SLIMbus的主要特點

??? SLIMbus典型的特點為：支持音頻、數(shù)據、總線和單條總線上的設備控制器；減少引腳數(shù)以降低產品消耗；支持高質量音頻多信道；單條總線上多重并發(fā)采樣率；高效、不受主機控制的、對等通用數(shù)據通信；提高軟件重用性和協(xié)同工作能力的標準消息集；使用普通數(shù)字音頻時鐘，同時也可使用已經建立的系統(tǒng)時鐘；為降低總線功率消耗而采用動態(tài)時鐘頻率" title="時鐘頻率">時鐘頻率。
??? 通過提供支持單總線結構上許多部件和數(shù)字音頻信道的可擴展多重結構，SLIMbus總線地址局限于現(xiàn)有的數(shù)字音頻接口，如I²S和PCM（它們都是單部件間點對點連接，只支持一個或兩個數(shù)字音頻信道）。
??? 為了具有更大的靈活性和易用性，SLIMbus總線取消了控制總線，如： I²C、SPI、microWireTM、UART或數(shù)字音頻部件上的GPIO引腳。另外，也減少（或消除）了其他類型的移動終端低帶寬部件上這些總線結構中的控制總線。
????SLIMbus總線采用如下機制實現(xiàn)通信：同步雙向通信、靈活的TDM框架結構、總線仲裁機制和消息結構，這些機制共同建立起SLIMbus設備間靈活、穩(wěn)固的數(shù)據連接。盡管SLIMbus總線對常速率媒體流的傳輸做了優(yōu)化，但它仍可以傳輸各種異步數(shù)據和控制數(shù)據。

SLIMbus總線的物理層介紹

????從物理意義上來說，SLIMbus總線包括兩個終端以及連接多個SLIMbus總線設備的數(shù)據線（DATA）和時鐘線（CLK）。
????SLIMbus總線使用多支路總線的拓撲結構，所有總線信號對總線上的所有設備都是相同的。同樣，總線上的所有設備必須使用相同的協(xié)議進行通信。選擇使用這種總線是因為它大大減少了設備間互相連接的連線數(shù)目，同時允許將各種各樣的設備連接到總線上。
??? 多支路連接要求在任意一個給定時刻，總線上只允許一個設備向其他一臺或多臺接收設備發(fā)送數(shù)據。SLIMbus總線設備需通過仲裁程序訪問總線。
??? SLIMbus總線使用時分多用(TDM)體系結構，這種結構允許多個接收設備和發(fā)射設備駐留在總線上，以允許所有設備在分配的信道和時間片內互相通信。SLIMbus總線支持設備間的點對點通信及一臺設備向其他設備發(fā)起的廣播式通信。
??? SLIMbus總線不是為提高熱插拔容量而設計的，其目的是要在如移動電話等單個客戶終端內完成通信。然而，根據SLIMbus總線規(guī)范中適當協(xié)議而產生的系統(tǒng)使用需求，SLIMbus總線設備允許動態(tài)的“掉線”和“重新接入”總線。

