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DMA 功能，用于將數(shù)據(jù)直接從通信接口傳輸?shù)较到y(tǒng) RAM

直接訪問所有外設(shè)和寄存器

通過 PMU 在中斷觸發(fā)和域上電（例如定時器、GPIO）后立即執(zhí)行

SNC 到主處理器通知，以及反向通知

SNC 與所有通信接口（SPI、I2C 和 UART）位于相同的電源域，SNC 還可以控制其他電源域。它執(zhí)行駐留在系統(tǒng) RAM 中的微碼，其中 SNC 具有直接內(nèi)存連接;以系統(tǒng)時鐘速度運(yùn)行;并且可以生成中斷以通知 PMU 所有操作都已完成，從而可以關(guān)閉整個系統(tǒng)的電源。

圖 3. 傳感器節(jié)點(diǎn)控制器框圖

使用此類專用硬件執(zhí)行傳感器和外設(shè)數(shù)據(jù)操作的架構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是： 

主 CPU 睡眠時間更長，從而可以節(jié)省功耗

節(jié)省 MIPS，因?yàn)?CPU 不必訪問慢速外設(shè)或執(zhí)行簡單的數(shù)據(jù)操作 

不過它有一些缺點(diǎn)。SNC 編程模型的非常簡單的指令集僅允許基本操作。另外，編程 SNC 需要使用匯編語言。最后，由于 SNC 是一個非常簡單的模塊，調(diào)試會變得復(fù)雜。

節(jié)省功耗和 MIPS

我們已經(jīng)進(jìn)行了一系列測量，證明了使用 SNC 可以實(shí)現(xiàn)的功耗和 MIPS 節(jié)省。這些測量是在 Dialog 的基于 ARM Cortex-M33 的 DA1469x SoC 上進(jìn)行的，并比較了只使用主 CPU 和在 SNC 支持下執(zhí)行的相同任務(wù)。 第一組測量集中在訪問通常用于傳感器讀數(shù)的慢速外設(shè)（如 I2C 和 SPI）時節(jié)省的功耗 /MIPS。第二組測量著眼于使用 DA1469x 中包含的藍(lán)牙低功耗（BLE）通信模塊的實(shí)際應(yīng)用案例。 

與 CPU（CM33）相比，SNC 執(zhí)行事務(wù)所需的時間要短很多，如表 2 所示。由于 CPU 可能需要執(zhí)行忙等待，因此節(jié)省了時間相當(dāng)于節(jié)省了 MIPS。

表2:SNC寫/讀8bit數(shù)據(jù)所需的時間以及CPU相應(yīng)所需的時間

對現(xiàn)實(shí)生活中的使用案例，我們比較了每隔 1500 毫秒（表 3）和 500 毫秒（表 4）進(jìn)行廣播時所消耗的功率，同時使用 SPI 每 100 毫秒讀取加速計(jì)傳感器一次。

表 3：每 1500 毫秒進(jìn)行廣播時的能耗，使用 SPI 每 100 毫秒進(jìn)行一次傳感器讀取

表 4：每 500 毫秒進(jìn)行廣播時的能耗，使用 SPI 每 100 毫秒進(jìn)行一次傳感器讀取

在復(fù)雜的應(yīng)用中，如果需要訪問多個傳感器，考慮到緩存未命中和任務(wù)切換等問題，對 MCU 的占用會更大。

降低編程復(fù)雜度

上面提到過，使用集成的傳感器節(jié)點(diǎn)控制器時面臨的最大挑戰(zhàn)之一，是確?；A(chǔ)系統(tǒng)功能的編程、調(diào)試和充分利用與采用通用 MCU 的方案一樣簡單。挑戰(zhàn)的主要方面有：

