TWI836871B

TWI836871B - 匯流排系統

Info

Publication number: TWI836871B
Application number: TW112102162A
Authority: TW
Inventors: 邱康富; 黃之鴻; 張豪揚
Original assignee: 新唐科技股份有限公司
Priority date: 2023-01-18
Filing date: 2023-01-18
Publication date: 2024-03-21

Abstract

提供一種匯流排系統。複數從屬元件經由一匯流排電性連接於一主控元件。該等從屬元件的警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起。當一第一從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，在每一分發週期中對應於該第一從屬元件的一第一階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第一電壓位準。當該第一從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，在每一該分發週期的該第一階段之後的一位準強化時間週期內，一第二從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準。

Description

匯流排系統

本發明係有關於一種匯流排系統，且特別係有關於一種具有複數從屬元件之匯流排系統。

以往在電腦系統中，晶片組如南橋晶片(south bridge chip)是藉由低接腳數(Low Pin Count，LPC)介面來與其他的電路模組，例如具不同功能的系統單晶片(System-on-a-chip，SoC)互相電性連接。透過低接腳數介面連接的這些外接電路模組可分配到不同的獨立位址，南橋晶片可因此以一對多的方式和外接電路模組通訊。然而近年來，部分新提出的匯流排架構，例如增強序列週邊設備介面(Enhanced Serial Peripheral Interface，eSPI)匯流排，僅允許晶片組和外接電路模組間以一對一的機制通訊。

因此，需要一種能排程多個電路模組之匯流排的機制。

本發明實施例提供一種匯流排系統。該匯流排系統包括一主控元件、一匯流排以及複數從屬元件。該等從屬元件經由該匯流排電性連接於該主控元件。每一該從屬元件具有一警示交握接腳，以及該等從屬元件的該警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起。當該等從屬元件之一第一從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，在每一分發週期之複數階段中對應於該第一從屬元件的一第一階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第一電壓位準。當該第一從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，在每一該分發週期的該第一階段之後的一位準強化時間週期內，該等從屬元件之一第二從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準。

再者，本發明實施例提供一種匯流排系統。該匯流排系統包括一主控元件、一匯流排以及複數從屬元件。該等從屬元件經由該匯流排電性連接於該主控元件。每一該從屬元件具有一警示交握接腳，以及該等從屬元件的該警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起。當該等從屬元件之一第一從屬元件在電源開啟或重置之後偵測到該等從屬元件之一第二從屬元件在一第一時間週期內控制該警示交握控制線為一第一電壓位準時，該第一從屬元件在一分發階段的每一分發週期之複數階段中對應於該第二從屬元件的一第一階段之後的一第二時間週期內經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統1。匯流排系統1包括主控(master)元件10、匯流排12以及複數從屬(slave)元件14A-14D。在一些實施例中，主控元件10是南橋晶片。在一些實施例中，主控元件10可電性連接於一電腦系統(未顯示)的處理模組20，以便相應於處理模組20的指令而經由匯流排12與從屬元件14A-14D進行資料存取。在一些實施例中，處理模組20可電性連接於電腦系統的記憶體22，以便根據不同應用程式的需求來存取記憶體22。在一些實施例中，匯流排12為增強序列週邊設備介面(Enhanced Serial Peripheral Interface，eSPI)匯流排。主控元件10是經由匯流排12而電性連接於從屬元件14A-14D。此外，主控元件10是以一對一機制與從屬元件14A-14D進行通訊，而從屬元件14A-14D是根據仲裁機制與主控元件10進行通訊。值得注意的是，從屬元件14A-14D的數量僅是個例子，並非用以限定本發明。

第2圖係顯示根據本發明一些實施例所述之第1圖中匯流排系統1之連接配置圖。在此實施例中，匯流排12包括重置信號線eSPI_RST、晶片選擇(chip select)信號線eSPI_CS、時脈信號eSPI_CLK以及輸入輸出信號線eSPI_IO。主控元件10是藉由晶片選擇信號線eSPI_CS與從屬元件14A-14D以一對一機制來進行通訊。此外，透過仲裁機制，從屬元件14A-14D可經由輸入輸出信號線eSPI_IO與主控元件10進行通訊(例如傳輸資料與指令)。當主控元件10經由匯流排12與從屬元件14A-14D進行通訊時，時脈信號eSPI_CLK可做為參考時脈。

一般來說，根據晶片選擇信號線eSPI_CS的運作機制，主控元件10僅能選擇單一元件進行通訊。然而，藉由使用仲裁機制，於匯流排系統1中單一時間僅由從屬元件14A-14D之一者與主控元件10進行回應。因此，在主控元件10仍以一對一通訊機制運作的情形下，匯流排12可對應一個晶片選擇信號線eSPI_CS而連接從屬元件14A-14D進行通訊，因而可提高匯流排系統1的擴充性。