SLIMbus總線設備和設備類

??? SLIMbus總線設備是系統(tǒng)功能的邏輯實現(xiàn)。
?? ?一個設備類別目錄中的設備擁有相同的特性和功能。SLIMbus總線設備被劃分為許多設備類，每一設備類別的定義描述了屬于它的設備的最小需求信息，如設備控制信息、設備行為、支持的數(shù)據傳輸協(xié)議" title="傳輸協(xié)議">傳輸協(xié)議、實現(xiàn)設備功能的最小數(shù)據存儲需求。
??? 所有設備類別的需求包括：設備類別代碼，指定設備的類型；設備類別的版本代碼；支持傳輸?shù)男枨?，即：端口?shù)目、需要的設備屬性、定向性及這些端口所支持的傳輸協(xié)議。
??? 在第一版SLIMbus總線規(guī)范中，定義了四類SLIMbus總線設備：管理類、設計類、接口類和通用類。這些設備類可以完成要設計和實現(xiàn)的SLIMbus總線系統(tǒng)而無需添加其他設備類。如果需要，設備類別集合是可以擴展的。當其他的設備類別被定義后，這些設備類別代碼將會由MIPI聯(lián)盟分配。
??? 管理類設備：管理類設備負責引導SLIMbus總線，并且完成總線管理功能（部件和設備列表、總線配置動態(tài)信道分配）。
??? 設計類設備：設計類設備在時鐘線(CLK)上向所有SLIMbus總線部件傳遞時鐘信號，為了建立總線和通信的最高水平的TDM幀結構，設計類設備也在數(shù)據線上將引導信號及幀信道(幀信息)傳送到其他SLIMbus總線設備，以便于建立異步通信。也可以使用用于音頻解碼和數(shù)字/模擬轉換的高質量時鐘，使系統(tǒng)內不需要產生附加時鐘。
??? 接口類設備：接口類設備的每一部件提供總線管理服務，控制結構層次、接口部件實現(xiàn)監(jiān)控消息協(xié)議，報告部件的當前狀態(tài)、管理部件的初始化，以便于部件能夠適當?shù)仳寗悠湓O備。
??? 通用類設備：通用類設備通常被認為是提高特定應用功能的設備，這些特定功能將數(shù)字音頻轉換為模擬音頻（DAC）或者將模擬音頻轉換為數(shù)字音頻(ADV)。
??? 為了使用功能型SLIMbus總線設備，也需要使用SLIMbus總線接口設備、相關聯(lián)的其他設備和邏輯地址（EA和LA）、信息和取值元素(IE和VE)、每個設備的端口(P)，所有這些用來建立總線連接、控制狀態(tài)信息流及數(shù)字音頻(或其他數(shù)據)流。
??? 設備信息和評價元素：信息元素（IE）和評價元素(VE)是用來保存設備需要的狀態(tài)、配置以及其他重要信息的數(shù)據存儲元素。數(shù)據存儲可能是布爾型的，或有許多取值，這取決于設備的類型。這些IE和VE元素有效替換了諸如I2C或SPI傳統(tǒng)控制接口需要的注冊表。
??? 設備地址：SLIMbus總線使用48位枚舉型地址（EA）來識別設備，這些設備可以在總線上宣布它們的存在。每一設備都有一個EA地址，它包括制造序號ID、產品代碼、設備索引及設備實例值。制造序號ID代碼由MIPI聯(lián)盟提供，唯一識別制造的設備，就像PCI總線部件使用的制造序列號一樣。設備索引代碼在單個部件內唯一識別多重設備，實例值代碼適用于將統(tǒng)一型號或類別的多重設備連接到總線上的情況。
??? 端口：端口設備提供設備之間的數(shù)據連接信道，某一特定設備最多可以有64個端口。
??? 端口能力取決于設備，并且在部件數(shù)據表里有專門的定義。典型的端口屬性包括數(shù)據的方向性，如：只輸入（sink）、只輸出（資源）、既可輸入也可輸出；端口屬性還包括支持的傳輸協(xié)議、數(shù)據寬度等。例如，MEMS移動電話的端口屬性可能是只輸出、異步傳輸協(xié)議、16位數(shù)據寬度。
??? 數(shù)據傳輸后端口的狀態(tài)會發(fā)生變化。當開啟電源或重新啟動后，端口狀態(tài)處于非連接狀態(tài)，此時，端口不產生且不使用任何數(shù)據。當端口被連接到數(shù)據信道后，它變化到非配置狀態(tài)，也不產生且不使用任何數(shù)據。一旦處于非配置狀態(tài)，端口便會接收信道配置消息，并根據這一消息做相應的配置。
??? 在收到所有需要的配置參數(shù)后，端口狀態(tài)變化為已配置狀態(tài)，此時，端口已經做好數(shù)據傳輸?shù)臏蕚洹?/P>

