通讯协议

CPU如何通过LPC访问EC

LPC（Low Pin Count）是一种低引脚数的总线协议。在主板上，除了CPU、DDR、PCIe这些高速设备外，还有很多低速控制设备例如：键盘、风扇、电源、电池管理。这些功能通常由一个芯片负责——EC（Embedded Controller）。

CPU 如何与 EC 这样的低速设备通信？

主要就是通过LPC总线，主要用于连接以下设备：

  • EC（Embedded Controller）

  • Super I/O

  • BIOS Flash 等低速设备

LPC与EC的地址映射

在操作系统或固件看来，CPU是通过访问I/O地址来与外设通信的。
EC 通常使用下面两个端口：

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#define EC_COMMAND_PORT 0x66
#define EC_DATA_PORT    0x62

CPU在固件或操作系统中访问EC时，本质上只是对这些端口进行读写，例如：

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// 读
UINT8 Status;
Status = MmioRead8 (EC_COMMAND_PORT); 

// 写
MmioWrite8 (EC_COMMAND_PORT, Cmd);

但EC并不直接连接到CPU的I/O总线，而是挂在LPC总线上。

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CPU
  │
  │ I/O 访问
  ▼
PCH / Southbridge
  │
  │ LPC 总线
  ▼
EC

CPU并不知道EC的内部结构，EC在主机系统中更像是一个“可编程外设”，类似EEPROM这种，可以读写。

EC 内部地址空间

EC本身通常是一个嵌入式MCU，可能是8位也可能是32位的专用芯片。EC固件会将部分内部地址映射到 LPC访问接口，供 CPU访问。

EC 内部地址 功能
0x0000 – 0x0FFF EC SRAM
0x1000 – 0xFFFF 设备其他控制寄存器

文档示例：

可以这么理解，LPC端口是EC内部地址空间的访问入口。交互示意图如下：

信号定义

LPC 接口由7个必选信号 + 6 个可选信号组成，多数信号与 PCI 复用，无需主机新增引脚。

信号类型 核心信号 核心功能
必选信号 LAD[3:0] 分时复用传输命令、地址、数据
LFRAME# 标识新周期开始、中止错误周期
LRESET# 复位信号，与 PCI 复位同源
LCLK 时钟信号，通常与 PCI 时钟同步
可选信号 LDRQ# DMA / 总线主设备请求，每个外设独立，不可共享
SERIRQ 串行中断，替代传统 ISA 中断线
LPCPD# 电源关断，通知外设准备断电
LPME# 电源管理事件，请求从低功耗唤醒

如下设计：

LPC 的特点是：地址、命令、数据都通过LAD[3:0]分时传输。

本文简单的介绍了LPC总线的基本概念、EC地址映射关系以及核心信号定义，后续我可能会进一步分析LPC的通信原理和时序机制，包括读写周期与通信流程。