隨著超大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展,,芯片的功能也愈發(fā)集中,,在電子產品的系統(tǒng)中 “各司其職” ,。在一個電子產品的硬件系統(tǒng)中,,通常都是多個芯片協(xié)同工作,,所以芯片之間的通訊總線就是必不可少的,。
嵌入式開發(fā)中常見的 I2C,、SPI,、UART,、USB等,,都是芯片間的通訊總線。不同協(xié)議的通訊總線,,是為了解決不同場景,、不同需求的數據通訊。筆記本電腦作為一個電子產品,, CPU(中央處理器) 和 EC(嵌入式控制器) 之間的通訊也是必不可少的,,目前主流的通訊總線有 LPC 和 eSPI。
EC 能夠作為一顆專用 MCU,,應用在筆記本電腦主板設計中,。因為 它是一顆攜帶 eSPI/LPC 外設的專用 MCU。EC 主要的任務就是協(xié)助 CPU ,,管理一些低速輸入設備,,采集電池參數、控制主板溫度,。EC采集到的低速外設信息,,就會通過eSPI/LPC傳遞給CPU。
LPC通訊總線
LPC全稱LowPinCountBus,,即精簡引腳總線,,由Intel在1998年引入PC產品,,相較于ISA總線,LPC 引腳少,,速度快,。LPC總線用于低速設備(BIOS Flash,Super I/O,,TPM)和主板上南橋的連接,。
LPC總線支持如下類型通訊 Cycle:
eSPI 通訊總線
eSPI 全稱 Enhanced Serial Peripheral Interface,即增強型串行外設接口,。eSPI 是為了替代 LPC 而設計,。相較于 LPC 總線,eSPI 總線有如下優(yōu)勢:
? 引腳更少,,僅 8 個物理引腳
? 功耗更低,,電壓 1.8V 即可運行
? 速度更快,20-66MHz
? 功能更多,,支持 VW,、OOB、Flash 等功能
eSPI 通訊總線標準就是根據 SPI 通訊總線標準修改而來,。從物理層看,,eSPI 總線比SPI 總線多了Rset#、Alert#兩個信號,,以滿足Host復位Slave,,Slave向Host發(fā)送通訊請求。其他信號,,Data-IO,、CLK、CS# 沒有差異,。因此可以說,,eSPI 總線和 SPI 總線的物理層完全一致。
如下圖所示,,是一個 SPI Master 和一個 SPI Slave 的連接框圖,。
如下圖所示,是一個 eSPI Host 和一個 eSPI Slave 的連接框圖,。
和 SPI 總線一樣,,eSPI 也支持一主多從,利用 CS# 信號選擇不同的 Slave 完成通訊,。如下圖所示,,是一個 eSPI Host和多個 eSPI Slave 的連接框圖。
從協(xié)議層看,eSPI 和 SPI 通訊協(xié)議最主要的差異是,,Master 發(fā)送和接收之間必須插入一個 TAR 信號,,占用 2 個 CLK。即 Master 發(fā)送數據轉為 Slave 發(fā)送數據時,,要有一個明顯的切換過程,。
eSPI 高級功能
通過 eSPI 自定義的命令集,邏輯上可以把 eSPI 通訊總線劃分出 4 個數據通道,。分別是:Peripheral Channel,,VirtualWire Channel,,OOB Channel,,Flash Channel,以便完成不同類型數據的傳輸,。
如下圖所示,,是 eSPI Host 和 eSPI Slave 直接通訊的邏輯框圖。
PeripheralChannel(外設通道),,兼容 LPC 總線上的 Memory Cycle,,I/O Cycle 通訊。
VirtualWire Channel(虛擬線通道),,進一步減少了 PCH和EC的物理引腳連接,,從而降低功耗。
OOB Channel(帶外通訊通道)承載 Smbus,、PECI等協(xié)議,。
Flash Channel(Flash通道)傳遞 FLash“讀/寫/擦” 操作指令及數據,以支持 MAFs 和 SAFs 兩種Flash連接模式,。
CSC2E101
芯??萍糃SC2E101是一款高度集成的,可靈活配置嵌入式控制器(Embedded Controller),,是筆記本電腦,、平板電腦、臺式機主板上的核心芯片,。
CSC2E101采用 32bit 內核,,最高主頻 60MHz,75DMIPS,,內置512K片上Flash作為用戶固件存儲區(qū)域,,192KSRAM可以滿足客戶豐富應用開發(fā)的需求。除此之外,,該芯片還內置AES/SHA/RSA/ECC硬件安全引擎,,為固件安全啟動和數據安全提供了堅實基礎。
CSC2E101 的 eSPI 模塊的設計高度集成,在 HOST 初始化 eSPI 階段,,無需EC固件參與芯片硬件即可自動完成,。對于 Peripheral Channel,VirtualWire Channel,,OOB Channel,,Flash Channel,芯片均提供一組訪問寄存器,,由 EC 固件管控,,完成相應功能。
CSC2E101具備豐富的硬件資源,,完善的開發(fā)工具鏈,,穩(wěn)定的應用示例,多途徑調試手段,,為客戶快速導入項目提供了有力的保障,。
CSC2E101是中國大陸首顆通過Intel PCL認證,率先達到國際行業(yè)標準,、獲得國際認可的國產EC產品,。在2022年度“硬核中國芯”評選中,CSC2E101因率先打破海外龍頭企業(yè)壟斷,、填補國產EC自主研發(fā)的行業(yè)空白,,榮獲“2022年度最佳MCU芯片”桂冠。
此外,,憑藉CSC2E101等PC系列產品的出色表現,,芯海科技摘取由中國計算機學會工控機專委會,、中國工業(yè)計算機大會組委會聯(lián)合頒發(fā)的“2022中國工業(yè)計算機領域年度先鋒企業(yè)”,。
未來,芯??萍紝猿帜M信號鏈+MCU雙平臺技術優(yōu)勢,,持續(xù)構建PC產品生態(tài),通過持續(xù)創(chuàng)新,,為國產計算機與通信市場提供安全可靠的產品,。
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