SLIMbus總線部件

?? ?SLIMbus總線部件包括兩個或多個SLIMbus總線設備。一個SLIMbus總線部件必須含有一個SLIMbus總線接口設備。此外，可以含有一個或多個其他類型的SLIMbus總線設備。
??? 圖1給出了一個復雜的SLIMbus總線。數(shù)據和控制信息由設備發(fā)出后首先使用消息協(xié)議對控制信息編碼，并使用傳輸協(xié)議對數(shù)據編碼。然后，數(shù)據和控制流根據幀層次做交叉存取，并在物理層被變換為數(shù)據線(DATA)和時鐘線（CLK）上的電信號。

?

?

?

?

圖1 復雜的SLIMbus 總線部件

??? 在相反方向上，數(shù)據線和時鐘線上的電信號被物理層以比特流形式傳輸，然后被幀層拼湊成為數(shù)據和控制流。這些數(shù)據和控制流轉而被相應協(xié)議解碼并送給部件中適當?shù)脑O備。

SLIMbus總線系統(tǒng)

??? 圖2給出了一個可能的SLIMbus總線系統(tǒng)示例。所有的部件互不相同。需要注意，左上側的SLIMbus總線部件含有幀設備，因此，這一部件的CLK信號是雙向的。

?

?

圖2 SLIMbus 總線系統(tǒng)的一個示例

??? 左上側的SLIMbus總線部件也含有管理設備，但不需要管理設備和幀設備在同一個SLIMbus總線部件中。
??? 左上側的SLIMbus總線部件中所含的元素也可以被組合成基帶或/和應用處理器，用來建立移動終端。

SLIMbus總線模式和操作介紹

??? SLIMbus總線系統(tǒng)模式包括使用共享數(shù)據線和共同時鐘信號互相通信的一系列SLIMbus總線設備。SLIMbus總線數(shù)據線上的信息被分配成控制空間信道和數(shù)據空間信道。
??? 控制空間信道傳輸總線配置信息和同步信息，也傳輸設備間的通信消息?？刂瓶臻g信道允許動態(tài)地自動調整其占用的SLIMbus總線帶寬，甚至有時會達到100%。
??? 數(shù)據空間信道有時會用于傳輸應用相關的特定信息，如同步、接近同步和異步數(shù)據流。
??? 根據傳輸協(xié)議，SLIMbus總線組成設備之間使用控制和數(shù)據信道傳送控制和數(shù)據信息，以便實現(xiàn)需要的系統(tǒng)操作。消息用來控制功能的實現(xiàn)，傳輸協(xié)議處理控制數(shù)據流和應用數(shù)據流的類型。
??? 信道：信道可以在一對設備（設備間通信）之間建立，或者在一個設備和多個設備之間建立（廣播式通信）。
??? (1)控制信道：控制空間信道(或控制信道)實際上有三種不同類型的信道：組幀信道、引導信道、消息信道。每一種都有不同的目的。
??? 組幀信道在特定幀的兩個時隙" title="時隙">時隙中傳輸幀同步符號和幀信息，這些特定幀傳送總線配置參數(shù)，以便于所有部件能夠被同步到正被使用的總線參數(shù)。組幀信道不能進行流控制" title="流控制">流控制，信道的寬度是固定的。
??? 引導信道在超幀的第一個和第二個子幀的一個時隙中傳輸，為部件獲取和改變消息信道中消息的同步提供必要信息。其不能進行流控制，信道的寬度是固定的。
??? 消息信道傳輸多種類型的信息，包括總線配置信息、設備控制和設備狀態(tài)信息等。其通過已知符號實現(xiàn)流控制，信道寬度可以通過編程調整。
??? (2)數(shù)據信道：沒有分配給控制空間的任何SLIMbus總線帶寬可以分配給數(shù)據空間（數(shù)據信道）。數(shù)據空間由一個或多個數(shù)據信道組成，這些數(shù)據信道由處于激活狀態(tài)的管理設備根據應用動態(tài)建立，數(shù)據信道的數(shù)目取決于數(shù)據空間和信道傳輸?shù)臄?shù)據流的類型。數(shù)據空間最多可以含有256個數(shù)據信道。
??? 數(shù)據信道是按固定時間間隔重復的由一個或多個數(shù)據時隙構成的連續(xù)時隙流，這組連續(xù)時隙流被稱為片段。因為這些片段以固定、已知的時間間隔重復，間隔的大小與超幀長度有關，數(shù)據信道可以視為擁有自己已經獲得和可能獲得的帶寬的虛擬總線。
??? 處于激活狀態(tài)的管理設備初始化一個數(shù)據信道后，將相關內容參數(shù)傳送到所有使用該數(shù)據信道的設備。
??? 數(shù)據信道還可由參數(shù)來定義。
??? 圖3顯示了SLIMbus總線系統(tǒng)的概念結構。