在第2圖中，從屬元件14A-14D包括位址區段選擇接腳18A-18D、位址進入選擇接腳16A-16D以及警示交握(handshake)接腳Alert_1-Alert_4。從屬元件14A-14D所對應的位址可藉由位址區段選擇接腳18A-18D以及位址進入選擇接腳16A-16D所接收的電壓準位的組合來進行配置，以使從屬元件14A-14D具有互異的位址區段。例如，從屬元件14A與14C的位址區段選擇接腳18A及18C是耦接於接地端GND，以對應於第一位址區段。從屬元件14A與14C的位址進入選擇接腳16A及16C分別耦接於接地端GND以及電源VDD，以分別對應不同的位址進入碼，例如分別對應於第一位址區段的第一位址及第二位址。此外，從屬元件14B與14D的位址區段選擇接腳18B及18D是耦接於電源VDD，以對應於第二位址區段。從屬元件14B與14D的位址進入選擇接腳16B及16D分別耦接於接地端GND以及電源VDD，以分別對應不同的位址進入碼，例如分別對應於第二位址區段的第一位址及第二位址。值得注意的是，位址區段選擇接腳18A-18D以及位址進入選擇接腳16A-16D的配置僅是個例子，並非用以限定本發明。在其他實施例中，任何合適的設置都可用於設定從屬元件14A-14D所對應的位址區段。

從屬元件14A-14D的警示交握接腳Alert_1 - Alert_4是彼此電性連接至警示交握控制線ALERT_HAND。在此實施例中，警示交握控制線ALERT_HAND是經由上拉(pull-up)電阻R而電性連接至電源VDD，以使警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準(例如高邏輯信號“H”)。此外，從屬元件14A-14D內的排程控制器(schedule controller)可藉由控制所對應之警示交握接腳Alert_1-Alert_4為低電壓位準(例如低邏輯信號“L”)，來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，以使警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，每一從屬元件14A-14D可藉由控制警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，來取得主動和主控元件10通訊的權利。警示交握接腳Alert_1-Alert_4為雙向輸入/輸出接腳(bi-directional input/output)，且在輸出模式下為汲極開路(open drain)。在一些實施例中，警示交握控制線ALERT_HAND是經由下拉(pull-down)電阻而電性連接至接地端GND，以使警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準(例如低邏輯信號“L”)。

在第2圖中，每一從屬元件14A-14D包括各自的排程控制器。例如，從屬元件14A、14C和14D包括排程控制器110，而從屬元件14B包括位準強化(level enhancement)排程控制器120。每一個排程控制器110和位準強化排程控制器120是用以控制警示交握控制線ALERT_HAND以進行通訊的排序。此外，從屬元件14A-14D控制警示交握控制線ALERT_HAND的優先順序是由是由第2圖之位址區段選擇接腳18A-18D與位址進入選擇接腳16A-16D所決定。在其他實施例中，可使用其他硬體或是軟體的設定來決定從屬元件14A-14D控制警示交握控制線ALERT_HAND的優先順序。值得注意的是，在匯流排系統1中，僅有一個從屬元件(例如從屬元件14B)具有能對警示交握控制線ALERT_HAND執行位準強化的排程控制器(例如位準強化排程控制器120)。位準強化排程控制器120與排程控制器110的操作將描述於後。

在此實施例中，上拉電阻R是設置在從屬元件14A-14D外部的阻抗元件。因此，上拉電阻R是經由警示交握控制線ALERT_HAND耦接於從屬元件14A-14D的警示交握接腳Alert_1-Alert_4。在一些實施例中，上拉電阻R是實施(設置)在具有位準強化排程控制器120的從屬元件14B內。因此，上拉電阻R是經由從屬元件14B的警示交握接腳Alert_2而耦接於警示交握控制線ALERT_HAND。

第3圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統1之排程控制方法的流程圖。第3圖之排程控制方法是由匯流排系統1中從屬元件14B之位準強化排程控制器120所執行。此外，第3圖之排程控制方法中的流程S350亦可由匯流排系統1中從屬元件14A、14C和14D的排程控制器110所執行。第4圖係顯示從屬元件14A-14D之時脈信號clk1-clk4以及警示交握控制線ALERT_HAND的示範信號波形圖，用以說明第3圖之排程控制方法之同步階段ST_Sync、同步結束階段ST_SyncEnd以及分發階段ST_Ass的操作。此外，第4圖所顯示之時脈信號clk1-clk4與警示交握控制線ALERT_HAND的波形僅是個例子，並非用以限定本發明。

同時參考第3圖與第4圖，從屬元件14A-14D是使用相同頻率之時脈信號clk1-clk4來作為排程控制器110和位準強化排程控制器120的計數依據。在一些實施例中，時脈信號clk1-clk4具有相同的相位。在一些實施例中，時脈信號clk1-clk4具有不同的相位。在一些實施例中，時脈信號clk1-clk4具有相同的頻率，因此時脈信號clk1-clk4具有相同的時間週期，即TP1=TP2=TP3=TP4。在一些實施例中，從屬元件14A、14B、14C或14D是根據所對應的時脈信號的上升邊緣(rising edge)而進行計數。在一些實施例中，14A、14B、14C或14D是根據所對應的時脈信號的下降邊緣(falling edge)而進行計數。此外，在信號波形圖中，警示交握控制線ALERT_HAND為虛線是表示警示交握控制線ALERT_HAND並沒有被任何從屬元件所驅動，而此時警示交握控制線ALERT_HAND是透過上拉電阻R所驅動。如先前所描述，上拉電阻R可以設置在從屬元件14A-14D的外部或是設置在從屬元件14B的內部。

首先，當從屬元件14B上電或是被重置(步驟S302)之後，位準強化排程控制器120會經由所對應之警示交握接腳Alert_2來監看(或偵測)警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，以判斷警示交握控制線ALERT_HAND是否被驅動且被驅動的時脈週期(clock cycle)的數量未超過特定值(步驟S304)。

