控制空间信道传输总线配置信息和同步信息,也传输设备间的通信消息。控制空间信道允许动态地自动调整其占用的SLIMbus总线带宽,甚至有时会达到100%。
数据空间信道有时会用于传输应用相关的特定信息,如同步、接近同步和异步数据流。 根据传输协议,SLIMbus总线组成设备之间使用控制和数据信道传送控制和数据信息,以便实现需要的系统操作。消息用来控制功能的实现,传输协议处理控制数据流和应用数据流的类型。
信道:信道可以在一对设备(设备间通信)之间建立,或者在一个设备和多个设备之间建立(广播式通信)。
(1)控制信道:控制空间信道(或控制信道)实际上有三种不同类型的信道:组帧信道、引导信道、消息信道。每一种都有不同的目的。
组帧信道在特定帧的两个时隙中传输帧同步符号和帧信息,这些特定帧传送总线配置参数,以便于所有部件能够被同步到正被使用的总线参数。组帧信道不能进行流控制,信道的宽度是固定的。
引导信道在超帧的第一个和第二个子帧的一个时隙中传输,为部件获取和改变消息信道中消息的同步提供必要信息。其不能进行流控制,信道的宽度是固定的。
消息信道传输多种类型的信息,包括总线配置信息、设备控制和设备状态信息等。其通过已知符号实现流控制,信道宽度可以通过编程调整。
(2)数据信道:没有分配给控制空间的任何SLIMbus总线带宽可以分配给数据空间(数据信道)。数据空间由一个或多个数据信道组成,这些数据信道由处于激活状态的管理设备根据应用动态建立,数据信道的数目取决于数据空间和信道传输的数据流的类型。数据空间最多可以含有256个数据信道。
数据信道是按固定时间间隔重复的由一个或多个数据时隙构成的连续时隙流,这组连续时隙流被称为片段。因为这些片段以固定、已知的时间间隔重复,间隔的大小与超帧长度有关,数据信道可以视为拥有自己已经获得和可能获得的带宽的虚拟总线。
处于激活状态的管理设备初始化一个数据信道后,将相关内容参数传送到所有使用该数据信道的设备。
数据信道还可由参数来定义。
图3显示了SLIMbus总线系统的概念结构。
图3 SLIMbus 总线参考模式
数据信道、传输协议和流控制:数据信道根据应用要求传输信息,多种数据格式可以共存。
SLIMbus总线并非直接支持各种数据格式,而是采用一组常用传输协议(包括用户定义的传输协议)传输各种格式的数据,用其定义数据流类型、流控制机制及传输附加特定应用信息的侧信道(如果存在的话)。
端口之间的数据流遵循某一种传输协议。使用通道连接和信道断开报文将SLIMbus设备端口与信道关联起来。
传输协议分单点传输和多点传输协议。表1总结了SLIMbus总线所定义的传输协议类型。
数据信道一次只允许有一个数据源,但是,根据信道所用的传输协议可以有一个或多个数据汇(数据接收器)。
信道中如需使用流控制,则应考虑设备及相关数据的类型。标志位用来运载流控制信息。 如果时钟线频率刚好是数据流速率的整数倍,则不需流控制。因此,可以采用同步传输协议。如果需使用流控制,则需从两种流控制样式中选一种:单端或双端。
单端数据流由共享算法(对加锁协议而言)或存在位调控(对拉式或推式协议而言)。设计的协议能最理想地运载恒速媒体流(例如线性脉码调制(LPCM)音频),但数据流的实际控制方法取决于总线的基础频率,也取决于数据流特点。
当采用推式协议运载速率等于或小于信道码率的数据时,源设备驱动数据流,数据字段中的标志位则指明数据的可用性。采用推式协议的数据信道可以连接到多倍数据汇(多点传送),因为没有来自数据汇的反馈。
采用拉式传输协议时,如果需要,数据接收设备就向源设备请求或从源设备拉数据,数据字段中的标志位指明数据的可用性。