?

?

圖3 SLIMbus 總線參考模式

??? 數(shù)據信道、傳輸協(xié)議和流控制：數(shù)據信道根據應用要求傳輸信息，多種數(shù)據格式可以共存。
??? SLIMbus總線并非直接支持各種數(shù)據格式，而是采用一組常用傳輸協(xié)議（包括用戶定義的傳輸協(xié)議）傳輸各種格式的數(shù)據，用其定義數(shù)據流類型、流控制機制及傳輸附加特定應用信息的側信道(如果存在的話)。
??? 端口之間的數(shù)據流遵循某一種傳輸協(xié)議。使用通道連接和信道斷開報文將SLIMbus設備端口與信道關聯(lián)起來。
??? 傳輸協(xié)議分單點傳輸和多點傳輸協(xié)議。表1總結了SLIMbus總線所定義的傳輸協(xié)議類型。

?

??? 數(shù)據信道一次只允許有一個數(shù)據源，但是，根據信道所用的傳輸協(xié)議可以有一個或多個數(shù)據匯(數(shù)據接收器）。
??? 信道中如需使用流控制，則應考慮設備及相關數(shù)據的類型。標志位用來運載流控制信息。
??? 如果時鐘線頻率剛好是數(shù)據流速率的整數(shù)倍，則不需流控制。因此，可以采用同步傳輸協(xié)議。如果需使用流控制，則需從兩種流控制樣式中選一種：單端或雙端。
??? 單端數(shù)據流由共享算法(對加鎖協(xié)議而言）或存在位調控（對拉式或推式協(xié)議而言）。設計的協(xié)議能最理想地運載恒速媒體流(例如線性脈碼調制（LPCM）音頻），但數(shù)據流的實際控制方法取決于總線的基礎頻率，也取決于數(shù)據流特點。
??? 當采用推式協(xié)議運載速率等于或小于信道碼率的數(shù)據時，源設備驅動數(shù)據流，數(shù)據字段中的標志位則指明數(shù)據的可用性。采用推式協(xié)議的數(shù)據信道可以連接到多倍數(shù)據匯（多點傳送），因為沒有來自數(shù)據匯的反饋。
??? 采用拉式傳輸協(xié)議時，如果需要，數(shù)據接收設備就向源設備請求或從源設備拉數(shù)據，數(shù)據字段中的標志位指明數(shù)據的可用性。
??? 雙端隊列握手時，與數(shù)據傳輸相關的兩臺設備中的任意一臺可用數(shù)據片段的標志字段中的兩個或多個控制位來停止或啟動數(shù)據傳送。四種異步傳輸協(xié)議全部采用這種流控制類型。設計的這些傳輸協(xié)議能最佳地支持異步數(shù)據流。

