Leon/grlib design and Configuration Guide



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Figure 4.  Examples of LEON clock gating

AHB CLK


GCLK

CLK


RESETN

DBGO.IDLE

D

Q

D



Q

LEON3/4 entity

AHB CLK

GCLK


CLK

RESETN


DSUO.PWD[n]

D

Q



LEON3/4 entity

DBGO.IPEND

GUIDE, Apr 2018, Version 2018.1

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The  processor  should  exit  the  power-down  state  when  an  interrupt  become  pending.  The  signal 

DBGO.ipend will then go high when this happen, and should be used to re-enable the clock.

When the debug support unit (DSU3 or DSU4) is used, the DSUO.pwd signal should be used instead 

of DBGO.idle. This will ensure that the clock also is re-enabled when the processor is switched from

 

power-down to debug state by the DSU. The DSUO.pwd is a vector with one power-down signal per 



CPU (for SMP systems). DSUO.pwd takes DBGO.ipend into account, and no further gating or latch-

ing needs to be done of this signal. If cache snooping has been enabled, the continuous clock will 

ensure that the snooping logic is activated when necessary and will keep the data cache synchronized 

even when the processor clock is gated-off. In a multi-processor system, all processor except node 0 

will enter power-down after reset and will allow immediate clock-gating without additional software 

support.


Clock-tree  routing  must  ensure  that  the  continuous  clock  (CLK)  and  the  gated  clock  (GCLK)  are 

phase-aligned.  The  template  design  leon3-clock-gate  shows  an  example  of  a  clock-gated  system. 

Please refer to the LEON signal descriptions in the GRLIB IP Core User’s Manual document for doc-

umentation on which processor clock inputs that are allowed to be gated-off. Please also see the docu-

mentation for the GRCLKGATE and GRCLKGATE2 IP cores in the same document.



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Debug communication links

5.1

Overview

GRLIB contains several debug communication link (DCL) controller cores. All DCL cores are con-

trolled over an external link to make accesses on an on-chip AHB bus. These communcation links can 

be used by an external debug  monitor to perform  debugging  operations on the system or by  other 

external devices that need direct memory access to the design.

5.2

Available debug link controllers

A debug communication link controller is an IP core that has that supports communication over an 

external interface without on-chip software involvement. The IP core decodes incoming traffic and 

translates the traffic to operations on the AMBA bus. The table below lists IP cores that can act as 

debug communication link controllers.

TABLE 10. Debug Communication Link controllers

Interface

IP core

AMBA access 

size supported

Notes

Serial UART

AHBUART

Word


Supported by GRMON

JTAG


AHBJTAG

Byte, Half-word, 

Word

Supported by GRMON



Ethernet

GRETH /


GRETH_GBIT

Word


DCL functionality is optional to include in 

Ethernet controllers. Supported by 

GRMON.

PCI


GRPCI / GRPCI2

Byte, Half-word, 

Word

GRMON can make use of PCI target to 



access system.

SpaceWire 

RMAP

GRSPW 


GRSPW2 / 

GRSPWROUTER

Read: Byte, 

Half-word, 

Word

Write: Word



RMAP hardware handler is optional to 

include in SpaceWire controllers. GRMON 

can connect via GRESB Ethernet-to-Space-

Wire bridge. The controllers translate sub-

word read accesses to 32-bit read 

operations.

USB

GRUSB_DCL



Word

Supported by GRMON

I2C

I2C2AHB


Byte, Half-word, 

Word


Not supported by GRMON

SPI


SPI2AHB

Byte, Half-word, 

Word

Not supported by GRMON




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Core specific design recommendations

6.1

Overview

The subsections below contain system design recommendations when using specific GRLIB cores.



6.2

AHB/AHB Bridges (AHB2AHB/AHBBRIDGE/GRIOMMU)

The AHB/AHB bridges can be of high value when partitioning the system into several clock domains 

or when there is a need to separate bus traffic. The use of a bridge will result in increased latencies 

when accesses need to traverse over the bridge.

For bi-directional bridge configurations the designer needs to be aware that collisions (attempts to tra-

verse  the  bridge  both  ways  simultaneously)  will  mean  that  the  access  on  the  slave  bridge  will  be 

aborted and then re-attempted. This situation can potentially lead to starvation and deadlocks.

When instantiating the bridge with a prefetch buffer the buffer should be scaled so that it does not 

prefetch unnecessarily large amounts of data. If the master(s) traversing the bridge have a maximum

 

burst length of eight words, then the bridge’s prefetch buffer should not be larger than eight words.



6.3

SVGA Controller (SVGACTRL)

The SVGA controller can consume a significant amount of the available bus bandwidth. Even if cal-

culations show that there is plenty of bandwidth available, the inclusion of SVGACTRL may add bus 

access  latencies  that  significantly  impact  computational  performance.  For  design  that  include  a 

SVGA controller it is recommended to place the SVGA controller on a separate bus with a dedicated 

frame buffer memory.




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