在一些實施例中，排程控制器110和位準強化排程控制器120會在2×n個時脈週期內偵測警示交握控制線ALERT_HAND是否被任一從屬元件14A-14D所驅動(例如偵測到警示交握控制線ALERT_HAND由高電壓位準改變為低電壓位準)，其中n為匯流排系統1中從屬元件14A-14D的數量。例如，在第4圖中，位準強化排程控制器120會偵測警示交握控制線ALERT_HAND是否被其他從屬元件14A、14C或14D驅動。當警示交握控制線ALERT_HAND被驅動時，從屬元件14B會進一步判斷警示交握控制線ALERT_HAND被驅動之時脈週期的數量是否未超過2×4個時脈週期(步驟S304)。值得注意的是，時脈週期的數量僅作為例子，並非用以限定本發明。

當偵測到警示交握控制線ALERT_HAND被驅動且未超過2×4個時脈週期，位準強化排程控制器120會判斷從屬元件14B在上電或是被重置時有其他從屬元件已驅動警示交握控制線ALERT_HAND而欲與主控元件10進行通訊。於是，位準強化排程控制器120會控制從屬元件14B進入熱加入(hot join)模式。熱加入模式的操作將描述於後。

當偵測到警示交握控制線ALERT_HAND未被驅動或是被驅動超過2×4個時脈週期時，位準強化排程控制器120會控制從屬元件14B進入待機等待階段(idle wait stage)ST_IdleWait(步驟S306)。在待機等待階段ST_IdleWait中，從屬元件14B的位準強化排程控制器120會控制所對應之警示交握接腳Alert_2為輸入模式，以便監看警示交握控制線ALERT_HAND是否被其他從屬元件14A、14C或14D所驅動(步驟S308)，例如警示交握控制線ALERT_HAND由高電壓位準改變為低電壓位準。若警示交握控制線ALERT_HAND未被其他從屬元件14A、14C或14D所驅動，則從屬元件14B的位準強化排程控制器120會更判斷是否需要與主控元件10進行通訊(步驟S310)。若從屬元件14B不需要與主控元件10進行通訊，則流程回到步驟S306。若從屬元件14B需要與主控元件10進行通訊，則位準強化排程控制器120會驅動警示交握控制線ALERT_HAND(即控制警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準)。當偵測到警示交握控制線ALERT_HAND被驅動時，每一排程控制器110以及位準強化排程控制器120會分別控制所對應的從屬元件14A-14D進入同步階段ST_Sync(步驟S312)。於是，匯流排系統1的從屬元件14A-14D會同時進入同步階段ST_Sync。

在第4圖中，相應於中斷需求REQ1，從屬元件14B2的位準強化排程控制器120會控制警示交握接腳Alert_2為輸出模式並輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND超過特定數量的時脈週期(例如驅動3個時脈週期以上)，以便讓匯流排系統1的其他從屬元件能分辨出匯流排系統1進入同步階段ST_Sync而非其他階段(例如分發階段ST_Ass)。當警示交握控制線ALERT_HAND被驅動超過3個時脈週期之後，位準強化排程控制器120會停止驅動警示交握控制線ALERT_HAND，並控制警示交握接腳Alert_2為輸入模式，以監看警示交握控制線ALERT_HAND。同時地，匯流排系統1的其他從屬元件也會偵測到警示交握控制線ALERT_HAND恢復為高電壓位準(例如由上拉電阻R所驅動)，於是所有的從屬元件同時進入同步結束階段ST_SyncEnd(步驟S314)。

在同步結束階段ST_SyncEnd中，每一排程控制器會等待至少一個時脈週期，以確保匯流排系統1的每一從屬元件14A-14D皆完成同步階段ST_Sync，然後排程控制器110與位準強化排程控制器120會分別控制所對應的從屬元件14A-14D從同步結束階段ST_SyncEnd進入分發階段ST_Ass(步驟S316)。在分發階段ST_Ass中，每一從屬元件14A-14D會在每一分發週期(assignment period)AP中經由警示交握接腳Alert_1-Alert_4來監看警示交握控制線ALERT_HAND的狀態。

在第4圖中，每一從屬元件14A-14D具有相同時間週期的分發週期AP1-AP4。在此實施例中，每一分發週期AP1-AP4具有2×4個時脈週期CY1-CY8。此外，每一分發週期AP1-AP4可劃分成4個階段(phase)PH1-PH4，而每一階段包括2個時脈週期。例如，階段PH1包括時脈週期CY1與CY2、階段PH2包括時脈週期CY3與CY4、階段PH3包括時脈週期CY5與CY6以及階段PH4包括時脈週期CY7與CY8。

在第4圖的分發階段ST_Ass中，每一從屬元件14A-14D是依據階段PH1-PH4來分別執行相對應之操作。在此實施例中，從屬元件14A是對應於階段PH1、從屬元件14B是對應於階段PH2、從屬元件14C是對應於階段PH3而從屬元件14D是對應於階段PH4。在一些實施例中，從屬元件14A-14D與階段PH1-PH4的對應關係是由第2圖之位址區段選擇接腳18A-18D與位址進入選擇接腳16A-16D所決定。在其他實施例中，可使用其他硬體或是軟體的設定來決定從屬元件14A-14D與階段PH1-PH4的對應關係。