双端队列握手时,与数据传输相关的两台设备中的任意一台可用数据片段的标志字段中的两个或多个控制位来停止或启动数据传送。四种异步传输协议全部采用这种流控制类型。设计的这些传输协议能最佳地支持异步数据流。 SLIMbus的帧结构
SLIMbus采用同步双线式总线在设备间传载信息。按时分复用方式(TDM)组织SLIMbus的比特流。总线上的信息组织结构被称为帧结构。
用信道传输SLIMbus的控制空间和数据空间信息,每条信道代表一个特定信息流。可调配控制空间和数据空间所占带宽,这样该总线几乎可适应各种用途。 帧结构含5种结构单元:信元、时隙、帧、子帧和超帧。
信元:即SLIMbus数据流的最小结构单元,也是时钟线两条连续正边沿所限制的数据信号区。每个信元能保持一个位的信息。
时隙:时隙是SLIMbus上的带宽单位,为4个毗邻的信元(4个位),分别用C0、C1、C2和C3表示,按从最高有效位到最低有效位的顺序传送。从4位~32位或更多位,可很容易地组合成时隙。
帧:一帧等于192个连续时隙,分别用S0、S1……S191表示,并按顺序传送。 每帧的第一个时隙(S0)为控制空间时隙,它包含4位帧同步标志符。每帧的S96时隙也是控制空间时隙,它包含4位成帧信息。
组件采用帧同步数据和32位成帧信息与总线同步。所以,为了收到全部32位成帧信息,必须按8个连续帧为一组(即超帧)来读取数据。
子帧:子帧是对帧结构的细分,控制空间和数据空间在子帧处交织。子帧第一个时隙总分派给控制空间。帧结构如图4所示,由此可以看出,子帧没有固定长度,子帧长度可配置为6、8、24或32个连续时隙(24、32、96或128个信元)。所以,每帧可能的子帧数分别为32、24、8或6。子帧配置可动态改变,取决于当时数据流要求。
超帧:8个连续帧(1 536个时隙)组成一个超帧,分别用Frame 0、Frame 1、……Frame 7表示。超帧中,每帧第0时隙包含帧同步标志符,第1帧(Frame 0)的第96时隙
包含32位成帧信息的前4位。第1到第7帧的第96时隙也包含4位成帧信息,第7帧运载最后4位成帧信息。按超帧同步模式,超帧头部5个连续帧每次传送一位。 组件采用一整套成帧信息(8帧32位,每帧4位)和超帧同步标志符获得超帧同步。 导频信道(用于报文同步)由两个时隙组成,一个在超帧中的第一帧,另一个在超帧中的第二帧。
用时隙数(或信元数)而非时间来表示超帧持续时间。通过改变SLIMbus的基础频率或/和时钟档位可动态改变SLIMbus的超帧速率,以匹配特定用途。 SLIMbus的时钟频率和档位
SLIMbus规格不规定具体的时钟频率,而是给出三个定义:基础频率、固有频率和主频率。
基础频率:基础频率为时钟线频率的2(10-G)倍,其中G为当前时钟档位,G=10时,时钟频率就是基础频率。基础频率可以是固有或主频率,但不对此作强制要求。基础频率可以是28MHz 或以下的任何频率。
可在总线工作时改变基础频率而不改变帧结构,即根据实际应用情况调节功率消耗。 固有频率:固有频率指允许不采用流控制而支持同步数据流的时钟频率,以简化串行低功率互联上的信道分配。例如,支持11.025kHz和44.1kHz数字音频采样率的固有频率,包括5.6448MHz、11.2896MHz和 22.5792MHz。类似地,支持8kHz和48kHz数字音频采样率的固有频率包括6.144MHz、12.288MHz和24.576MHz。
主频率:音频应用时,一组重要采样率完全由4kHz的倍数频率组成,即8、12、16、24、32、48和96kHz等。另一组采样率完全由11.025kHz的倍数频率组成,即11.025、 22.05、44.1和88.2kHz等。
有时需采用非整数倍的频率同步支持数字音频数据流或数据流族,如8kHz和44.1kHz的采样率。这些情形下,时钟线频率不能设置为固有频率。