Войти
Последовательная межчиповая шина данных с низким энергопотреблением (SLIMbus ) является стандартной интерфейс между процессорами основной полосы частот или приложений и периферийными компонентами в мобильных терминалах. Он был разработан в рамках MIPI Alliance, основанного ARM, Nokia, STMicroelectronics и Texas Instruments. Интерфейс поддерживает множество компонентов цифрового звука одновременно и передает несколько потоков цифровых аудиоданных с разной частотой дискретизации и разрядностью.
SLIMbus реализован в виде синхронной 2-проводной конфигурируемой структуры кадра мультиплексирования с временным разделением (TDM). Он имеет поддерживающие механизмы арбитража шины и структуры сообщений, которые позволяют перенастраивать рабочие характеристики шины в соответствии с потребностями системного приложения во время выполнения. Физически линия данных (DATA) и линия синхронизации (CLK) соединяют несколько компонентов SLIMbus в топологии многоточечной шины. Устройства SLIMbus могут динамически «отключаться» от шины и «повторно подключаться» к шине в соответствии с требованиями, используя соответствующие протоколы, указанные в спецификации SLIMbus. При использовании в мобильном терминале или портативном продукте SLIMbus может заменить устаревшие цифровые аудиоинтерфейсы, такие как PCM, IS и SSI (синхронный последовательный интерфейс для цифрового звука), а также некоторые экземпляры многие цифровые шины управления, такие как контакты IC, SPI, microWire, UART или GPIO на цифровых аудиокомпонентах.
Определения классов устройств SLIMbus - это те определения, которые определяют минимальные требования к данным управления устройством, Поведение устройства и поддержка протокола передачи данных. В выпуске версии 1.01 спецификации SLIMbus определены четыре класса устройств SLIMbus: Manager, Framer, Interface и Generic. Полные системы SLIMbus могут быть реализованы без каких-либо дополнительных классов устройств.
Управляющее устройство отвечает за настройку SLIMbus и выполняет администрирование шины (администрирование компонентов и устройств, конфигурация шины и динамическое распределение каналов) и обычно располагается в основной полосе частот или прикладной процессор, а не в периферийном компоненте.
Framer доставляет тактовый сигнал по линии CLK на все компоненты SLIMbus, а также содержит логику для передачи каналов кадровой синхронизации и кадровой информации на Линия передачи данных.
Интерфейсное устройство предоставляет услуги управления шиной, контролирует физический уровень на предмет ошибок, сообщает информацию о состоянии компонента SLIMbus и иным образом управляет этим компонентом таким образом, чтобы устройства в нем будет нормально работать в автобусе.
Для реализации функционального компонента SLIMbus всегда требуется использование устройства интерфейса SLIMbus, а также выполняемых функций, таких как ЦАП, АЦП, цифровой усилитель и т. Д.
Универсальное устройство - это устройство, отличное от Manager, Framer или Interface. Общее устройство обычно считается устройством, обеспечивающим определенные функциональные возможности приложения, например, преобразование цифрового звука в аналоговый (DAC) и наоборот (ADC).
Компонент SLIMbus содержит два или более Устройства SLIMbus. Компонент SLIMbus будет иметь только одно устройство интерфейса SLIMbus (ИНТЕРФЕЙС) и может иметь один или несколько других типов устройств SLIMbus, которые выполняют определенную функцию (ФУНКЦИЯ).
Порт SLIMbus (P) обеспечивает путь соединения для потока данных между устройствами. Порты SLIMbus обычно используются для потока цифровых аудиоданных, но могут также использоваться для других потоков цифровых данных.
Возможности порта зависят от устройства и должны быть указаны в таблице данных компонента. Типичные атрибуты порта включают направление данных, т. Е. Только вход (приемник), только выход (источник) или оба входа и выхода, поддерживаемые транспортные протоколы и ширину данных.
Простой пример компонента SLIMbus показан на рисунке 1 ниже, а сложный пример компонента SLIMbus показан на рисунке 2 ниже.
Все устройства SLIMbus используют DATA и CLK для синхронизации с используемой конфигурацией шины, для приема или передавать сообщения и данные, а также реализовывать арбитраж шины, обнаружение конфликтов и разрешение конфликтов между устройствами.
Для всех компонентов SLIMbus (кроме одного, содержащего Framer Device) терминал CLK является только входным. Если компонент SLIMbus является устройством Framer или содержит устройство Framer, сигнал CLK является двунаправленным.
Для всех компонентов SLIMbus линия DATA является двунаправленной и несет всю информацию, отправляемую или получаемую по шине с использованием кодирования Non-Return-to-Zero Inverted (NRZI).
