在微課堂第四十九期和第五十期向大家介紹了我們CKS32K148芯片SCG模塊，此次微課堂會向大家展開芯片外設橋模塊的介紹。

外設橋（AIPS-Lite）模塊是用于連接處理器內(nèi)核與外圍設備的關鍵組件，其中AIPS指的是“高級外設接口保護系統(tǒng)”（AIPS, advanced peripheral interface protection system），它通過硬件方式對外設接口進行訪問控制和保護，用于避免芯片上的外設接口受惡意攻擊或意外干擾，從而確保外設接口的安全運行和數(shù)據(jù)完整性。

AIPS的主要功能是管理MPU總線主機對外設的訪問權限、地址映射以及訪問保護，其提供的訪問權限控制機制能夠配置不同MPU總線主機（如CPU或DMA）的讀寫訪問及管理權限，并支持對特定外設區(qū)域的讀寫保護，防止非法訪問或誤操作，從而增強系統(tǒng)的安全性。此外，其內(nèi)部架構采用交叉開關接口（Crossbar Switch），使得總線主機的訪問請求能夠轉(zhuǎn)換為可訪問片上絕大多數(shù)從機外設的接口，即將外設的物理地址映射到處理器的地址空間中，令處理器可以通過統(tǒng)一的地址訪問外設，從而實現(xiàn)高效的外設訪問管理。

結構與框圖

從硬件層面上來看，不同的總線主機可通過交叉開關的從機端口S2向其上連接的外設發(fā)起訪問請求，而AIPS就是位于從機端口與外設之間用于對訪問進行控制的管理模塊。為了方便理解，此處給出包含總線主機與外設的AIPS整體結構框圖如下圖1。其中，藍色箭頭指示了總線主機與交叉開關的端口連接情況，紅色箭頭指示了交叉開關從機端口與AIPS模塊的連接情況。

圖1 AIPS結果框圖

在上圖中，AIPS可控制訪問權限的總線主機包括4種，分別是：

內(nèi)核主機：負責處理器的核心操作

調(diào)試器（系統(tǒng)）主機：用于調(diào)試和系統(tǒng)配置

DMA主機：用于直接內(nèi)存訪問操作

以太網(wǎng)主機：用于網(wǎng)絡通信

AIPS可覆蓋芯片中包含的全部外設，并控制其保護權限，這些外設可分為兩類：

AIPS slot編號0-31的平臺上外設

AIPS slot編號32-127的平臺外外設

上述外設與編號對應情況可查閱外設存儲映射表獲取。

內(nèi)存映射

由上文可知，總線主機可通過總線矩陣的從端口S2訪問外設的內(nèi)存映射地址，外設slot支持8位、16位和32位的數(shù)據(jù)通路。而對于外設空間，可分為三個區(qū)域，如下表所示：

表1 與外設空間相關的區(qū)域

為了適應慢速的外設，外設橋包含了每個slot的獨立時鐘使能輸入信號。在實際使用中，可通過PCC/SIM寄存器中的時鐘門控制位禁用相關的AIPS外設空間，當訪問不存在或禁用的外設橋空間地址時，將導致傳輸錯誤終止。

控制權限

外設橋控制著主機對外設的讀寫訪問及其管理權限，下面分別對主機與外設的權限類型進行介紹：

1、總線主機訪問權限

對于總線主機，AIPS能夠控制三種訪問權限：

讀信任

寫信任

強制用戶模式

當主機具有的權限滿足外設的訪問要求時，即可發(fā)起對外設的相應操作，否則操作無效或產(chǎn)生訪問錯誤。

2、外設保護權限

對于芯片外設，AIPS能夠控制三種訪問保護：

管理員權限保護

寫保護

信任保護

當外設開啟某種保護模式時，不滿足權限要求的主機將無法完成被保護的權限操作，只有具有特定權限的主機能夠被允許進行相應操作請求。

需要注意的是，不同總線主機具有的可訪問權限不同，下表2中對其進行了總結：

表2總線主機訪問權限

AIPS寄存器配置

在前文中，已經(jīng)對外設橋的結構與功能進行了介紹，下面分別對主機與外設權限的具體配置方法進行講解。

所有主機的權限均在寄存器AIPS_MPRA中進行配置。

圖2 AIPS_MPRA寄存器

該寄存器的包含了四種總線主機的讀、寫以及訪問模式權限的使能位，四種總線主機的權限使能位功能一致。以內(nèi)核主機為例，不同使能位功能如下:

圖3 總線主機權限使能位

對于外設的訪問控制權限，需注意不同外設與其在寄存器中使能位的對應關系，與主機的權限控制位類似，每個外設有讀、寫

和訪問權限三種保護使能位，具體的寄存器與外設的對應關系可通過外設存儲映射表查看。以AIPS_PACRA寄存器為例，其對應的是外設AIPS和MSCM模塊，其訪問控制使能位如下。

圖4 AIPS_PACRA寄存器

與總線主機類似，所有外設的訪問控制使能位功能一致，不同使能位具體功能如下:

圖5 外設訪問權限使能位

特殊外設

通常情況下，若主機使能權限滿足外設的訪問要求，即可發(fā)起對外設的相應訪問操作。但應注意存在一些特殊的外設，由于其自身特性，當主機工作在USER模式下時，即使在主機權限滿足訪問要求的前提下依然無法執(zhí)行相應訪問操作。下表對這部分特殊的外設進行了總結：

表3 USER模式下主機無訪問權限外設

注：X表示不可執(zhí)行操作，O表示可執(zhí)行操作

對于上表中的外設四種主機在USER模式下均無相應訪問權限，除此之外還需注意DMA主機在任何模式下均無法對MSCM和PCC模塊進行讀寫。