SLIMbus的幀結構

??? SLIMbus采用同步雙線式總線在設備間傳載信息。按時分復用方式(TDM)組織SLIMbus的比特流?？偩€上的信息組織結構被稱為幀結構。
??? 用信道傳輸SLIMbus的控制空間和數(shù)據空間信息，每條信道代表一個特定信息流?？烧{配控制空間和數(shù)據空間所占帶寬，這樣該總線幾乎可適應各種用途。
??? 幀結構含5種結構單元：信元、時隙、幀、子幀和超幀。
??? 信元：即SLIMbus數(shù)據流的最小結構單元,也是時鐘線兩條連續(xù)正邊沿所限制的數(shù)據信號區(qū)。每個信元能保持一個位的信息。
??? 時隙：時隙是SLIMbus上的帶寬單位，為4個毗鄰的信元（4個位），分別用C0、C1、C2和C3表示，按從最高有效位到最低有效位的順序傳送。從4位～32位或更多位，可很容易地組合成時隙。
??? 幀：一幀等于192個連續(xù)時隙，分別用S0、S1……S191表示,并按順序傳送。
??? 每幀的第一個時隙（S0）為控制空間時隙，它包含4位幀同步標志符。每幀的S96時隙也是控制空間時隙，它包含4位成幀" title="成幀">成幀信息。
??? 組件采用幀同步數(shù)據和32位成幀信息與總線同步。所以，為了收到全部32位成幀信息，必須按8個連續(xù)幀為一組(即超幀)來讀取數(shù)據。
??? 子幀：子幀是對幀結構的細分，控制空間和數(shù)據空間在子幀處交織。子幀第一個時隙總分派給控制空間。幀結構如圖4所示，由此可以看出，子幀沒有固定長度，子幀長度可配置為6、8、24或32個連續(xù)時隙（24、32、96或128個信元）。所以，每幀可能的子幀數(shù)分別為32、24、8或6。子幀配置可動態(tài)改變，取決于當時數(shù)據流要求。
?? ?超幀：8個連續(xù)幀(1 536個時隙)組成一個超幀，分別用Frame 0、Frame 1、……Frame 7表示。超幀中，每幀第0時隙包含幀同步標志符，第1幀（Frame 0）的第96時隙包含32位成幀信息的前4位。第1到第7幀的第96時隙也包含4位成幀信息，第7幀運載最后4位成幀信息。按超幀同步模式，超幀頭部5個連續(xù)幀每次傳送一位。
??? 組件采用一整套成幀信息（8幀32位，每幀4位）和超幀同步標志符獲得超幀同步。
??? 導頻信道（用于報文同步）由兩個時隙組成，一個在超幀中的第一幀，另一個在超幀中的第二幀。
??? 用時隙數(shù)（或信元數(shù)）而非時間來表示超幀持續(xù)時間。通過改變SLIMbus的基礎頻率或/和時鐘檔位可動態(tài)改變SLIMbus的超幀速率，以匹配特定用途。

