隨著超大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展，芯片的功能也愈發(fā)集中，在電子產(chǎn)品的系統(tǒng)中“各司其職” 。在一個電子產(chǎn)品的硬件系統(tǒng)中，通常都是多個芯片協(xié)同工作，所以芯片之間的通訊總線就是必不可少的。

嵌入式開發(fā)中常見的 I2C、SPI、UART、USB等，都是芯片間的通訊總線。不同協(xié)議的通訊總線，是為了解決不同場景、不同需求的數(shù)據(jù)通訊。筆記本電腦作為一個電子產(chǎn)品， CPU（中央處理器） 和 EC（嵌入式控制器） 之間的通訊也是必不可少的，目前主流的通訊總線有 LPC 和 eSPI。

EC 能夠作為一顆專用 MCU，應(yīng)用在筆記本電腦主板設(shè)計中。因為 它是一顆攜帶 eSPI/LPC 外設(shè)的專用 MCU。EC 主要的任務(wù)就是協(xié)助 CPU ，管理一些低速輸入設(shè)備，采集電池參數(shù)、控制主板溫度。EC采集到的低速外設(shè)信息，就會通過eSPI/LPC傳遞給CPU。

01

LPC通訊總線

?

LPC全稱LowPinCountBus，即精簡引腳總線，由Intel在1998年引入PC產(chǎn)品，相較于ISA總線，LPC 引腳少，速度快。LPC總線用于低速設(shè)備（BIOS Flash，Super I/O，TPM）和主板上南橋的連接。

LPC總線支持如下類型通訊 Cycle：

02

eSPI 通訊總線

?

eSPI 全稱 Enhanced Serial Peripheral Interface，即增強型串行外設(shè)接口。eSPI 是為了替代 LPC 而設(shè)計。相較于 LPC 總線，eSPI 總線有如下優(yōu)勢：

? 引腳更少，僅 8 個物理引腳

? 功耗更低，電壓 1.8V 即可運行

? 速度更快，20-66MHz

? 功能更多，支持 VW、OOB、Flash 等功能

eSPI 通訊總線標(biāo)準(zhǔn)就是根據(jù) SPI 通訊總線標(biāo)準(zhǔn)修改而來。從物理層看，eSPI 總線比SPI 總線多了Rset#、Alert#兩個信號，以滿足Host復(fù)位Slave，Slave向Host發(fā)送通訊請求。其他信號，Data-IO、CLK、CS# 沒有差異。因此可以說，eSPI 總線和 SPI 總線的物理層完全一致。

如下圖所示，是一個 SPI Master 和一個 SPI Slave 的連接框圖。如下圖所示，是一個 eSPI Host 和一個 eSPI Slave 的連接框圖。

和 SPI 總線一樣，eSPI 也支持一主多從，利用 CS# 信號選擇不同的 Slave 完成通訊。如下圖所示，是一個 eSPI Host和多個 eSPI Slave 的連接框圖。

從協(xié)議層看，eSPI 和 SPI 通訊協(xié)議最主要的差異是，Master 發(fā)送和接收之間必須插入一個 TAR 信號，占用 2 個 CLK。即 Master 發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為 Slave 發(fā)送數(shù)據(jù)時，要有一個明顯的切換過程。

03

eSPI 高級功能

?

通過 eSPI 自定義的命令集，邏輯上可以把 eSPI 通訊總線劃分出 4 個數(shù)據(jù)通道。分別是：Peripheral Channel，VirtualWire Channel，OOB Channel，F(xiàn)lash Channel，以便完成不同類型數(shù)據(jù)的傳輸。

如下圖所示，是 eSPI Host 和 eSPI Slave 直接通訊的邏輯框圖。

PeripheralChannel（外設(shè)通道），兼容 LPC 總線上的 Memory Cycle，I/O Cycle 通訊。

VirtualWire Channel（虛擬線通道），進一步減少了 PCH和EC的物理引腳連接，從而降低功耗。

OOB Channel（帶外通訊通道）承載 Smbus、PECI等協(xié)議。

Flash Channel（Flash通道）傳遞 FLash“讀/寫/擦” 操作指令及數(shù)據(jù)，以支持 MAFs 和 SAFs 兩種Flash連接模式。

04

CSC2E101

?

芯海科技CSC2E101是一款高度集成的，可靈活配置嵌入式控制器（Embedded Controller），是筆記本電腦、平板電腦、臺式機主板上的核心芯片。

CSC2E101采用 32bit 內(nèi)核，最高主頻 60MHz，75DMIPS，內(nèi)置512K片上Flash作為用戶固件存儲區(qū)域，192KSRAM可以滿足客戶豐富應(yīng)用開發(fā)的需求。除此之外，該芯片還內(nèi)置AES/SHA/RSA/ECC硬件安全引擎，為固件安全啟動和數(shù)據(jù)安全提供了堅實基礎(chǔ)。

CSC2E101 的 eSPI 模塊的設(shè)計高度集成，在 HOST 初始化 eSPI 階段，無需EC固件參與芯片硬件即可自動完成。對于 Peripheral Channel，VirtualWire Channel，OOB Channel，F(xiàn)lash Channel，芯片均提供一組訪問寄存器，由 EC 固件管控，完成相應(yīng)功能。

CSC2E101具備豐富的硬件資源，完善的開發(fā)工具鏈，穩(wěn)定的應(yīng)用示例，多途徑調(diào)試手段，為客戶快速導(dǎo)入項目提供了有力的保障。

CSC2E101是中國大陸首顆通過Intel PCL認證，率先達到國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、獲得國際認可的國產(chǎn)EC產(chǎn)品。在2022年度“硬核中國芯”評選中，CSC2E101因率先打破海外龍頭企業(yè)壟斷、填補國產(chǎn)EC自主研發(fā)的行業(yè)空白，榮獲“2022年度最佳MCU芯片”桂冠。

此外，憑藉CSC2E101等PC系列產(chǎn)品的出色表現(xiàn)，芯海科技摘取由中國計算機學(xué)會工控機專委會、中國工業(yè)計算機大會組委會聯(lián)合頒發(fā)的“2022中國工業(yè)計算機領(lǐng)域年度先鋒企業(yè)”。

未來，芯海科技將堅持模擬信號鏈+MCU雙平臺技術(shù)優(yōu)勢，持續(xù)構(gòu)建PC產(chǎn)品生態(tài)，通過持續(xù)創(chuàng)新，為國產(chǎn)計算機與通信市場提供安全可靠的產(chǎn)品。