色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

寄存器的作用以及復位

jf_78858299 ? 來源:IC小迷弟 ? 作者:Martin ? 2023-01-30 17:17 ? 次閱讀

1. 寄存器的作用

1)時序邏輯存儲數據。例如,一個計數器,每個周期要加1,那它就要使用寄存器實現。純組合邏輯是實現不了的。

2)CPU硬件協調工作,提高設計的靈活度。例如,在休眠時,我們可能會把某個模塊的時鐘關掉,然后在正常工作時,再將時鐘打開。這個就可以通過CPU來實現。

2.基地址/偏移地址

幾乎我們設計的每個模塊都會有寄存器,而它們的寄存器或多或少能被CPU訪問到。但CPU的接口通常只有一組總線去訪問這些模塊,所以設計上都會把CPU和各個模塊掛到總線上。這樣CPU作為Master就能夠訪問到所有的模塊了。

圖片

那CPU的地址是怎么映射到一個具體的寄存器上的呢?這就是涉及到基地址和偏移地址的概念。首先,我們在定架構時,會做一張地址映射表格。我們就以下圖為例,假設給每個外設接口都分配了32KB的地址空間,32KB占用的是15bit。所以32bit的CPU地址的高17位就是基地址,而低15位便是偏移地址。當CPU發一個0x46018000的地址下來,那么硬件會自動根據它的基地址判斷它是去訪問I2C的。然后根據偏移地址便可以知道是訪問I2C的哪一個寄存器了。

圖片

3. 寄存器的復位

  • ** 需不需要復位**

圖片

如上圖,就面積而言,同樣的驅動等級下,帶復位的寄存器要比不帶復位的寄存器大。所以在實際中,為了節省面積,有些寄存器是可以不加復位的。那么,什么樣的寄存器不需要復位呢?答案很簡單:如果一個寄存器的值是在別的信號的控制下更新,且只有在更新后才會被使用,那么這個寄存器就可以不用復位。例如流水線的數據通路;又例如總線設計中的部分寄存器。我們以AXI總線的地址通道為例,由于addr和size這些控制信號是在valid和ready的控制下更新的。換句話說,在時鐘沿下,只要valid和ready同時為高,addr和size就會馬上更新;而valid和ready只要有一個不為高時,總線都不會去使用addr和size的值(此時它們的值是don’t care的)。在這個前提下,addr和size是可以不用復位的;但是valid和ready就一定要復位。參考代碼如下:

圖片

不過話說回來,寄存器不加復位的設計風險會比較大,所以建議在設計初期都加上復位,后面要摳面積時,再回來修改。

  • ** 同步復位or異步復位**

    在電路結構上,同步復位是要比異步復位多一個與門的。如果采用同步復位設計,那么就相當于每個寄存器都會多一個與門,這無疑會撐大面積。所以現在的設計基本上都是采用異步復位,然后在前面加個異步復位同步釋放電路。

    而由于異步復位同步釋放是要在時鐘下對復位打兩拍,所以在一些源同步設計中,我們要特別注意的一個問題是:時序上是否允許你做同步,例如在SPI slave的設計中,假設我們使用CS進行復位。由于時鐘是master發送過來的,每一個數據對應一個時鐘。這時就不能用master發送過來的時鐘做同步了。

  • ** 復位源**

一個復雜的設計中,一個寄存器可能會有很多復位源的。例如,上電復位,軟復位,watchdog復位等等。因此,在設計的時候,我們要先根據功能和應用場景將寄存器分到不同的復位域。并畫出具體的復位電路圖,然后對著電路圖來coding。

  • ** 復位原因記錄寄存器**

當復位源很復雜時,建議在設計中加上一個寄存器。用于記錄上次復位的原因,方便debug。如下圖,不同的復位,該寄存器會被復位成不一樣的值。另外,還可以加上一個計數器,用于記錄復位的次數等。

