eSPI就是SPI升级版？

根据这名字就感觉eSPI就是SPI的升级版，这样说没错。
但是如果你思想上认为只是提高了点速度之类，那你就小看了。

从双向通讯信号上讲，LPC/SPI/eSPI，大同小异、
当我们谈eSPI，其实主要是为了把LPC接口比下去的

eSPI vs. LPC side band信号数量减少
EC/Super I/O芯片和PCH的连接如果用LPC，那么side band信号会多不少，尤其是各种中断信号。因为引入了虚拟中断通讯。#SMI，#SCI，#RCIN这些以前是中断pin脚的，都可以省下来了

CPU与低速外设之间最早是ISA总线，后来被LPC取代，现在LPC也不够看了，eSPI就出现了。

一、什么是LPC

 

     LPC总线，原名叫Low pin count Bus，即精简引脚总线，由Intel在1998年引入PC产品，相较于ISA总线，LPC 引脚少，速度快。

    LPC接口是一个低速33 MHz带宽总线，主要在intel.CPU上使用。它是用来连接CPU和外围设备取代工业标准结构(ISA)总线， LPC总线最大的优点是只需要7个信号，在拥挤的现代主板上是很容易布局的。

eSPI/LPC专用MCU

    嵌入式开发中常见的 I2C、SPI、UART、USB等，都是芯片间的通讯总线。不同协议的通讯总线，是为了解决不同场景、不同需求的数据通讯。 CPU（中央处理器） 和 EC（嵌入式控制器） 之间的通讯也是必不可少的，目前主流的通讯总线有 LPC 和 eSPI。

    EC 能够作为一颗专用 MCU，应用在笔记本电脑主板设计中。因为它是一颗携带 eSPI/LPC 外设的专用 MCU。EC 主要的任务就是协助 CPU ，管理一些低速输入设备，比如说鼠标，键盘，EC,SIO以及一些FLASH。采集电池参数、控制主板温度。EC采集到的低速外设信息，就会通过eSPI/LPC传递给CPU。

二、LPC总线

 

在PC领域， LPC总线用于低速设备（BIOS Flash，Super I/O，TPM）和主板上南桥的连接。 

1.LPC总线的接口管脚

　　LPC总线由7个必选信号和6个可选信号组成，具体如下表所示：

LAD[3:0]是双向信号，传输命令、地址、数据信号

LFRAME_L:表示开始命令

LRESET_L 由CPU的 PLTRST_N信号给出，在逻辑里面复位状态机

LCLK 由 CPU输出33M时钟，和PCI的时钟同源
 

实例：

 CPU端引脚：

　

　MB板上的JDEBUG connector有12pin，没有连接LRESET#信号，只连接了其余的6个必选信号，为主板诊断提供接口，其中CLK_DEBUG由PCH提供，24MHZ：

　　EC与PCH连接的LPC总线中除了包含7个必选信号，还包含SEEIRQ和CLKRUN#信号。这里需要注意的是JDEBUG的CLK信号与连接EC和PCH的LPC总线中CLK信号并非同一个信号。PCH提供了2个输出24MHz时钟的管脚，但每个时钟只能驱动一个LPC设备，故EC和JDEBUG各连接一个。

2.LPC接口的工作原理

LPC接口的工作原理主要包括数据传输、控制信号和电源供应三个方面。

    数据传输方面，LPC接口通过数据线传送数据，可以实现高速数据传输和并行数据传输。

    控制信号方面，LPC接口通过控制线发送控制信号，如读写命令、中断请求等，以实现对外设的控制。

    电源供应方面，LPC接口通过引脚提供电源供应，保证外设正常工作。LPC接口还支持电源管理功能，可以实现对外设的电源控制和管理。

3. LPC接口规范

LPC接口规范主要包括引脚定义、信号电平和通信协议等方面。

引脚定义方面，LPC接口的引脚分为数据线、控制线和电源线等多种类型，每个引脚都有特定的功能。

信号电平方面，LPC接口的信号电平通常为TTL电平，即0V和5V之间的电压范围，保证了信号的稳定性和可靠性。

通信协议方面，LPC接口通常采用一种特定的通信协议，如I2C、SPI等，以实现数据的传输和控制。

 

