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浅谈eSPI汇流排
 

【作者: 黃俊斐】2018年11月27日 星期二

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大多数电脑使用者都知道他们的电脑中的高速汇流排,如PCI-E和USB。 但是,在所有电脑中也有一个低速汇流排,用於连接各种设备,如嵌入式控制器 (EC)、底板管理控制器(BMC)、超级 I/O、系统快闪记忆体存储(用於存储 BIOS 代码)和TPM(受信任的平台模组)到系统核心逻辑芯片 (PCH)。在过去的将近20年中,这种低速汇流排被称为LPC 或低引脚计数汇流排。最近Intel推出了一种新的汇流排来取代LPC 汇流排。 此汇流排称为增强型串列外设介面或 eSPI 汇流排。


由於运算平台持续向低电压发展,现行的LPC介面虽然已为电脑市场服务超过17年之久,但是也逐渐显露出了局限性。而Intel的目标是要减少主板上所需的引脚数量,eSPI具有比LPC更高的可用吞吐量,将工作电压降低至1.8伏特,以实现更小的IC晶片制造工艺。


eSPI 是一种全面的汇流排,用以取代 LPC 汇流排、SPI 汇流排、SMbus、边带信号。以下两个图显示了 LPC与 eSPI的系统连接。 从这些图中可以看出,eSPI 汇流排取代 LPC 汇流排、SPI 汇流排、SMBus 和边带信号。


图(一) LPC系统连接


图(二)eSPI系统连接


eSPI 有多种通道/模式,允许通过汇流排进行通信。eSPI 介面由四个通道组成:


  • eSPI 周边通道介面

  • eSPI 带外通道介面

  • eSPI 快闪记忆体通道介面

  • eSPI 虚拟导线通道

  • 这四通道被多工到eSPI 物理介面上。如下图:


    图 (三)eSPI架构</span></P><br>
<P class='Content'><span para='B=13'>


    周边通道(Peripheral Channel)是LPC 的替换功能,它使系统主机能够读取和写入 EC 中的位置,包含旧式 i/o 操作以及通用记忆体读写操作。此外,传统 DMA 被替换为 Bus Master功能,以便 EC 韧体可以与系统 DRAM 进行通信。


    虚拟导线通道(Virtual Wire Channel)将 IRQs 传播到主机系统,取代串列 IRQ 机制。它还为其他边带信号 (如 SLP_Sx #、SMI #、SCI # 和 PLTRST #/PCI_RESET #) 提供传输机制。 与 LPC 汇流排相比,此通道大大降低了eSPI 汇流排的引脚数量和成本。


    带外(OOB) 通道提供了到晶片组的串列连接,取代以往在SMBus上执行的 PCH 温度和 RTC 读数读取,还有取代用於CPU温度读数的PECI埠,以及与PCH的管理引擎通信。


    快闪记忆体通道(Flash channel)可执行系统BIOS 快闪记忆体共用。在主连接 (MAFS) 配置中,晶片组仍然连接到快闪记忆体,并与 EC 在 eSPI 上共用,也允许EC透过eSPI快闪记忆体通道载入其韧体。在从属连接 (SAFS) 配置中,快闪记忆体连接到 EC,该介面与晶片组在 eSPI 上共用,允许CPU透过eSPI快闪记忆体通道载入BIOS执行。


    图 (四)MAFS和SAFS配置</span></P><br>
<P class='Content'><span para='B=19'>


    系统汇流排从LPC演进到eSPI有以下优势:


  • 节省成本: 使用 LPC 连接到 PCH 有很大的增量成本,因为它有13个引脚,而 eSPI 仅使用5到6个引脚。用於支援电源时序的边带信号可以用eSPI虚拟导线实现。

  • 较低的电压- eSPI 汇流排运行在 1.8V 对比 LPC 汇流排3.3V

  • 简化的电路板布局和设计。

  • 快闪记忆体访问通道允许系统核心逻辑(PCH)在BIOS、管理引擎(ME)和EC/BMC 之间共用系统 SPI 快闪记忆体。 这样可以减少系统中 SPI 快闪记忆体晶片的数量,从而降低系统成本。

  • 支持低功耗状态运行:LPC只运行在系统S0 状态,但 eSPI 可以运行在较低的电源状态,包括在 S5 期间。 这允许许多系统改进,EC 可以在启动时共用系统 SPI 存储。这样就无需在系统中增加 SPI 晶片,降低系统成本。eSPI 汇流排可用於 S5-S0 状态下的系统核心逻辑与 EC 之间的通信。 这样可以去除额外的边带通信汇流排,如 I2C 和 PECI,从而减少了电路板的额外信号。

  • Intel和 AMD 将停止使用 LPC 在後代的产品,迫使客户迁移到 eSPI。Microchip被Intel选择作为 eSPI 开发的验证合作夥伴。这意味着我们的晶片已通过Intel eSPI 主机进行了全面验证, 并得到了Intel的全面支援。Intel已在其叁考验证平台叁考设计选择了Microchip MEC1418/MEC1428 EC。这说明了Microchip ECs 完全支援Intel eSPI。

  • Microchip提供MEC14XX系列嵌入式控制器,专为满足开发x86架构的笔记型电脑和平板电脑平台的设计人员的需求而定制。MEC14XX系列同时支援Intel公司新推出的增强型串列周边介(eSPI)以及现行的低接脚数介面(LPC)。MEC1428是MEC14XX 系列的最新成员,通过支援从属连接 (SAFS) 配置,为计算工程师增加了新的设计功能,这是使用EC支援USB Type C PD的最隹解决方案。欲获取更多关於MEC1428 的相关信息,请访问下列网址https://www.microchip.com/wwwproducts/en/MEC1428


    作者 黄俊斐 Microchip应用工程师


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