圖片

4.寄存器的時鐘域

這里的時鐘域指的是,配置寄存器的時鐘域和使用寄存器的時鐘域。如果它們是同一個時鐘域,那就沒什么好顧慮的。但是如果它們屬于異步時鐘域。那這時候就要對寄存器做靜態和動態甚至更細的劃分。所謂靜態寄存器是指,在使用的過程中,寄存器是不會被改變的;而在改變的過程中一定不能被使用。舉個例子,假設某個模塊的時鐘是通過分頻獲得的,而分頻系數可能在上電初始化后就不會再去修改,而這個模塊只會在初始化完成之后才會啟動工作。那么這個分頻系數寄存器就可以當作是靜態的。否則,這個寄存器就是動態的。

在跨時鐘域處理的場景中,區分靜態和動態寄存器尤為重要。例如,假設一個寄存器是在clka下配置的,卻用于clkb下。這時,如果是靜態寄存器,那就不需要做跨時鐘域處理。因為不管clkb在哪個時刻采樣,都只能采到固定值;而動態寄存器可能在采樣時發生變化,從而導致亞穩態的出現。當然,也有人為了保險起見,不管是靜態和動態寄存器,都統一做跨時鐘域處理了。

5.訪問權限

寄存器的訪問權限類型多種多樣,包括但不局限于下圖。我們在設計中要考慮的是,哪些寄存器是CPU能否訪問的,哪些寄存器是硬件能夠訪問的。尤其是在安全相關的設計中(例如安全boot),要特別重視這訪問權限。因為CPU能讀到的東西,隨時都會被別人看到。

圖片

訪問權限在寄存器描述文檔中是必不可缺的。下面給出一個參考格式。

圖片

6.Byte mask

CPU訪問寄存器的數據總線要么是32bit,要么是64bit。也就是說數據總線會是多byte的。如果沒有byte mask,那么CPU在修改某一byte時,要做讀改寫的操作。所以通常在設計中,我們會給寄存器加上byte mask的屬性。例如,寄存器是32bit的,那么可以通過4bit的byte_en來控制寫。

7.多路訪問源仲裁

一個寄存器有多個訪問源的場景很常見。例如,CPU和其它硬件都可以訪問;又例如多個CPU可以訪問。我們舉個例子,假設模塊A和模塊B都有一個SPI控制器,但是它們共用一組IO,并使用一個寄存器spi_switch來選擇是模塊A還是模塊B的控制器接到IO中。而好死不死spi_switch又正好能夠被兩個CPU配置。那么,假設CPU0把IO交給了模塊A,如果模塊A在使用SPI傳輸的過程中,CPU1把IO切到了模塊B,這就出問題了。那么只是在寄存器spi_switch的設計上下功夫,該如何設計才能避免上面的問題呢?答案是有的,但我要賣個關子,你們自己想去吧。

8.保留寄存器

在實際項目中,固件的完成時間往往要落后于RTL設計,你總會遇到tapeout了,固件還在設計的情況。也就是說,我們在設計RTL時,有可能固件的一些功能或架構還不夠明確。所以我們在設計時,可視情況,預留多一些寄存器,這些寄存器在RTL設計時還沒有明確的功能,因此,我管它們叫做保留寄存器(reserved寄存器),如下圖。萬一固件哪天需要使用寄存器來做標記,直接使用這些保留寄存器即可。

圖片

9.寄存器和RAM之間的選擇

項目中使用到memory做緩存是家常便飯。而從實現的角度來看,這些memory可通過寄存器來實現,也可以通過調用RAM來實現。選擇寄存器和RAM需要考慮三點:

1)面積。一般小的memory可以使用寄存器搭;而較大的memory使用RAM搭比較換算。兩者選擇的邊界很難分清,需要根據具體工藝來評估。

2)因為寄存器的讀取是單拍就出來了,而RAM的讀取要等下一拍才出來。所以在做選擇時,我們要先看看是否允許數據下一拍出來。

3)RAM的讀latency很大,它有可能是項目timing的瓶頸。尤其是RAM比較大,或者RAM的訪問源比較多的時候。在評估時,可是打開RAM的library,來查看具體的latency。

