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”（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據完整性。

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域的讀寫保護，防止非法訪問或誤操作，從而增強系統的安全性。此外，其內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換為可訪問片上絕大多數從機外設的接口，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一的地址訪問外設，從而實現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：

內核主機：負責處理器的核心操作

調試器（系統）主機：用于調試和系統配置

DMA主機：用于直接內存訪問操作

以太網主機：用于網絡通信

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訪問外設的內存映射地址，外設slot支持8位、16位和32位的數據通路。而對于外設空間，可分為三個區域，如下表所示：

表1 與外設空間相關的區域

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，即可發起對外設的相應操作，否則操作無效或產生訪問錯誤。

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表示不可執行操作，O表示可執行操作

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。