4. LPC接口的通信协议

    LPC接口的通信协议是指在LPC接口上进行数据传输和控制时所使用的协议。

    常见的LPC接口通信协议包括I2C（Inter-Integrated Circuit）、SPI（Serial Peripheral Interface）等。

    I2C协议是一种串行通信协议，通过两根线进行数据传输，支持多个设备共享同一条总线。SPI协议是一种并行通信协议，通过多根线进行数据传输，每个设备都有独立的片选线。

这些通信协议都具有简单、灵活、可靠的特点，可以满足不同应用场景的需求。

    LPC总线落伍的原因是：

1，LPC 3.3V的I/O技术，增加芯片的制造成本；

2，LPC只支持33MHz总线时钟，带宽为133Mbps，不能满足新设备的带宽需求，但使用USB3.0/PCIe这类高速接口，成本又太高；

3，CPU芯片组与EC，BMC以及SIO等外设存在大量的边带通信需求，会占用大量的管脚，导致管脚资源成本高。

二、eSPI 总线

    eSPI 全称 Enhanced Serial Peripheral Interface，即增强型串行外设接口。eSPI 是为了替代 LPC 而设计。相较于 LPC 总线，eSPI 总线有如下优势：

• 引脚更少，仅 8 个物理引脚

• 功耗更低，电压 1.8V 即可运行

• 速度更快，20-66MHz

• 功能更多，支持 VW、OOB、Flash 等功能

    eSPI 通讯总线标准就是根据 SPI 通讯总线标准修改而来。从物理层看，eSPI 总线比SPI 总线多了Rset#、Alert#两个信号，以满足Host复位Slave，Slave向Host发送通讯请求。其他信号，Data-IO、CLK、CS# 没有差异。因此可以说，eSPI 总线和 SPI 总线的物理层完全一致。

如下图所示，是一个 SPI Master 和一个 SPI Slave 的连接框图。

如下图所示，是一个 eSPI Host 和一个 eSPI Slave 的连接框图。

和 SPI 总线一样，eSPI 也支持一主多从，利用 CS# 信号选择不同的 Slave 完成通讯。如下图所示，是一个 eSPI Host和多个 eSPI Slave 的连接框图。

    从协议层看，eSPI 和 SPI 通讯协议最主要的差异是，Master 发送和接收之间必须插入一个 TAR 信号，占用 2 个 CLK。即 Master 发送数据转为 Slave 发送数据时，要有一个明显的切换过程。

eSPI 高级功能

    通过 eSPI 自定义的命令集，逻辑上可以把 eSPI 通讯总线划分出 4 个数据通道。分别是：Peripheral Channel，VirtualWire Channel，OOB Channel，Flash Channel，以便完成不同类型数据的传输。

    如下图所示，是 eSPI Host 和 eSPI Slave 直接通讯的逻辑框图。

PeripheralChannel（外设通道），兼容 LPC 总线上的 Memory Cycle，I/O Cycle 通讯。

VirtualWire Channel（虚拟线通道），进一步减少了 PCH和EC的物理引脚连接，从而降低功耗。

OOB Channel（带外通讯通道）承载 Smbus、PECI等协议。

Flash Channel（Flash通道）传递 FLash“读/写/擦” 操作指令及数据，以支持 MAFs 和 SAFs 两种Flash连接模式。

CSC2E101   

    芯海科技CSC2E101是一款高度集成的，可灵活配置嵌入式控制器（Embedded Controller），是笔记本电脑、平板电脑、台式机主板上的核心芯片。

    CSC2E101采用 32bit 内核，最高主频 60MHz，75DMIPS，内置512K片上Flash作为用户固件存储区域，192KSRAM可以满足客户丰富应用开发的需求。除此之外，该芯片还内置AES/SHA/RSA/ECC硬件安全引擎，为固件安全启动和数据安全提供了坚实基础。

    CSC2E101 的 eSPI 模块的设计高度集成，在 HOST 初始化 eSPI 阶段，无需EC固件参与芯片硬件即可自动完成。对于 Peripheral Channel，VirtualWire Channel，OOB Channel，Flash Channel，芯片均提供一组访问寄存器，由 EC 固件管控，完成相应功能。