10.默認值

設置寄存器的默認值也是一門藝術。這里列幾個我暫時還記得的規則:

1) IO驅動的默認值不要給太小。

2) MCU復位自己的軟復位寄存器的默認值不能有效。否則,復位狀態下,MCU根本就動不起來,更別說去釋放軟復位了。

3)時鐘gate相關寄存器要防止死鎖。舉個極端的例子,假設MCU的時鐘gate是通過MCU自己配置寄存器來控制的。那么這個gate寄存器的默認值就是要開啟的。否則復位后,時鐘會被gate住,MCU根本就動不起來。

11.寄存器復用

還是為了那該死的面積。舉個例子,假設一個系統是半雙工的,也就是說同一時間只能讀或者只能寫。那么讀跟寫是可以共用一部分寄存器的。

12.寄存器訪問接口

比較常見的寄存器接口有三個:

1.APB總線

2.AHB總線

3.用戶自定義的總線

具體的設計實例,去知識星球看I2C控制器的代碼吧。

13.寄存器文檔和代碼自動生成

手敲寄存器代碼,MAS文檔和代碼分開維護都是蛋疼的事情。所以很多公司都只會維護一張excel表格,并在excel表格的寄存上生成MAS和代碼,甚至是C語言頭文件和寄存器RALF文件。這個具體的腳本還在開發中,后面會更新到知識星球

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 寄存器
    +關注

    關注

    31

    文章

    5336

    瀏覽量

    120232
  • cpu
    cpu
    +關注

    關注

    68

    文章

    10855

    瀏覽量

    211590
  • 時序邏輯
    +關注

    關注

    0

    文章

    39

    瀏覽量

    9159
收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    寄存器,寄存器是什么意思

    寄存器,寄存器是什么意思 寄存器定義  寄存器是中央處理內的組成部分。寄存器是有限存貯容量
    發表于 03-08 14:26 ?2.2w次閱讀

    寄存器作用有哪些?

    寄存器作用有哪些? 寄存器用途  1.可將寄存器內的數據執行算術及邏輯運算;  2.存于寄存器內的地址可用來指向
    發表于 03-08 14:35 ?1.6w次閱讀

    數據寄存器,數據寄存器是什么意思

    數據寄存器,數據寄存器是什么意思 數據寄存器數據寄存器包括累加AX、基址寄存器BX、計數
    發表于 03-08 14:38 ?1.3w次閱讀

    51單片機復位電路及復位寄存器的狀態

    這是一個有關于51單片機復位電路的介紹以及復位寄存器狀態的講解,有助于我們更好的了解復位電路。
    發表于 05-09 14:16 ?2次下載

    寄存器與移位寄存器

    寄存器與移位寄存器:介紹寄存器原理和移位寄存器的原理及實現。
    發表于 05-20 11:47 ?0次下載

    51寄存器的所有寄存器名稱,(包括寄存器每一位的作用及用法)資源詳解

    51寄存器的所有寄存器名稱,(包括寄存器每一位的作用及用法)資源詳解
    發表于 10-16 13:04 ?14次下載
    51<b class='flag-5'>寄存器</b>的所有<b class='flag-5'>寄存器</b>名稱,(包括<b class='flag-5'>寄存器</b>每一位的<b class='flag-5'>作用</b>及用法)資源詳解

    移位寄存器具有什么特點及作用

    本文以移位寄存器為中心,主要介紹了移位寄存器原理、移位寄存器特點、移位寄存器分類、移位寄存器作用以及
    發表于 12-22 14:44 ?8.5w次閱讀
    移位<b class='flag-5'>寄存器</b>具有什么特點及<b class='flag-5'>作用</b>?