在第4圖中，從屬元件14A-14D是依據其內部之時脈信號clk1-clk4的上升邊緣來計數分發週期AP1-AP4中的時脈週期CY1-CY8。在分發階段ST_Ass中，若從屬元件14A與主控元件10進行通訊的話，則從屬元件14A僅能在分發週期AP1的階段PH1中有權力能驅動警示交握控制線ALERT_HAND(即控制警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準)。相似地，若從屬元件14B與主控元件10進行通訊的話，則從屬元件14B僅能在分發週期AP2的階段PH2中有權力能驅動警示交握控制線ALERT_HAND。具體而言，當從屬元件14B與主控元件10進行通訊時，從屬元件14B的位準強化排程控制器120會在階段PH2中控制警示交握接腳Alert_2為輸出模式並輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND，即控制警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。若從屬元件14B不需與主控元件10進行通訊，則從屬元件14B的位準強化排程控制器120會在階段PH2中控制警示交握接腳Alert_1為輸入模式或三態模式，即不驅動警示交握控制線ALERT_HAND。

在第4圖中，相應於中斷需求REQ1，從屬元件14B需要與主控元件10進行通訊。當從屬元件14B欲與主控元件10進行通訊前，會先監看警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，以確定警示交握控制線ALERT_HAND未被從屬元件14A、14C和14D所驅動。接著，在時間點t1，從屬元件14B會控制警示交握接腳Alert_2為輸出模式並在時脈信號clk2的3個時脈週期內輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND，以便通知從屬元件14A、14C和14D進入同步階段ST_Sync。接著，在時間點t2，完成同步階段ST_Sync之後，從屬元件14B會控制警示交握接腳Alert_2為輸入模式或三態模式，以停止驅動警示交握控制線ALERT_HAND。於是，匯流排系統1的每一從屬元件14A-14D會進入同步結束階段ST_SyncEnd。在一些實施例中，在同步結束階段ST_SyncEnd，每一從屬元件14A-14D會等待至少一個時脈週期，然後從屬元件14A-14D從同步結束階段ST_SyncEnd進入分發階段ST_Ass。

在第4圖的分發階段ST_Ass中，從屬元件14B會取得警示交握控制線ALERT_HAND的控制權，以便與主控元件10進行通訊。因此，在時間點t3，警示交握控制線ALERT_HAND會在從屬元件14B之分發週期AP2中的階段PH2變為低電壓位準。於是，從屬元件14B可取得進行通訊的權力。接著，從屬元件14A會在分發週期AP1之階段PH2(如箭頭402所顯示)中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，從屬元件14A可得知對應於階段PH2的從屬元件14B要進行通訊(例如處理中斷需求)。同時地，從屬元件14D亦會在分發週期AP4之階段PH2(如箭頭404所顯示)中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，從屬元件14D可得知對應於階段PH1的從屬元件14B正在進行通訊(例如處理中斷需求)。接著，從屬元件14C會在分發週期AP3之階段PH2(如箭頭406所顯示)中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，從屬元件14C可得知對應於階段PH2的從屬元件14B正在進行通訊(例如處理中斷需求)。

在一些實施例中，當從屬元件14B與主控元件10正在進行通訊時，從屬元件14B會經由其輸入輸出信號線eSPI_IO2提供事件警示信號ALERT至匯流排12的輸入輸出信號線eSPI_IO，以便傳送事件警示信號ALERT至主控元件10。事件警示信號ALERT是表示從屬元件14B對主控元件10要求通訊的請求信號。相應於事件警示訊號ALERT，主控元件10會經由輸入輸出訊號線eSPI_IO傳送狀態擷取訊號GET_STATUS，以詢問從屬元件14A-14D的狀態。此時，從屬元件14B會經由輸入輸出訊號線eSPI_IO接收狀態擷取訊號GET_STATUS並進行回應，以通知主控元件10有資訊欲進行傳送。此時，其他的從屬元件14A、14C和14D則不會接收狀態擷取訊號GET_STATUS且亦不回應。接著，主控元件10會經由輸入輸出訊號線eSPI_IO傳送事件擷取訊號GET_VWIRE，以擷取從屬元件14B的事件訊息。接著，從屬元件14B會接收事件擷取訊號GET_VWIRE並進行回應，以便將事件訊息傳送至主控元件10。從屬元件14A、14C和14D則不會接收事件擷取訊號GET_VWIRE亦不會回應。

當偵測到從屬元件14B驅動警示交握控制線ALERT_HAND時，其他的從屬元件14A、14C和14D如果欲與主控元件10進行通訊，則會將事件訊息進行儲存，以待之後取得警示交握控制線ALERT_HAND的控制權時再與主控元件10通訊。當從屬元件14B與主控元件10進行通訊時，從屬元件14B會在每一分發週期AP2的階段PH2來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，直到與主控元件10結束通訊。相似地，當其他從屬元件與主控元件10進行通訊時，該從屬元件會在每一分發週期中所對應的階段來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，直到結束通訊。