Линия DATA запускается по положительному фронту и считывается по отрицательному фронту линии CLK. Линия DATA может управляться высоким, низким или удерживаться на высоком или низком уровне внутренней схемой держателя шины, в зависимости от конкретного рабочего режима устройства SLIMbus.
В линиях DATA и CLK интерфейса SLIMbus используется CMOS -подобный несимметричный, с заземлением, от шины к железной дороге, сигналы режима напряжения, а сигнальные напряжения указываются в соответствии с интерфейсом. напряжение питания (допустимо + 1.8Vdd или + 1.2Vdd). Из соображений производительности EMI для SLIMbus были указаны пределы скорости нарастания.
Линейная частота SLIMbus CLK определяется диапазоном «основных» тактовых частот до 28 МГц и 10 тактовыми механизмами для изменения тактовой частоты степенями 2 в диапазоне 512x от самой низкой до самой высокой передачи. Основная частота определяется как 2-кратная частота линии CLK. Для G = 10 частота линии CLK и основная частота равны.
SLIMbus CLK также можно остановить и перезапустить.
Частоты SLIMbus CLK и протоколы передачи данных будут поддерживать все распространенные частоты передискретизации цифровых аудиопреобразователей и соответствующие частоты дискретизации.
Структура кадра SLIMbus состоит из пяти строительных блоков: ячеек, слотов, кадров, подкадров и суперкадров.
Ячейка определяется как область сигнала DATA, ограниченная двумя последовательными положительными фронтами линии CLK и содержащая один бит информации.
Слот определяется как четыре смежных ячейки (4 бита передаются в порядке от MSB к LSB). Распределение полосы пропускания для различных организаций данных, от 4-х до 32-битных и более, может быть выполнено путем группирования 4-битных слотов.
Кадр определяется как 192 (от 0 до 191) непрерывных слотов и передается как S0, за которым следуют S1, S2... S191 в этом порядке. Первый слот (слот 0) каждого кадра - это слот контрольного пространства, который содержит четырех (4) битовый символ синхронизации кадра. Слот S96 каждого кадра также является слотом пространства управления, который содержит четыре (4) бита информации кадра.
Активный Framer записывает всю информацию о кадрах в строку данных в соответствующее время.
Подкадр определяется как разделение структуры кадра, в котором пространство управления и пространство данных чередуются. Подкадр разделен на 1 или более слотов пространства управления, за которыми следуют 0 или более слотов пространства данных.
Как показано на рисунке 4 ниже, длина субкадра программируется на 6, 8, 24 или 32 смежных слота (24, 32, 96 или 128 ячеек). Таким образом, количество возможных подкадров на кадр составляет 32, 24, 8 или 6 соответственно. Используемая конфигурация подкадра может динамически изменяться в зависимости от требований к потоку данных приложений, которые поддерживаются в данный момент.
4 слота пространства управления зарезервированы для символа кадровой синхронизации, 4 бита - для слова информации кадрирования и 8 битов ведущего байта. Остальное доступно для более общих сообщений управления.
Любые слоты, не выделенные для пространства управления, считаются пространством данных.
Суперкадр определяется как восемь смежных кадров (1536 слотов). Кадры в суперкадре помечаются как от кадра 0 до кадра 7.
Длительность суперкадра фиксируется в единицах слотов (и, следовательно, ячеек), но не во времени. Частоту суперкадров можно динамически изменять на SLIMbus в соответствии с конкретным приложением, изменяя либо корневую частоту SLIMbus, либо тактовую передачу, либо и то, и другое.
Информация на линии ДАННЫХ SLIMbus распределяется по каналам пространства управления и пространства данных.
Control Space передает информацию о конфигурации шины и синхронизации, а также обмен сообщениями между устройствами. Пространство управления может быть динамически запрограммировано так, чтобы оно занимало столько полосы пропускания SLIMbus, сколько требуется, иногда даже до 100%.
Пространство данных, если оно присутствует, переносит специфичную для приложения информацию, такую как изохронные и асинхронные потоки данных.
Компоненты SLIMbus передают информацию управления и данных между собой, используя каналы управления и данных с транспортными протоколами для достижения требуемой работы системы. Сообщения используются для функций управления.
Каналы могут быть установлены между парой устройств (связь между устройствами) или между одним устройством и многими устройствами (широковещательная связь), или, в случае канала сообщений, со всех устройств на все другие устройства. (общий).
Пространство управления разделено на три типа каналов: кадрирование, руководство и сообщение.
Кадровый канал занимает слоты 0 и 96 каждого кадра. (Поскольку длина всех подкадров делится на 96, эти слоты всегда доступны для этой цели.) Слот 0 содержит фиксированный символ кадровой синхронизации (1011 2), а слот 96 содержит 4 бита слова информации кадра. В течение суперкадра доступно 32 бита информации о кадре. Некоторые из них содержат фиксированный битовый шаблон, используемый для получения синхронизации суперкадра (0x011xxx 2), в то время как другие содержат другую важную информацию о конфигурации.
