需要设定优先级，通常系统仲裁单元在系统处于就绪状态时其中 --总线所处的通道具有最高优先级，另-总线所处的通道具有低优先级；但当 其中任一总线获得访问权时该总线将自动取得高优先级，即优先级互换，并按 照此规则循环下去。
全文摘要
本发明公开了一种双总线无缝式自切换的方法，该方法使用了总线状态监控单元对总线的状态进行实时在线监控，总线自切换单元根据总线状态和总线仲裁输出的总线优先级对总线进行自切换，使访问请求能在总线有效时间内直接送到目标总线中；并且对没有被送到目标总线的访问请求产生相应的响应信号返回请求总线，总线间数据则根据各总线标准采用不同的桥接单元以实现数据转换。该方法使MCU能够在目标总线可用或上一个总线访问请求结束的时候，实现对下一个总线访问的请求，实现无缝切换访问和数据转换，提高了总线的切换访问效率，使嵌入式系统设计时更具有灵活性。
文档编号G06F13/36GK101196862SQ20061015744
公开日2008年6月11日 申请日期2006年12月8日 优先权日2006年12月8日
发明者波 刘, 周显文, 亮 彭, 谢洪德, 涛 郑, 毅 韦 申请人:深圳艾科创新微电子有限公司