當警示交握控制線ALERT_HAND在所對應的階段被驅動時(步驟S318)，相較於從屬元件14A、14C和14D的排程控制器110，從屬元件14B的位準強化排程控制器120會更對警示交握控制線ALERT_HAND執行位準強化(步驟S322)。如先前所描述，從屬元件14B的位準強化排程控制器120會在分發週期AP2中的階段PH2驅動警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。接著，從屬元件14B的位準強化排程控制器120會在位準強化時間週期Level_EH(即分發週期AP2中的時脈週期CY5-CY8)中控制警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準，因此可避免上拉電阻R對警示交握控制線ALERT_HAND的轉態時間不穩定所造成的功能失效(function fail)。換言之，在位準強化時間週期Level_EH中，從屬元件14A，14C和14D不會偵測到警示交握控制線ALERT_HAND具有由不穩定之轉態時間所造成的低電壓位準。在位準強化時間週期Level_EH結束之後，位準強化排程控制器120會停止控制警示交握控制線ALERT_HAND(即從屬元件14B會控制警示交握接腳Alert_2為輸入模式或三態模式)。於是，警示交握控制線ALERT_HAND的位準會經由上拉電阻R維持在至高電壓位準。因此，相較於傳統匯流排系統中透過上拉電阻R將警示交握控制線ALERT_HAND拉至高電壓位準的不穩定轉態時間，藉由位準強化排程控制器120在位準強化時間週期Level_EH對警示交握控制線ALERT_HAND執行位準強化，可避免匯流排系統1中的從屬元件14A-14D會將不穩定的轉態電壓誤判成警示交握控制線ALERT_HAND被某一從屬元件所驅動。於是，匯流排系統1不會發生功能失效的問題。此外，藉由位準強化排程控制器120執行位準強化功能，可省下選擇適當的上拉電阻R的調適時間成本。在一些實施例中，當上拉電阻R內建在具有位準強化排程控制器120的從屬元件時，更可省下配置外部上拉電阻R的成本。

在第4圖中，位準強化排程控制器120控制位準強化時間週期Level_EH為4個時脈週期。在一些實施例中，位準強化排程控制器120可控制位準強化時間週期Level_EH為1至(2n-2)個時脈週期，其中n為從屬元件的數量。接著，在對警示交握控制線ALERT_HAND執行位準強化(步驟S322)之後，位準強化排程控制器120會控制流程回到步驟S316。

在結束通訊(步驟S316)之後，從屬元件14B不會在分發週期AP2的階段PH2驅動警示交握控制線ALERT_HAND(步驟S318)，於是從屬元件14A-14D會進入待機等待階段ST_IdleWait(步驟S306)。如先前所描述，在待機等待階段ST_IdleWait中，每一從屬元件14A-14D會控制所對應之警示交握接腳Alert_1-Alert_4為輸入模式，以便監看警示交握控制線ALERT_HAND是否被任一從屬元件14A-14D所驅動。

第5圖係顯示警示交握控制線ALERT_HAND的示範波形圖，用以說明從屬元件14A-14D根據第3圖之排程控制方法來驅動警示交握控制線ALERT_HAND的操作。同時參考第3圖和第5圖，相應於中斷需求REQ2，從屬元件14A需要與主控元件10進行通訊。當從屬元件14A欲與主控元件10進行通訊前，會先監看警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，以確定警示交握控制線ALERT_HAND未被從屬元件14B-14D所驅動。接著，在時間點t11，從屬元件14A會控制警示交握接腳Alert_1為輸出模式並在時脈信號clk1的3個時脈週期內輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND，以便通知從屬元件14B-14D進入同步階段ST_Sync。由於匯流排系統1正操作在同步階段ST_Sync中，儘管從屬元件14B此時有中斷需求REQ3產生，從屬元件14B也不會對警示交握控制線ALERT_HAND進行驅動。在完成同步階段ST_Sync之後，從屬元件14A會控制警示交握接腳Alert_1為輸入模式，以停止驅動警示交握控制線ALERT_HAND。於是，在時間點t12，匯流排系統1的每一從屬元件14A-14D會進入同步結束階段ST_SyncEnd。如先前所描述，在同步結束階段ST_SyncEnd中，從屬元件14A-14D會等待至少一個時脈週期，然後從屬元件14A-14D會從同步結束階段ST_SyncEnd進入分發階段ST_Ass。

在分發階段ST_Ass中，從屬元件14A會取得警示交握控制線ALERT_HAND的控制權，以便與主控元件10通訊。因此，在時間點t13，警示交握控制線ALERT_HAND會在從屬元件14A之分發週期AP1中的階段PH1變為低電壓位準。於是，從屬元件14A可取得與主控元件10進行通訊的權力。接著，從屬元件14B-14D會在各自之分發週期AP2-AP4中的階段PH1偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，從屬元件14B-14D可得知對應於階段PH1的從屬元件14A與主控元件10正在進行通訊(例如處理中斷需求)。

當從屬元件14A與主控元件10正在進行通訊時，從屬元件14A會經由其輸入輸出信號線eSPI_IO1提供事件警示信號ALERT至匯流排12的輸入輸出信號線eSPI_IO，以便傳送事件警示信號ALERT至主控元件10。事件警示信號ALERT是表示從屬元件14A對主控元件10要求通訊的請求信號。當偵測到從屬元件14A驅動警示交握控制線ALERT_HAND時，其他的從屬元件14B-14D如果欲與主控元件10進行通訊，則會將事件訊息進行儲存，以待之後取得警示交握控制線ALERT_HAND的控制權時再與主控元件10通訊。

相應於事件警示信號ALERT，主控元件10會經由輸入輸出信號線eSPI_IO傳送狀態擷取信號GET_STATUS，以詢問從屬元件14A-14D的狀態。此時，從屬元件14A會經由輸入輸出信號線eSPI_IO接收狀態擷取信號GET_STATUS並進行回應，以通知主控元件10有資訊欲進行傳送。此時，其他的從屬元件14B-14D則不會接收狀態擷取信號GET_STATUS且亦不回應。接著，主控元件10會經由輸入輸出信號線eSPI_IO傳送事件擷取信號GET_VWIRE，以擷取從屬元件14A的事件訊息。接著，從屬元件14A會接收事件擷取信號GET_VWIRE並進行回應，以便將事件訊息傳送至主控元件10。從屬元件14B-14D則不會接收事件擷取信號GET_VWIRE亦不會回應。當從屬元件14A與主控元件10進行通訊時，從屬元件14A會在每一分發週期AP1的階段PH1來驅動警示交握控制線ALERT_HAND，直到與主控元件10結束通訊。

