LPC简介（超详细）

低引脚数总线接口的规范，称为LPC

目标：启用一个没有ISA或X-bus的系统，降低传统X-bus设备成本，满足X-bus的数据传输速率，执行与X-bus相同的周期类型:Memory, I/O, DMA，和Bus Master，支持固件内存周期类型，将X-bus上的内存空间从16MB增加到4GB，同步设计。

中断通过串行中断(SERIRQ)协议进行通信。

LPC接口不需要支持高速总线，USB等低延迟总线。

术语：

主机：直接连接到CPU或连接到CPU的上游设备的接口部分。这是典型的系统芯片组。

外设：连接到X-bus的LPC下游设备，如Super I/O组件、flash和其他嵌入式控制器。

‘XXXXb’：以二进制表示的信号值

信号定义：LPC接口需要7个信号，6个信号可选，

LPC所需信号：

LAD[3:0]    多路复用命令、地址和数据

LFRAME#     帧:表示一个新周期的开始，中断周期的结束。

LRESET#     与主机上的Reset相同如果主机的接口上有则不要

LCLK        主机上与PCI时钟相同的33MHz时钟。

与现有的基于ISA设备相比，信号节省是巨大的。LPC接口通常只需要6个新信号:LAD[0:3]、LFRAME#和LDRQ#。

CLKRUN#通常只在移动系统中实现。LPCPD#仅用于在某些低功耗状态下部分供电的LPC设备

协议概述

1、协议支持的各种类型的周期：

 

应遵守以下规则:

•主机和外设应执行所述的周期类型。

•外设不能尝试主机不支持的总线主周期。例如，如果主机不支持总线主I/O周期，外设就不能尝试这些周期。

•外设必须忽略它们不支持的周期

2、Memory, I/O, and DMA Cycle Overview----内存，I/O和DMA循环概述

在LPC总线上的数据传输是在一个4位总线上序列化的。这bus特点是:

•一个控制线，称为LFRAME#，由主机启动、停止传输。外设不驱动这个信号。

•LAD[3:0]总线，串行地传递信息：周期类型、周期方向、芯片选择、地址、数据和等待状态。

•可选实现的边带信号传递中断和电源管理功能。

循环的一般流程如下:

1. 当主机驱动LFRAME# 低有效，并将适当的信息放在LAD[3:0]信号线上时，就会启动一个周期        START

2. 主机驱动与周期相关的信息，如地址、DMA通道号或总线主授权。对于DMA和目标周期传输，主机还驱动周期类型(内存或I/O)、读/写方向和传输大小。CT/DIR    ADDR/CHANNEL    SIZE   

3. 主机可选地驱动数据，并转动总线来监视外围设备完成周期  DATA   TAR

4. 外围设备通过在LAD[3:0]上驱动适当的值来表示周期的完成  SYNC

5. 外围设备将总线转向主机，结束循环。

对于总线主周期，这个协议有小的变化，因为主总线必须驱动控制和地址信息到主机，主机负责结束周期，但一般来说，流程是相同的。

 LAD[3:0]  LAD[3:0]信号线在主机和外设之间通过LPC总线传输地址、控制和数据信息。通信的信息是:启动、停止(终止一个周期)、传输类型(内存、I/O、DMA)、传输方向(读/写)、地址、数据、等待状态、DMA通道和总线主授权。并非所有循环类型都以相同的方式使用LAD总线。

START  (1/2) 该字段指示事务的开始或停止。当断言LFRAME#即低有效时，所有外设将进入一个监视LAD[3:0]的状态。START在断言LFRAME#的最后一个时钟上有效。当断言LFRAME#时，这个字段可能有很多值。如果看到一个保留字段，外围设备不应该假设主机正在传输数据。因此，如果外设看到这种类型的编码，它必须忽略循环，直到下一次LFRAME#激活时才监视总线

Cycle Type / Direction (CYCTYPE + DIR) ----循环类型/方向(CYCTYPE + DIR)  (1)

这个字段由主机驱动，用于传递周期类型(内存，I/O, DMA)和周期方向(读/写)。当执行DMA或目标访问时，该字段由主机驱动，并由总线主访问上的外设驱动。字段的第0位保留，必须被外设忽略，并被主机驱动为0以进行基于主机的访问。对于总线主访问，它必须被主机忽略并被外围设备驱动为0。有效值:

 

 

保留:外设和主机都不允许驱动这种信号类型。如果这个值被外设观察到，循环必须被忽略。如果这个信号是由总线主访问上的外设驱动的，主机将通过驱动LFRAME#激活来终止传输。

SIZE 一个时钟，它在DMA传输上由主机驱动，在总线主内存传输上由外设驱动，以确定要传输多少字节。位[3:2]是保留的，必须被驱动到' 00b '，并且必须被目标忽略。其余位编码:

 

Turn-Around (TAR)   两个时钟宽，当主机将控制转交给外设时(例如，读取数据)由主机驱动，当将控制转交给主机时由外设驱动。在这两个时钟宽字段的第一个时钟上，主机或外围设备驱动LAD[3:0]线“1111 b”。在第二个时钟上，宿主或外围将三态置于LAD[3:0]线。由于这些线条上的上拉很弱，所以它们将保持逻辑上的高电平。

   ADDR  这个字段是4个时钟宽的I/O周期，或8个时钟宽的内存周期。它在目标访问时由主机驱动，在总线主访问时由外围设备驱动。这个字段不在DMA周期上驱动。当这个字段被驱动时，它首先被驱动出小块。即先高后低例如，在内存传输时，该字段的第一个时钟包含Address[31:28]，该字段的最后一个时钟包含Address[3:0]。

  CHANNEL 这是一个时钟宽的字段，由主机在DMA周期中驱动，以指示外设已授予哪个DMA通道。位[2:0]包含DMA通道号，位[3]包含基于ISA编码的TC(终端计数)行。

  DATA  这个字段是2个时钟宽，代表一个数据字节。当数据流向外设时主机驱动，DMA和总线主循环驱动，当数据流向主机时由外设驱动。当数据被驱动时，它首先被最不重要的小点驱动。例如，在第一个时钟上，Data[3:0]被驱动，而在第二个时钟上，Data[7:4]被驱动。

  SYNC  该字段用于添加等待状态。它可以有几个时钟长。在目标或DMA周期中，该字段由外围设备驱动。对于总线主周期，主机驱动该字段。

  LFRAME#  由主机用于指示周期的开始和终止。这个信号被外设用来决定何时监视总线一个周期。下面的部分描述了当主机将驱动这个信号激活时，以及当这个信号被视为激活时，外设将采取什么行动。这个信号被用作一般的通知，LAD[3:0]包含与周期的开始或停止相关的信息，外围设备必须监视总线，以确定周期是否为它们准备。当外设采样LFRAME#激活时，它们将立即停止驱动下一个时钟上的LAD[3:0]信号线，并监视总线以获取新的周期信息。

3、Start of Cycle

1. 主机在一个或多个时钟断言LFRAME#，并在LAD上驱动START值。在观察到LFRAME#有效时，所有外设停止驱动LAD[3:0]信号，即使在传输过程中。

在一个周期的开始，允许主机在多个连续时钟中保持LFRAME#有效，甚至更改START值。当LFRAME#处于有效时，外设必须始终使用最后的START值。例如，如果LFRAME#在两个连续的时钟中处于有效，外设应在第一个时钟期间忽略，而只使用第二个时钟的START值。

1. 当适当的START值使LFRAME#有效时，外设监视LAD[3:0]。如果外设识别到这个START值，它应该尝试解码周期的其余部分。如果外设不能识别特定的START值，它可能会忽略循环的其余部分，直到LFRAME#再次有效。
2. 在驱动最终START值后，当主机准备开始循环时，主机无效LFRAME#。当无效LFRAME#断言时，外设必须使用驱动的START值。

图2显示了LFRAME#的典型计时。图3显示了LFRAME#在多个连续时钟中处于有效状态的计时。

 

1. 固件内存周期概述系统BIOS固件的内存周期类型。对于这种循环类型，使用了芯片选择和寻址机制。

START  周期的开始。在LFRAME#低电平采样的最后一个时钟上是有效的。下表显示了循环使用的两个启动字段。

 

IDSEL(设备选择)  用于指示选择哪个固件组件。在此时钟期间，通过AD[3:0]传输的4位与绑定在固件组件的引脚上的值进行比较。如果有匹配，固件组件将继续解码周期，以确定在读取时请求哪些字节，或在写入时更新哪些字节。

MADDR(内存地址)  这是一个给出28位内存地址的7个时钟周期。允许每个内存设备最多256MB，总共4GB的可寻址空间。地址用小点传输。

MSIZE(内存大小)  

 

TAR  SYNC相似

DATA  这个字段是(2 * N)时钟宽，表示“N”数据字节的传输，由MSIZE字段决定，当数据流向外设时，主机在固件内存周期上驱动它(写周期)，当数据流向主机时，由外设驱动它(读周期)。数据的每个字节都以小端驱动，最不重要的字节放在前面。这意味着对于每个字节，在第一个时钟上，数据[3:0]被驱动，在第二个时钟上，数据[7:4]被驱动。它还意味着每个后续数据字节的地址按顺序递增。

Protocal  固件内存周期使用一系列事件，以START字段开始(LFRAME# active with适当的AD[3:0]组合)，以数据传输结束。

 

读：START=1101b,写 START=1110b. START字段后面是IDSEL字段。该字段的作用类似于芯片选择，它指示哪个设备应该响应当前传输。7个时钟是28位地址表示从哪里开始读取选定的设备。MSIZE值表示传输的字节数。

 

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低引脚数总线接口的规范，称为LPC

目标：启用一个没有ISA或X-bus的系统，降低传统X-bus设备成本，满足X-bus的数据传输速率，执行与X-bus相同的周期类型:Memory, I/O, DMA，和Bus Master，支持固件内存周期类型，将X-bus上的内存空间从16MB增加到4GB，同步设计。

中断通过串行中断(SERIRQ)协议进行通信。

LPC接口不需要支持高速总线，USB等低延迟总线。

术语：

主机：直接连接到CPU或连接到CPU的上游设备的接口部分。这是典型的系统芯片组。

外设：连接到X-bus的LPC下游设备，如Super I/O组件、flash和其他嵌入式控制器。

‘XXXXb’：以二进制表示的信号值

信号定义：LPC接口需要7个信号，6个信号可选，

LPC所需信号：

LAD[3:0]    多路复用命令、地址和数据

LFRAME#     帧:表示一个新周期的开始，中断周期的结束。

LRESET#     与主机上的Reset相同如果主机的接口上有则不要

LCLK        主机上与PCI时钟相同的33MHz时钟。

与现有的基于ISA设备相比，信号节省是巨大的。LPC接口通常只需要6个新信号:LAD[0:3]、LFRAME#和LDRQ#。

CLKRUN#通常只在移动系统中实现。LPCPD#仅用于在某些低功耗状态下部分供电的LPC设备

协议概述

1、协议支持的各种类型的周期：

 

应遵守以下规则:

•主机和外设应执行所述的周期类型。

•外设不能尝试主机不支持的总线主周期。例如，如果主机不支持总线主I/O周期，外设就不能尝试这些周期。

•外设必须忽略它们不支持的周期

2、Memory, I/O, and DMA Cycle Overview----内存，I/O和DMA循环概述

在LPC总线上的数据传输是在一个4位总线上序列化的。这bus特点是:

•一个控制线，称为LFRAME#，由主机启动、停止传输。外设不驱动这个信号。

•LAD[3:0]总线，串行地传递信息：周期类型、周期方向、芯片选择、地址、数据和等待状态。

•可选实现的边带信号传递中断和电源管理功能。

循环的一般流程如下:

1. 当主机驱动LFRAME# 低有效，并将适当的信息放在LAD[3:0]信号线上时，就会启动一个周期        START

2. 主机驱动与周期相关的信息，如地址、DMA通道号或总线主授权。对于DMA和目标周期传输，主机还驱动周期类型(内存或I/O)、读/写方向和传输大小。CT/DIR    ADDR/CHANNEL    SIZE   

3. 主机可选地驱动数据，并转动总线来监视外围设备完成周期  DATA   TAR

4. 外围设备通过在LAD[3:0]上驱动适当的值来表示周期的完成  SYNC

5. 外围设备将总线转向主机，结束循环。

对于总线主周期，这个协议有小的变化，因为主总线必须驱动控制和地址信息到主机，主机负责结束周期，但一般来说，流程是相同的。

 LAD[3:0]  LAD[3:0]信号线在主机和外设之间通过LPC总线传输地址、控制和数据信息。通信的信息是:启动、停止(终止一个周期)、传输类型(内存、I/O、DMA)、传输方向(读/写)、地址、数据、等待状态、DMA通道和总线主授权。并非所有循环类型都以相同的方式使用LAD总线。

START  (1/2) 该字段指示事务的开始或停止。当断言LFRAME#即低有效时，所有外设将进入一个监视LAD[3:0]的状态。START在断言LFRAME#的最后一个时钟上有效。当断言LFRAME#时，这个字段可能有很多值。如果看到一个保留字段，外围设备不应该假设主机正在传输数据。因此，如果外设看到这种类型的编码，它必须忽略循环，直到下一次LFRAME#激活时才监视总线

Cycle Type / Direction (CYCTYPE + DIR) ----循环类型/方向(CYCTYPE + DIR)  (1)

这个字段由主机驱动，用于传递周期类型(内存，I/O, DMA)和周期方向(读/写)。当执行DMA或目标访问时，该字段由主机驱动，并由总线主访问上的外设驱动。字段的第0位保留，必须被外设忽略，并被主机驱动为0以进行基于主机的访问。对于总线主访问，它必须被主机忽略并被外围设备驱动为0。有效值:

 

 

保留:外设和主机都不允许驱动这种信号类型。如果这个值被外设观察到，循环必须被忽略。如果这个信号是由总线主访问上的外设驱动的，主机将通过驱动LFRAME#激活来终止传输。

SIZE 一个时钟，它在DMA传输上由主机驱动，在总线主内存传输上由外设驱动，以确定要传输多少字节。位[3:2]是保留的，必须被驱动到' 00b '，并且必须被目标忽略。其余位编码:

 

Turn-Around (TAR)   两个时钟宽，当主机将控制转交给外设时(例如，读取数据)由主机驱动，当将控制转交给主机时由外设驱动。在这两个时钟宽字段的第一个时钟上，主机或外围设备驱动LAD[3:0]线“1111 b”。在第二个时钟上，宿主或外围将三态置于LAD[3:0]线。由于这些线条上的上拉很弱，所以它们将保持逻辑上的高电平。

   ADDR  这个字段是4个时钟宽的I/O周期，或8个时钟宽的内存周期。它在目标访问时由主机驱动，在总线主访问时由外围设备驱动。这个字段不在DMA周期上驱动。当这个字段被驱动时，它首先被驱动出小块。即先高后低例如，在内存传输时，该字段的第一个时钟包含Address[31:28]，该字段的最后一个时钟包含Address[3:0]。

  CHANNEL 这是一个时钟宽的字段，由主机在DMA周期中驱动，以指示外设已授予哪个DMA通道。位[2:0]包含DMA通道号，位[3]包含基于ISA编码的TC(终端计数)行。

  DATA  这个字段是2个时钟宽，代表一个数据字节。当数据流向外设时主机驱动，DMA和总线主循环驱动，当数据流向主机时由外设驱动。当数据被驱动时，它首先被最不重要的小点驱动。例如，在第一个时钟上，Data[3:0]被驱动，而在第二个时钟上，Data[7:4]被驱动。

  SYNC  该字段用于添加等待状态。它可以有几个时钟长。在目标或DMA周期中，该字段由外围设备驱动。对于总线主周期，主机驱动该字段。

  LFRAME#  由主机用于指示周期的开始和终止。这个信号被外设用来决定何时监视总线一个周期。下面的部分描述了当主机将驱动这个信号激活时，以及当这个信号被视为激活时，外设将采取什么行动。这个信号被用作一般的通知，LAD[3:0]包含与周期的开始或停止相关的信息，外围设备必须监视总线，以确定周期是否为它们准备。当外设采样LFRAME#激活时，它们将立即停止驱动下一个时钟上的LAD[3:0]信号线，并监视总线以获取新的周期信息。

3、Start of Cycle

1. 主机在一个或多个时钟断言LFRAME#，并在LAD上驱动START值。在观察到LFRAME#有效时，所有外设停止驱动LAD[3:0]信号，即使在传输过程中。

在一个周期的开始，允许主机在多个连续时钟中保持LFRAME#有效，甚至更改START值。当LFRAME#处于有效时，外设必须始终使用最后的START值。例如，如果LFRAME#在两个连续的时钟中处于有效，外设应在第一个时钟期间忽略，而只使用第二个时钟的START值。

1. 当适当的START值使LFRAME#有效时，外设监视LAD[3:0]。如果外设识别到这个START值，它应该尝试解码周期的其余部分。如果外设不能识别特定的START值，它可能会忽略循环的其余部分，直到LFRAME#再次有效。
2. 在驱动最终START值后，当主机准备开始循环时，主机无效LFRAME#。当无效LFRAME#断言时，外设必须使用驱动的START值。

图2显示了LFRAME#的典型计时。图3显示了LFRAME#在多个连续时钟中处于有效状态的计时。

 

1. 固件内存周期概述系统BIOS固件的内存周期类型。对于这种循环类型，使用了芯片选择和寻址机制。

START  周期的开始。在LFRAME#低电平采样的最后一个时钟上是有效的。下表显示了循环使用的两个启动字段。

 

IDSEL(设备选择)  用于指示选择哪个固件组件。在此时钟期间，通过AD[3:0]传输的4位与绑定在固件组件的引脚上的值进行比较。如果有匹配，固件组件将继续解码周期，以确定在读取时请求哪些字节，或在写入时更新哪些字节。

MADDR(内存地址)  这是一个给出28位内存地址的7个时钟周期。允许每个内存设备最多256MB，总共4GB的可寻址空间。地址用小点传输。

MSIZE(内存大小)  

 

TAR  SYNC相似

DATA  这个字段是(2 * N)时钟宽，表示“N”数据字节的传输，由MSIZE字段决定，当数据流向外设时，主机在固件内存周期上驱动它(写周期)，当数据流向主机时，由外设驱动它(读周期)。数据的每个字节都以小端驱动，最不重要的字节放在前面。这意味着对于每个字节，在第一个时钟上，数据[3:0]被驱动，在第二个时钟上，数据[7:4]被驱动。它还意味着每个后续数据字节的地址按顺序递增。

Protocal  固件内存周期使用一系列事件，以START字段开始(LFRAME# active with适当的AD[3:0]组合)，以数据传输结束。

 

读：START=1101b,写 START=1110b. START字段后面是IDSEL字段。该字段的作用类似于芯片选择，它指示哪个设备应该响应当前传输。7个时钟是28位地址表示从哪里开始读取选定的设备。MSIZE值表示传输的字节数。

 

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