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EC芯片專用總線介紹
2022-12-27 550次

  隨著大型集成電路的不斷發(fā)展,芯片的功能也越來越集中,在電子產(chǎn)品系統(tǒng)中“各盡其責(zé)”。在電子產(chǎn)品的硬件系統(tǒng)中,通常有多個(gè)芯片協(xié)調(diào),因此芯片之間的通信總線是必不可少的。

  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(chǎng)景、不同需求的數(shù)據(jù)通訊。筆記本電腦作為一個(gè)電子產(chǎn)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(yīng)用在筆記本電腦主板設(shè)計(jì)中。因?yàn)?它是一顆攜帶 eSPI/LPC 外設(shè)的專用 MCU。EC 主要的任務(wù)就是協(xié)助 CPU ,管理一些低速輸入設(shè)備,采集電池參數(shù)、控制主板溫度。EC采集到的低速外設(shè)信息,就會(huì)通過eSPI/LPC傳遞給CPU。


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  LPC通訊總線

  LPC全稱LowPinCountBus,即精簡(jiǎn)引腳總線,由Intel在1998年引入PC產(chǎn)品,相較于ISA總線,LPC 引腳少,速度快。LPC總線用于低速設(shè)備(BIOS Flash,Super I/O,TPM)和主板上南橋的連接。


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  LPC總線支持如下類型通訊 Cycle:


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  eSPI 通訊總線

  eSPI 全稱 Enhanced Serial Peripheral Interface,即增強(qiáng)型串行外設(shè)接口。eSPI 是為了替代 LPC 而設(shè)計(jì)。相較于 LPC 總線,eSPI 總線有如下優(yōu)勢(shì):

  ? 引腳更少,僅 8 個(gè)物理引腳

  ? 功耗更低,電壓 1.8V 即可運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)就是根據(jù) SPI 通訊總線標(biāo)準(zhǔn)修改而來。從物理層看,eSPI 總線比SPI 總線多了Rset#、Alert#兩個(gè)信號(hào),以滿足Host復(fù)位Slave,Slave向Host發(fā)送通訊請(qǐng)求。其他信號(hào),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(gè) SPI Master 和一個(gè) SPI Slave 的連接框圖。


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  如下圖所示,是一個(gè) eSPI Host 和一個(gè) eSPI Slave 的連接框圖。


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  和 SPI 總線一樣,eSPI 也支持一主多從,利用 CS# 信號(hào)選擇不同的 Slave 完成通訊。如下圖所示,是一個(gè) eSPI Host和多個(gè) eSPI Slave 的連接框圖。


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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(gè) TAR 信號(hào),占用 2 個(gè) CLK。即 Master 發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為 Slave 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),要有一個(gè)明顯的切換過程。


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  eSPI 高級(jí)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(gè)數(shù)據(jù)通道。分別是:Peripheral Channel,VirtualWire Channel,OOB Channel,F(xiàn)lash Channel,以便完成不同類型數(shù)據(jù)的傳輸。

如下圖所示,是 eSPI Host 和 eSPI Slave 直接通訊的邏輯框圖。


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  PeripheralChannel(外設(shè)通道),兼容 LPC 總線上的 Memory Cycle,I/O Cycle 通訊。

  VirtualWire Channel(虛擬線通道),進(jìn)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(shù)據(jù),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(tái)式機(jī)主板上的核心芯片。


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  CSC2E101采用 32bit 內(nèi)核,最高主頻 60MHz,75DMIPS,內(nèi)置512K片上Flash作為用戶固件存儲(chǔ)區(qū)域,192KSRAM可以滿足客戶豐富應(yīng)用開發(fā)的需求。除此之外,該芯片還內(nèi)置AES/SHA/RSA/ECC硬件安全引擎,為固件安全啟動(dòng)和數(shù)據(jù)安全提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。


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  CSC2E101 的 eSPI 模塊的設(shè)計(jì)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(dòng)完成。對(duì)于 Peripheral Channel,VirtualWire Channel,OOB Channel,F(xiàn)lash Channel,芯片均提供一組訪問寄存器,由 EC 固件管控,完成相應(yīng)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(yīng)用示例,多途徑調(diào)試手段,為客戶快速導(dǎo)入項(xiàng)目提供了有力的保障。

  CSC2E101是中國大陸首顆通過Intel PCL認(rèn)證,率先達(dá)到國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、獲得國際認(rèn)可的國產(chǎn)EC產(chǎn)品。在2022年度“硬核中國芯”評(píng)選中,CSC2E101因率先打破海外龍頭企業(yè)壟斷、填補(bǔ)國產(chǎn)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(chǎn)品的出色表現(xiàn),芯??萍颊∮芍袊?jì)算機(jī)學(xué)會(huì)工控機(jī)專委會(huì)、中國工業(yè)計(jì)算機(jī)大會(huì)組委會(huì)聯(lián)合頒發(fā)的“2022中國工業(yè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域年度先鋒企業(yè)”。

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