如先前所描述，當從屬元件14B的位準強化排程控制器120偵測到警示交握控制線ALERT_HAND被從屬元件14A驅動(步驟S308)時，位準強化排程控制器120會控制從屬元件14B依序進入在同步結束階段ST_SyncEnd(步驟S314)與分發階段ST_Ass(步驟S316)。接著，當位準強化排程控制器120偵測到警示交握控制線ALERT_HAND在對應於從屬元件14A的階段PH1被從屬元件14A驅動(步驟S318)時，位準強化排程控制器120會控制從屬元件14B在分發週期AP2的階段PH1之後進入位準強化時間週期Level_EH，以對警示交握控制線ALERT_HAND執行位準強化(步驟S322)。

在第5圖中，儘管時脈信號clk1-clk4具有不同的相位，從屬元件14B在位準強化時間週期Level_EH所執行的位準強化可確保其他從屬元件在所對應之分發週期的階段PH2中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準。例如，從屬元件14A會在分發週期AP1之階段PH2(如箭頭502所顯示)中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準。從屬元件14C會在分發週期AP3之階段PH2(如箭頭504所顯示)中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準。從屬元件14D會在分發週期AP4之階段PH2(如箭頭506所顯示)中偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準。

在第5圖中，位準強化排程控制器120控制位準強化時間週期Level_EH為4個時脈週期(即分發週期AP2的階段PH2和PH3)。在一些實施例中，位準強化排程控制器120可控制位準強化時間週期Level_EH為1至(2n-2)個時脈週期，其中n為從屬元件的數量。接著，在執行位準強化(步驟S322)之後，位準強化排程控制器120會控制流程回到步驟S316。

在第5圖中，從屬元件14B的位準強化排程控制器120會在分發週期AP2中的階段PH2和PH3(即位準強化時間週期Level_EH)控制警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準，因此可避免上拉電阻R對警示交握控制線ALERT_HAND的轉態時間不穩定所造成的功能失效。換言之，在位準強化時間週期Level_EH中，從屬元件14A，14C和14D不會偵測到警示交握控制線ALERT_HAND具有由不穩定之轉態時間所造成的低電壓位準。在位準強化時間週期Level_EH結束之後，位準強化排程控制器120會停止控制警示交握控制線ALERT_HAND(即從屬元件14B會控制警示交握接腳Alert_2為輸入模式或三態模式)。於是，警示交握控制線ALERT_HAND的位準會經由上拉電阻R維持在至高電壓位準。因此，相較於傳統匯流排系統中透過上拉電阻R將警示交握控制線ALERT_HAND拉至高電壓位準的不穩定轉態時間，藉由位準強化排程控制器120在位準強化時間週期Level_EH對警示交握控制線ALERT_HAND執行位準強化，可避免匯流排系統1中的從屬元件14A-14D將不穩定的轉態電壓誤判成警示交握控制線ALERT_HAND被某一從屬元件所驅動。於是，匯流排系統1不會發生功能失效的問題。此外，藉由位準強化排程控制器120執行位準強化功能，可省下選擇適當的上拉電阻R的調適時間成本及配置外部上拉電阻R的成本。

第6圖係顯示警示交握控制線ALERT_HAND的示範波形圖，用以說明從屬元件14A-14D根據第3圖之排程控制方法來驅動警示交握控制線ALERT_HAND的操作，其中從屬元件14B是操作在熱加入模式。同時參考第3圖和第6圖，在此實施例中，從屬元件14B在時間點t24之前是操作在電源開啟或重置(步驟S302)，因此無法監看(或偵測)警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準。

相應於中斷需求REQ4，從屬元件14C需要與主控元件10進行通訊。當從屬元件14C欲與主控元件10進行通訊前，會先監看警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準，以確定警示交握控制線ALERT_HAND未被其他從屬元件所驅動。接著，在時間點t21，從屬元件14C會控制警示交握接腳Alert_3為輸出模式並在時脈信號clk3的3個時脈週期內輸出低電壓位準，以驅動警示交握控制線ALERT_HAND，以便通知其他從屬元件(即從屬元件14A和14D)進入同步階段ST_Sync。在完成同步階段ST_Sync之後，從屬元件14C會控制警示交握接腳Alert_3為輸入模式，以停止驅動警示交握控制線ALERT_HAND。於是，在時間點t22，匯流排系統1的從屬元件14A和14D會進入同步結束階段ST_SyncEnd。如先前所描述，在同步結束階段ST_SyncEnd中，從屬元件14A、14C和14D會等待至少一個時脈週期，然後從屬元件14A、14C和14D會從同步結束階段ST_SyncEnd進入分發階段ST_Ass。

在分發階段ST_Ass中，從屬元件14C會取得警示交握控制線ALERT_HAND的控制權，以便與主控元件10通訊。因此，在時間點t23，警示交握控制線ALERT_HAND會在從屬元件14C之分發週期AP3中的階段PH3變為低電壓位準。於是，從屬元件14C可取得與主控元件10進行通訊的權力。接著，其他從屬元件會在各自之分發週期中的階段PH3偵測到警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準。於是，從屬元件14A和14D可得知對應於階段PH3的從屬元件14C與主控元件10正在進行通訊(例如處理中斷需求)。