Ведущий канал состоит из первых двух слотов управления без кадрирования в каждом суперкадре. Этот «ведущий байт» обычно равен 0, но если управляющее сообщение пересекает границу суперкадра, оно указывает количество байтов до конца этого сообщения.
Канал сообщений состоит из всех оставшихся слотов. Он передает различную информацию, включая объявления о конфигурации шины, управление устройством и состояние устройства.
Формат пространства управления определяется 5-битным идентификатором режима подкадра, передаваемым в слове информации кадрирования. Это сообщает длину подкадра и количество слотов управления. Количество управляющих слотов ограничено выбором из 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16 или 24. Добавление ограничений на то, что количество управляющих слотов должно быть меньше длины подкадра, дает 26 допустимых комбинаций.. Специальная кодировка для «100% контрольного пространства», когда длина подкадра не важна, дает 27 допустимых режимов. (Режимы 1–3, 20 и 30 недопустимы.)
Каналы данных - это один или несколько смежных слотов данных (сегментов), которые динамически создаются активным менеджером в зависимости от приложение и размер доступного пространства данных. Канал данных и, следовательно, структура сегмента определяется такими параметрами, как скорость передачи данных, тип, длина поля и требуемый транспортный протокол.
Сегменты повторяются через известные интервалы и ведут себя как виртуальная шина с собственной гарантией пропускной способности и задержкой.
Сегмент, показанный ниже на рисунке 5, имеет поля TAG (2 слота), AUX (2 слота) и DATA. Поля TAG и AUX необязательны. Если используются, биты TAG несут информацию управления потоком для канала данных, а вспомогательные (AUX) биты несут дополнительную информацию, относящуюся к содержимому поля DATA. Полезные данные могут заполнять или не заполнять все выделенное поле DATA.
Канал данных имеет только один источник данных за раз и может иметь один или несколько приемников данных в зависимости от транспортного протокола, используемого в канал.
Управление потоком в канале, если необходимо, зависит от устройств и типа задействованных данных. Биты TAG используются для передачи информации управления потоком.
Порты устройств SLIMbus связаны с каналами данных с использованием соответствующих сообщений о подключении и отключении канала. Для потока данных между портами, подключенными к каналам, SLIMbus поддерживает небольшую группу часто используемых транспортных протоколов (включая определяемый пользователем транспортный протокол), которые определяют тип потока данных, механизм управления потоком и побочный канал (если есть) для любого дополнительного приложения. -конкретная информация. Сводка транспортных протоколов представлена в таблице 1.
| TP | Имя протокола | Тип | Количество слотов поля TAG |
|---|---|---|---|
| 0 | Изохронный | Multicast | 0 |
| 1 | Push | Multicast | 1 |
| 2 | Pulled | Unicast | 1 |
| 3 | Locked | Multicast | 0 |
| 4 | Asynchronous - Simplex | Unicast | 1 |
| 5 | Асинхронный - полудуплексный | Одноадресный | 1 |
| 6 | Расширенный асинхронный - симплексный | Одноадресный | 2 |
| 7 | Расширенный асинхронный - полудуплекс | Одноадресный | 2 |
| от 8 до 13 | Зарезервировано | - | - |
| 14 | Определено пользователем 1 | - | 1 |
| 15 | Определено пользователем 2 | - | 2 |
Протоколы пользователя 1 и 2 используются для расширения механизмов передачи данных SLIMbus, и предполагается, что Устройство, подключенное к каналу данных пользовательского протокола, знает определение битов TAG и AUX и то, как они используются.
Система SLIMbus только для иллюстративных целей показана на Рисунке 7 ниже. Все компоненты отличаются друг от друга. Обратите внимание, что верхний левый компонент SLIMbus в этом примере содержит устройство Framer (F), и поэтому сигнал CLK для этого компонента является двунаправленным.
Верхний левый компонент SLIMbus также содержит управляющее устройство (M). Однако не требуется, чтобы менеджер и устройства Framer находились в одном и том же компоненте SLIMbus.
Диспетчер и / или устройство Framer, показанные в верхнем левом компоненте SLIMbus, также могут быть включены в процессоры основной полосы частот и / или приложения, обычно используемые для создания мобильных терминалов.
На рисунке 8 ниже показано концептуальное представление возможной реальной системы SLIMbus. Буквы «M» и «F» обозначают устройства Manager и Framer соответственно. В качестве альтернативы, массив из нескольких микрофонов может заменить один микрофон в системе. Может быть присоединена любая смесь блоков, связанных со звуком.
Неполный список информации для разработчиков SLIMbus можно найти по следующему адресу:
