CN110401939B - 一种低功耗蓝牙控制器链路层装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低功耗蓝牙控制器链路层装置，包括HCI控制命令发送模块，用于通过HCI命令接口由处理发送链路层控制命令给链路层控制器；链路层控制器，用于收到HCI控制命令后，在处理与其他设备的交互通信的相关任务时与链路层处理装置协同处理，无需CPU参与；链路层处理装置，用于响应所述链路层控制器的中断服务请求；中断请求模块，用于在链路层处理装置无法处理的情况下，向CPU请求中断，由处理器负责处理。本发明通过增加专用的链路层装置来处理链路层的命令解析，兼顾灵活性与复杂度，降低了链路层协议处理的CPU依赖。

Description

一种低功耗蓝牙控制器链路层装置
技术领域
本发明涉及基带芯片、连接性芯片设计技术领域，特别涉及一种低功耗蓝牙控制器链路层装置。
背景技术
传统的低功耗蓝牙控制器中，链路层协议处理通过硬件单元和CPU中断/命令交互的方式实现。在发送链路层命令端，处理器通过配置链路层控制器处理链路层协议。在接收链路层命令端，链路层控制器接收了数据包后，中断通知处理器，由处理调用预设的终端服务程序，处理链路层协议。在该交互过程中，涉及到大量频繁的中断请求和中断处理任务。
如图1所示，为现有技术中传统蓝牙控制器整体架构图。传统的低功耗蓝牙控制器实现，通过与协议处理器(Host端)共享单个CPU，或者设置专门的协处理器的方式，实现对链路层的协议处理。
共享处理器方案虽然节省硬件资源，但是CPU需要兼顾应用处理、协议处理和链路层协议处理，CPU的运算能力(MIPS)非常紧张，对某些复杂应用无力处理。提高主频又会造成较大的硬件损耗和功耗损失。
专用协议处理器方案使用专门的处理器应对链路层协议处理，能够实现较快的响应速度，但是硬件开销较大。在当前CPU的授权费用较高情况下，对整体方案成本造成压力。
另外，某些实现方案使用固定硬件逻辑实现部分链路层协议处理，虽然效率高而且速度快，但是***风险较高，且灵活性不足，无法针对协议更新进行升级。
因此，如何提供一种能够提升链路层的响应速度，减轻CPU工作压力的低功耗蓝牙控制器链路层装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种低功耗蓝牙控制器链路层装置，有效降低链路层协议处理对CPU的压力，达到灵活性和功能性兼顾的目的。
本发明提供的一种低功耗蓝牙控制器链路层装置，包括：
HCI控制命令发送模块，用于通过HCI命令接口由处理发送链路层控制命令给链路层控制器；
链路层控制器，用于收到HCI控制命令后，在处理与其他设备的交互通信的相关任务时与链路层处理装置协同处理，无需CPU参与；
链路层处理装置，用于响应所述链路层控制器的中断服务请求；
中断请求模块，用于在链路层处理装置无法处理的情况下，向CPU请求中断，由处理器负责处理。
优选的，所述链路层处理装置设置为透明状态，包括禁用模式，在此情况下，中断处理仍由CPU负责处理。
优选的，所述其他设备包括从设备，当前链路层控制器所在设备为主设备，在主设备链路层控制器收到HCI控制命令后，主设备链路层控制器请求从设备链路层控制器提供交互信息。
优选的，所述处理器预先配置中断服务流程至所述链路层处理装置，所述链路层处理装置器收到HCI控制命令后，自动调用所述中断服务流程与所述链路层控制器实现链路层协议处理。
优选的，所述链路层处理装置的配置数据结构包括：高速数据结构和低速数据结构；所述高速数据结构支持固定中断请求，进行并行中断查询，所述低速数据结构支持多种中断请求，进行串行中断查询。
本发明相较现有技术具有以下有益效果：
通过增加专用的链路层装置(Link Layer Agent)来处理链路层的命令解析，降低了处理器(CPU)的工作负担，降低了链路层控制器和CPU间的交互频率。能够使用处理器预先配置好中断服务的流程，自动与链路控制器实现低层的协议处理，兼顾灵活性与复杂度，降低了链路层协议处理的CPU依赖。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是现有技术中传统蓝牙控制器整体架构图；
图2是本发明实施例提供的蓝牙控制器实现架构图；
图3为本发明实施例提供的主从设备***交互流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明实施例的一种低功耗蓝牙控制器链路层装置说明如下：
HCI控制命令发送模块，用于通过HCI命令接口由处理发送链路层控制命令给链路层控制器；
链路层控制器，用于收到HCI控制命令后，在处理与其他设备的交互通信的相关任务时与链路层处理装置协同处理，无需CPU参与；
链路层处理装置，用于响应所述链路层控制器的中断服务请求；
中断请求模块，用于在链路层处理装置无法处理的情况下，向CPU请求中断，由处理器负责处理。
链路层处理装置设置为透明状态，包括禁用模式，在此情况下，中断处理仍由CPU负责处理。
处理器预先配置中断服务流程至链路层处理装置，链路层处理装置器收到HCI控制命令后，自动调用中断服务流程与链路层控制器实现链路层协议处理。
本实施例中，其他设备包括从设备，当前链路层控制器所在设备为主设备，在主设备链路层控制器收到HCI控制命令后，主设备链路层控制器请求从设备链路层控制器提供交互信息。设计的主从通信交互流程如图3所示。
图3是蓝牙协议中最简单的一种通信请求交互流程，该流程中，主端设备请求从端设备提供某种信息。从交互过程可以看出，链路层装置通过处理器预先配置的流程，对链路层控制器的请求进行响应，释放了处理器资源，提升了整体效率。在更为复杂的交互流程中，该优势更为明显。
链路层处理装置工作原理和流程如下所示：
工作前，处理器预先将链路层处理命令和流程设置到内置的RAM和寄存器中，然后使能该链路层处理装置；
低功耗蓝牙控制器工作过程中，Host会向链路层控制器发送链路层命令；
链路层控制器接收到命令后，解析命令，并开启与从设备的通信流程；
主设备和从设备进行链路层命令交互，在收到对应的通信数据包时，链路层控制器向该链路层处理装置请求服务中断；
收到中断后，链路层处理装置内部的中断处理器通知主状态机，启动中断状态查询；
收到中断状态后，按照预定的流程对该中断进行响应；
协议处理完成后，由链路层控制器通过HCI接口通知Host，本次交互完毕。
链路层处理装置的配置数据结构包括：高速数据结构和低速数据结构。
高速数据结构的中断服务编码存储于寄存器中，属于特定中断请求独有的编码，采用硬件并行检索，能够快速的响应服务请求。服务流程存储于RAM中，由处理器预先设置好特定流程。适用于速度要求高，请求频次高的服务流程。
低速数据结构中的中断服务编码存储于寄存器中，属于多种中断请求类型共享的编码，采用串行检索，响应速度稍慢，但是节省硬件资源。服务流程存储于RAM中，是链表式结构，由处理器预先设置好，由多种场景的服务请求共享。适用于速度要求一般，处理流程复杂，请求频次低的服务流程。
软件开发人员可以根据***需求，动态的配置链路层处理装置的数据结构，从而满足***处理蓝牙链路的协议需求。如果该***无法满足特定的中断处理需求，可以旁路该装置，从而与传统的实现***保持一致，从而实现全兼容。
以上对本发明所提供的一种低功耗蓝牙控制器链路层装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (4)

1.一种低功耗蓝牙控制器链路层装置，其特征在于，包括：
HCI控制命令发送模块，用于通过HCI命令接口由处理发送链路层控制命令给链路层控制器；
链路层控制器，用于收到HCI控制命令后，在处理与其他设备的交互通信的相关任务时与链路层处理装置协同处理，无需CPU参与；所述处理器预先配置中断服务流程至所述链路层处理装置，所述链路层处理装置收到HCI控制命令后，自动调用所述中断服务流程与所述链路层控制器实现链路层协议处理；
链路层处理装置，用于响应所述链路层控制器的中断服务请求；
中断请求模块，用于在链路层处理装置无法处理的情况下，向CPU请求中断，由处理器负责处理。
2.根据权利要求1所述低功耗蓝牙控制器链路层装置，其特征在于，所述链路层处理装置设置为透明状态，包括禁用模式，在此情况下，中断处理仍由CPU负责处理。
3.根据权利要求1所述低功耗蓝牙控制器链路层装置，其特征在于，所述其他设备包括从设备，当前链路层控制器所在设备为主设备，在主设备链路层控制器收到HCI控制命令后，主设备链路层控制器请求从设备链路层控制器提供交互信息。
4.根据权利要求1所述低功耗蓝牙控制器链路层装置，其特征在于，所述链路层处理装置的配置数据结构包括：高速数据结构和低速数据结构；所述高速数据结构支持固定中断请求，进行并行中断查询，所述低速数据结构支持多种中断请求，进行串行中断查询。
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