從屬元件14B在電源開啟或重置之後，會在時間點t24開始於每一時脈信號clk2的上升邊緣監看警示交握控制線ALERT_HAND的電壓位準。因此，當從屬元件14C在分發週期AP3中的階段PH3驅動警示交握控制線ALERT_HAND為低電壓位準時，位準強化排程控制器120會執行步驟S320，並偵測警示交握控制線ALERT_HAND是否被驅動且超過2個時脈週期。若警示交握控制線ALERT_HAND被驅動且超過2個時脈週期(例如被驅動3個時脈週期)，則位準強化排程控制器120會判斷匯流排系統1的從屬元件進入同步結束階段ST_SyncEnd(步驟S314)。在時間點t25，若警示交握控制線ALERT_HAND未被驅動超過2個時脈週期(如箭頭602和604所顯示)，則位準強化排程控制器120會控制從屬元件14B進入分發階段ST_Ass(步驟S316)。接著，當位準強化排程控制器120偵測到警示交握控制線ALERT_HAND在對應於從屬元件14C的階段PH3被從屬元件14C驅動(步驟S318)之後，位準強化排程控制器120會控制從屬元件14B在位準強化時間週期Level_EH對警示交握控制線ALERT_HAND執行位準強化(步驟S322)。

在第6圖中，位準強化排程控制器120控制從屬元件14B在時間點t25進入分發階段ST_Ass。由於位準強化排程控制器120是第一次監看到警示交握控制線ALERT_HAND被驅動，因此位準強化排程控制器120會直接視為警示交握控制線ALERT_HAND是被從屬元件14A所驅動的，以避免識別成錯誤的從屬元件，而導致計數到錯誤的時脈週期(例如CY1-CY8)或階段(例如PH1-PH4)。因此，位準強化排程控制器120會將從屬元件14C當作從屬元件14A，並在進入分發階段ST_Ass之後，由時脈週期CY3開始計數。

在第6圖中，位準強化排程控制器120控制位準強化時間週期Level_EH為4個時脈週期。在一些實施例中，位準強化排程控制器120可控制位準強化時間週期Level_EH為1至(2n-2)個時脈週期，其中n為從屬元件的數量。接著，在執行位準強化(步驟S322)之後，位準強化排程控制器120會控制流程回到步驟S316。

在匯流排系統1中，每一從屬元件的時脈信號(例如時脈信號clk1-clk4)在長時間操作之後會有時脈偏差產生。為了避免累加的時脈時脈會導致不同的從屬元件計數到不同的時脈週期(例如時脈週期CY1-CY8)而造成排程錯誤或衝突，匯流排系統1的每一從屬元件會在有任一中斷需求時都會重新進入同步階段ST_Sync，使時脈信號的偏差量重新歸零。所以不同的從屬元件於所對應的分發階段中，不會計數到不同的時脈週期而導致排程錯誤或衝突。換言之，具有位準強化排程控制器120的從屬元件(例如從屬元件14B)也不會在錯誤的時脈週期內控制警示交握控制線ALERT_HAND為高電壓位準，因此可避免功能失效。

在本發明實施例中，藉由使用位準強化排程控制器120對警示交握控制線ALERT_HAND執行位準強化，可解決傳統匯流排系統中因為上拉電阻R對警示交握控制線ALERT_HAND造成的轉態時間不穩定或其他因素而導致誤判而功能失效，因此使得匯流排系統1在操作上更強建(robus)。此外，對匯流排系統1而言，使用位準強化排程控制器120可不需要額外的時間來挑選合適的上拉電阻R或是不需要配置外部之上拉電阻R，因此可降低製造成本。

雖然本發明已以較佳實施例發明如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中包括通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:匯流排系統 10:主控元件 12:匯流排 14A-14D:從屬元件 16A-16D:位址進入選擇接腳 18A-18D:位址區段選擇接腳 20:處理模組 22:記憶體 110:排程控制器 120:位準強化排程控制器 Alert_1-Alert_4:警示交握接腳 ALERT_HAND:警示交握控制線 AP1-AP4:分發週期 clk1-clk4:時脈信號 CY1-CY8:時脈週期 eSPI_CLK:時脈信號 eSPI_CS:晶片選擇信號線 eSPI_IO, eSPI_IO1-eSPI_IO3:輸入輸出信號線 eSPI_RST:重置信號線 GND:接地端 Level_EH:位準強化時間週期 PH1-PH4:階段 R:上拉電阻 REQ1-REQ4:中斷需求 S302-S322:步驟 S350:流程 ST_IdleWait:待機等待階段 ST_Sync:同步階段 ST_SyncEnd:同步結束階段 ST_Ass:分發階段 TP1-TP4:時間週期 VDD:電源 ALERT:事件警示信號

第1圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統。第2圖係顯示根據本發明一些實施例所述之第1圖中匯流排系統之連接配置圖。第3圖係顯示根據本發明一些實施例所述之匯流排系統之排程控制方法的流程圖。第4圖係顯示從屬元件之時脈信號以及警示交握控制線的示範信號波形圖，用以說明第3圖之排程控制方法之同步階段、同步結束階段以及分發階段的操作。第5圖係顯示警示交握控制線的示範波形圖，用以說明從屬元件根據第3圖之排程控制方法來驅動警示交握控制線的操作。第6圖係顯示警示交握控制線的示範波形圖，用以說明從屬元件根據第3圖之排程控制方法來驅動警示交握控制線的操作。