提供對開發(fā)人員友好的抽象編程，以有效控制驅(qū)動與連接的傳感器 / 外設(shè)的通信接口，以及與主 CPU 通信相對應(yīng)的基本功能。

利用 10 指令匯編式編程，并提供更高級別的編程結(jié)構(gòu)，以簡化和加速軟件開發(fā)。

支持完整的系統(tǒng)整體調(diào)試 - 而不是單獨(dú)調(diào)試每個 CPU 內(nèi)核，因?yàn)榭赡軣o法檢測到當(dāng)內(nèi)核并行運(yùn)行時的系統(tǒng)行為錯誤。

為了解決這些挑戰(zhàn)，我們需要一個完整、易于使用的編程框架。它必須包括抽象和程序，將并發(fā)操作系統(tǒng)任務(wù)的范例擴(kuò)展到在 SNC 上執(zhí)行的相應(yīng)（并行）處理。我們已經(jīng)為 Dialog DA1469x 解決方案開發(fā)了這樣的編程框架（圖 4）。它具有以下特點(diǎn)：

簡化的 SNC 微碼開發(fā)

o 通過定義基于 SeNIS 的類 C 編程語言，可以同時支持匯編和類 C 編程。

用于編程的“混合”編碼模型

o 在相同的源和頭文件中同時包含針對 SNC 和主處理器情境（context）的代碼開發(fā) - 使用了一個 C 預(yù)處理器來定義基于 SeNIS 的語言結(jié)構(gòu)，方便開發(fā)人員。

與驅(qū)動主處理器通信接口、交換 SNC 通知、和操作系統(tǒng)資源相關(guān)的基礎(chǔ)機(jī)制和功能的抽象，作為一組完整且易于使用的 API 程序 / 類 C 函數(shù)。

圖 4. SNC 編程框架

SNC 編程模型的特征可歸納如下：

DA1469x 應(yīng)用包括由 OS 任務(wù)和 SNC 微碼并行執(zhí)行的進(jìn)程。

SNC 適配器向 DA1469x 系統(tǒng)注冊或注銷 SNC 微碼，從而創(chuàng)建一列 SNC 微碼，每個微碼由特定 PMU 事件觸發(fā)。

SNC 適配器采用特殊的 SNC 微碼，根據(jù)相應(yīng)的微碼列表實(shí)現(xiàn)注冊的 SNC 微碼執(zhí)行的調(diào)度，并通過其低級驅(qū)動器控制 SNC 硬件模塊。

定義了一組基于 SeNIS 的結(jié)構(gòu)預(yù)處理器宏，從而生成一組匯編和類 C 語言結(jié)構(gòu)用于 SNC 微碼開發(fā)。

提供一組低級驅(qū)動器 SNC 微碼，可用于驅(qū)動 SPI、I2C 等通信外設(shè)。 

為操作系統(tǒng)任務(wù)和 SNC 微碼提供了一種機(jī)制，進(jìn)行交換：

o 通知

o 數(shù)據(jù)（即：SNC 隊(duì)列）

除了上述實(shí)現(xiàn)輕松編程 SNC 函數(shù)的結(jié)構(gòu)之外，還提供以下內(nèi)容以支持調(diào)試：

使用 SNC 斷點(diǎn)和逐步調(diào)試區(qū)域來調(diào)試 SNC 微碼的機(jī)制。

SNC 仿真器，而不是 SNC 硬件模塊，用于改進(jìn)和簡化 SNC 微碼調(diào)試過程。

本文介紹了一種新的架構(gòu)，可最大限度地降低集成了多個傳感器和外設(shè)的便攜式系統(tǒng)的功耗。該架構(gòu)使用復(fù)雜的硬件狀態(tài)機(jī)來卸載主處理器上的一些重復(fù)性任務(wù)，例如傳感器 / 外設(shè)輪詢和讀取。與其他架構(gòu)相比，這種新架構(gòu)在功耗和 MIPS 優(yōu)化方面具有很大的優(yōu)勢，不過會使編程模型變的更復(fù)雜。因此，我們還介紹了一種對開發(fā)人員友好的編程框架來克服該問題。