    移位寄存器怎么用_如何使用移位寄存器_移位寄存器的用途

    移位寄存器是一個具有移位功能的寄存器,是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。本文主要介紹了移位寄存器的用途
    發表于 12-22 15:49 ?2w次閱讀

    STM32復位來源(寄存器版)

    一篇很簡單,有必要了解的文章 - STM32復位來源(寄存器版)
    的頭像 發表于 03-14 14:13 ?1.1w次閱讀
    STM32<b class='flag-5'>復位</b>來源(<b class='flag-5'>寄存器</b>版)

    GPIO寄存器

    ,一般高16位保留BSRR寄存器32位分為低16位BSRRL和高16位BSRRH,BSRRL配置一組IO口的16個IO口的狀態(1),BSRRH配置復位狀態(0)。每組GPIO端口的寄存器包括:4個32位配置
    發表于 12-08 17:06 ?5次下載
    GPIO<b class='flag-5'>寄存器</b>

    配置STM32寄存器控制GPIO點亮LED

    【8-15】端口配置寄存器 32位IDR 數據寄存器 32位 輸入ODR 數據寄存器 32位 輸出BSRR 置位/復位寄存器 32位BRR
    發表于 01-13 16:15 ?3次下載
    配置STM32<b class='flag-5'>寄存器</b>控制GPIO點亮LED

    ARM通用寄存器及狀態寄存器詳解

    筆者來聊聊ARM通用寄存器以及狀態寄存器的認識與理解。
    的頭像 發表于 01-06 14:58 ?7149次閱讀

    單片機工作寄存器作用 單片機常用專用寄存器

    除了通用寄存器(如累加、通用寄存器等),單片機中還會有特定功能的寄存器,如定時寄存器、中斷控
    的頭像 發表于 04-08 14:46 ?7520次閱讀

    淺析寄存器作用及應用

    寄存器是計算機內部最快的存儲器件之一,其在計算機中具有重要的作用。本文將從寄存器作用、應用和分類等方面對寄存器進行詳細介紹。
    的頭像 發表于 04-09 18:44 ?1.1w次閱讀

    寄存器的類型和作用

    在計算機科學中,寄存器(Register)是一種高速存儲單元,它位于CPU內部,與CPU的運算單元和邏輯控制單元緊密相連。寄存器的主要作用是暫時存儲指令、操作數和地址等臨時數據,以便CPU快速訪問和處理。由于
    的頭像 發表于 09-05 14:11 ?1629次閱讀
    主站蜘蛛池模板: 国产电影尺度| 达达兔欧美午夜国产亚洲| 中文字幕人成人乱码亚洲影视S | 欧美精品熟妇乱| 人妻免费久久久久久久了| 日韩做A爰片久久毛片A片毛茸茸| 四虎一级片| 亚洲人成www在线播放| 中国人泡妞www免费| 99午夜高清在线视频在观看| 城中村快餐嫖老妇对白| 国产免费久久爱久久啪| 久久免费国产视频| 欧美精品色视频| 亚洲电影二区| 综合精品欧美日韩国产在线 | 91久久偷偷做嫩草影院免费看| 99久久国语露脸精品国产| 大伊人青草狠狠久久| 国产午夜精品一区理论片飘花| 久久黄色大片| 日本三区四区免费高清不卡| 胸太大被男同桌吃好爽| 中国特级黄色大片| 国产成人aaa在线视频免费观看| 精品久久久噜噜噜久久久app| 女生下面免费看| 亚洲大爷操| 99九九精品视频| 国精一区二区AV在线观看网站| 美女裸露100%奶头视频| 无码成人AAAAA毛片含羞草| 中文字幕一区久久久久| 观看免费做视频| 久久精品综合电影| 少妇高潮久久久久7777| 在线视频网站www色| 高清欧美性猛交xxxx黑人猛交| 久久九九亚洲精品| 天天操人人射| 97在线观看成人免费视频|