1:匯流排系統

10:主控元件

12:匯流排

14A-14D:從屬元件

20:處理模組

22:記憶體

Claims

一種匯流排系統，包括：一主控元件；一匯流排；以及複數從屬元件，經由該匯流排電性連接於該主控元件；其中每一該從屬元件具有一警示交握接腳，以及該等從屬元件的該警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起；其中當該等從屬元件之一第一從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，在每一分發週期之複數階段中對應於該第一從屬元件的一第一階段內，該第一從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第一電壓位準；其中當該第一從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，在每一該分發週期的該第一階段之後的一位準強化時間週期內，該等從屬元件之一第二從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準。
如請求項1之匯流排系統，其中當該第二從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，在每一該分發週期之該等階段中對應於該第二從屬元件的一第二階段內，該第二從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為該第一電壓位準，以及在每一該分發週期之該第二階段之後的該位準強化時間週期中，該第二從屬元件經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為該第二電壓位準。
如請求項1之匯流排系統，其中每一該階段包括固定數量的時脈週期，以及上述位準強化時間週期包括至少一個時間週期。
如請求項1之匯流排系統，其中每一該分發週期包括n個該等階段，以及每一該階段包括2個時脈週期，其中上述位準強化時間週期包括1至(2n-2)個時間週期。
如請求項1之匯流排系統，其中在每一該分發週期中，該等階段的數量是等於該等從屬元件的數量。
如請求項1之匯流排系統，其中當該第一從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，該第二從屬元件僅在每一該分發週期的該位準強化時間週期內經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為該第二電壓位準。
如請求項1之匯流排系統，其中當該第一從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，該第一從屬元件僅在每一該分發週期的該第一階段內經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為該第一電壓位準。
如請求項1之匯流排系統，更包括：一阻抗元件，耦接於該警示交握控制線以及具有該第二電壓位準的一電源之間；其中在該位準強化時間週期之後，該第二從屬元件停止控制該警示交握控制線，以及該警示交握控制線是經由該阻抗元件拉至該第二電壓位準。
如請求項8之匯流排系統，其中該阻抗元件是設置在該等從屬元件的外部，以及該阻抗元件是經由該警示交握控制線耦接於每一該從屬元件的該警示交握接腳。
如請求項8之匯流排系統，其中該阻抗元件是實施於該第二從屬元件內，以及該阻抗元件是經由該第二從屬元件的該警示交握接腳耦接於該警示交握控制線。
一種匯流排系統，包括：一主控元件；一匯流排；以及複數從屬元件，經由該匯流排電性連接於該主控元件；其中每一該從屬元件具有一警示交握接腳，以及該等從屬元件的該警示交握接腳係經由一警示交握控制線而電性連接在一起；其中當該等從屬元件之一第一從屬元件在電源開啟或重置之後偵測到該等從屬元件之一第二從屬元件在一第一時間週期內控制該警示交握控制線為一第一電壓位準時，該第一從屬元件在一分發階段的每一分發週期之複數階段中對應於該第二從屬元件的一第一階段之後的一第二時間週期內經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為一第二電壓位準。
如請求項11之匯流排系統，其中當該第一時間週期與該第一階段具有相同數量的時脈週期時，該第一從屬元件是在該等從屬元件操作在該分發階段時被電源開啟或重置。
如請求項11之匯流排系統，其中當該第一時間週期比該第一階段具有較多數量的時脈週期時，該第一從屬元件是在該等從屬元件操作在該分發階段之前的一同步階段時被電源開啟或重置。
如請求項11之匯流排系統，其中每一該階段包括固定數量的時脈週期，以及上述第二時間週期包括至少一個時間週期。
如請求項11之匯流排系統，其中每一該分發週期包括n個該等階段，以及每一該階段包括2個時脈週期，其中上述第二時間週期包括1至(2n-2)個時間週期。
如請求項11之匯流排系統，其中在每一該分發週期中，該等階段的數量是等於該等從屬元件的數量。
如請求項11之匯流排系統，其中當該第二從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，該第一從屬元件僅在每一該分發週期的該第二時間週期內經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為該第二電壓位準。
如請求項11之匯流排系統，其中當該第二從屬元件與該主控元件經由該匯流排進行通訊時，該第二從屬元件僅在每一該分發週期的該第一階段內經由該警示交握接腳控制該警示交握控制線為該第一電壓位準。
如請求項11之匯流排系統，更包括：一阻抗元件，耦接於該警示交握控制線以及具有該第二電壓位準的一電源之間；其中在該第二時間週期之後，該第一從屬元件停止控制該警示交握控制線，以及該警示交握控制線是經由該阻抗元件拉至該第二電壓位準；其中該阻抗元件是設置在該等從屬元件的外部，以及該阻抗元件是經由該警示交握控制線耦接於每一該從屬元件的該警示交握接腳。
如請求項11之匯流排系統，更包括：一阻抗元件，耦接於該警示交握控制線以及具有該第二電壓位準的一電源之間；其中在該第二時間週期之後，該第一從屬元件停止控制該警示交握控制線，以及該警示交握控制線是經由該阻抗元件拉至該第二電壓位準；其中該阻抗元件是實施於該第一從屬元件內，以及該阻抗元件是經由該第一從屬元件的該警示交握接腳耦接於該警示交握控制線。