SLIMbus的時鐘頻率和檔位

??? SLIMbus規(guī)格不規(guī)定具體的時鐘頻率，而是給出三個定義：基礎頻率、固有頻率和主頻率。
??? 基礎頻率：基礎頻率為時鐘線頻率的2(10-G)倍，其中G為當前時鐘檔位，G=10時，時鐘頻率就是基礎頻率。基礎頻率可以是固有或主頻率，但不對此作強制要求?；A頻率可以是28MHz 或以下的任何頻率。
??? 可在總線工作時改變基礎頻率而不改變幀結構，即根據實際應用情況調節(jié)功率消耗。
??? 固有頻率：固有頻率指允許不采用流控制而支持同步數(shù)據流的時鐘頻率，以簡化串行低功率互聯(lián)上的信道分配。例如，支持11.025kHz和44.1kHz數(shù)字音頻采樣率的固有頻率，包括5.6448MHz、11.2896MHz和 22.5792MHz。類似地，支持8kHz和48kHz數(shù)字音頻采樣率的固有頻率包括6.144MHz、12.288MHz和24.576MHz。
??? 主頻率：音頻應用時，一組重要采樣率完全由4kHz的倍數(shù)頻率組成，即8、12、16、24、32、48和96kHz等。另一組采樣率完全由11.025kHz的倍數(shù)頻率組成，即11.025、 22.05、44.1和88.2kHz等。
??? 有時需采用非整數(shù)倍的頻率同步支持數(shù)字音頻數(shù)據流或數(shù)據流族，如8kHz和44.1kHz的采樣率。這些情形下，時鐘線頻率不能設置為固有頻率。
??? 時鐘線頻率24.576MHz、12.288MHz、6.144MHz等意義尤為重大，因為它們能相當高效地同步載運4kHz流族和載運11.025kHz流族（采用推或拉數(shù)據技術）?；谶@種原因，稱這些時鐘頻率為主頻率。
??? 時鐘檔位：時鐘檔位有10檔（1～10檔），最低檔與最高檔之間的頻率相差512倍。時鐘檔位能使正在工作的SLIMbus的時鐘頻率按2n級數(shù)變化。如果將時鐘檔位升高一檔而不改變基礎頻率，則SLIMbus的時鐘頻率擴大一倍；反之，如果將時鐘檔位降低一檔而不改變基礎頻率，則SLIMbus的時鐘頻率縮小一半。

SLIMbus發(fā)送報文

??? SLIMbus為總線管理、設備控制和數(shù)據傳送提供一套穩(wěn)健的報文。SLIMbus的核心報文包括：設備管理報文、數(shù)據信道管理報文、信息管理報文、重置報文、值管理報文。SLIMbus的其他報文有：目標設備的類屬報文、目標設備的用戶報文、源設備的類屬報文、源用戶報文、轉義報文。
??? 報文信道：總線所連設備之間依賴報文信道發(fā)送報文。為發(fā)送或接收報文，組件應首先取得報文同步。發(fā)送報文前，采用優(yōu)先權仲裁機制以進入報文信道。
??? 報文信道大?。嚎刂瓶臻g的報文信道運載報文。
??? 圖4中SLIMbus可能采用四種子幀模式。每幀至少用一個時隙作控制空間。每幀中成幀信道占2個時隙，或每超幀中占16個時隙。各種總線配置的導頻信道（用于報文同步）每超幀中占2個時隙。所以，每超幀中，可用控制空間中共有18個時隙分配給特定用途。

?

?

圖4 幀結構

??? 成幀信道或導頻信道沒采用的控制空間時隙可用于報文信道，或由報文信道和數(shù)據信道混合使用。所以報文信道寬度隨總線配置而變化。
??? 六子幀/幀模式時，用于報文信道的時隙數(shù)最少。每幀控制空間時隙數(shù)最少，僅有6個，每超幀則有48個控制空間時隙。因為18個時隙已分派給總線，所以還剩下30(48-18 =30)個控制空間時隙可用于報文信道。用于報文信道的最大時隙數(shù)等于超幀中總時隙數(shù)減去預分的18個時隙，即1536-18=1518。

總線啟動和總線過程

??? 根據組件定義總線啟動過程，用術語“時鐘源組件”和“時鐘接收者組件”區(qū)分含處于激活狀態(tài)的幀的組件和其他組件。
??? 時鐘源組件有其自己的啟動過程，但時鐘接收者組件的啟動過程需另外定義。當每種組件從未定義狀態(tài)轉變?yōu)椴僮鳡顟B(tài)時，就會運行啟動程序。
??? 總線上所有組件都處于相同狀態(tài)的情況只會發(fā)生于所有組件都同時處于各自操作狀態(tài)時。組件按其適當?shù)膯舆^程加入總線。
??? 為對系統(tǒng)功率消耗有更多的控制權，SLIMbus協(xié)議允許在SLIMbus活動時停止組件加入總線，稍晚時再加入。
??? 相關規(guī)則允許那些由于某種原因失去同步的組件滑入到下一更低狀態(tài)或重啟狀態(tài)，并嘗試重新啟動過程。

結? 語