update
[libreriscv.git] / pinmux / pinmux_chennai_2018.tex
index 1b0837aaa6a1dcdd770781abf65b212358983aae..98ef3bbcb133343f0e3635c5066e113ef3459c10 100644 (file)
@@ -16,6 +16,9 @@
     \vspace{32pt}
     \Large{Auto-generating documentation, code \\
                        and resources for a Pinmux}\\
+    \vspace{16pt}
+    \Large{Saving time and money for SoC / EC designers\\
+                   in the RISC-V Ecosystem and beyond}\\
     \vspace{24pt}
     \Large{[proposed for] Chennai 9th RISC-V Workshop}\\
     \vspace{16pt}
    \item Pin: an I/O pad.  May be driven (input) or may drive (output).
    \item FN: term for a single-wire "function", such as UART\_TX,
             I2C\_SDA, SDMMC\_D0 etc.  may be an input, output or both
-                (bi-directional case: two wires are always allocated, one
+                (bi-directional case: two wires are {\bf always} allocated, one
                  for input to the function and one for output from the function).
    \item Bus: a group of bi-directional functions (SDMMC D0 to D3)
-         where the direction is ganged and under the Bus's control
+         where the direction is ganged and {\bf under the Bus's control}
    \item Input Priority Muxer: a multiplexer with N selector
                 wires and N associated inputs.  The lowest (highest?) indexed
                 "selector" enabled results in its 
                 input being routed to the output.
-   \item Output Demuxer: a one-to-many "redirector" where a single
-            input is "routed" to any one output, based
-            on a selector.
+   \item Output Muxer: a many-to-one "redirector" where any one
+            output "routed" to the input, based on a selector "address".
   \end{itemize}
 }
 
 }
 
 
+\frame{\frametitle{What options are available (at time of writing)?}
+
+ \begin{itemize}
+   \item Commercial licensed.  Cost: unknown. Flexibility: unknown.
+            Language: unknown.  Capability for auto-generation of Docs:
+                unknown.  Capability for auto-generation of ancillary
+                resources: unknown.
+                Suitability for wide range of systems: unknown.
+            \vspace{4pt}
+         \\
+         Suitability for saving RISC-V ecosystem money: { \bf NONE }\\
+         Suitability for collaboration: {\bf ZERO} (i.e. don't bother)
+   \item SiFive IOF.  License: Good!  Flexibility: not so good.
+            Language: chisel3.  Capability for auto-generation of Docs:
+            none.  Capability for auto-generation of ancillary resources: partial.
+            Suitability for wide range of systems: not so good.
+            \vspace{4pt}
+            \\
+         Suitability for saving RISC-V ecosystem money: { \bf Low }\\
+         Suitability for collaboration: {\bf GOOD} (but: written in Chisel3)
+   \item \bf{Summary: NO suitable Libre-licensed pinmux code exists}
+          
+  \end{itemize}
+}
+
+
 \frame{\frametitle{Associated Extras}
 
  \begin{itemize}
-   \item Design Specification
-   \item Scenario analysis (whether the chip will fit "markets")
+   \item Design Specification (what markets to target)
+   \item Scenario analysis ({\bf whether} the chip will fit "markets")
    \item Documentation: Summary sheet, Technical Reference Manual.
    \item Test suites
    \item Control Interface (AXI4 / Wishbone / TileLink / other)
   
 }
 
+
+\frame{\frametitle{Example: 7 banks, 4-way mux, 160 pins}
+ \begin{center}
+  \includegraphics[height=1.5in]{example_pinmux.jpg}\\
+    7 "banks" with separate VCC. Each no more than 32 bits
+ \end{center}
+ \begin{itemize}
+   \item { \bf 17,500 lines of auto-generated HDL (and climbing)}
+   \item { \bf 12,500 lines of auto-generated Summary/Analysis}
+   \item Technical Reference Manual expected to be 100+ pages
+ \end{itemize}
+}
+
+
 \frame{\frametitle{Reduce workload, reduce duplication, reduce risk and cost}
 
  \begin{itemize}
 \frame{\frametitle{Design Spec and Scenario Analysis}
 
  \begin{itemize}
-   \item Analyse the target markets that the chip will sell in\\
+   \item Analyse the target markets (scenarios) that the chip will sell in\\
             (multiple markets increases sales volume, reduces chip cost)
             \vspace{4pt}
+   \item Scenarios represent target markets: ICs to be connected\\
+         (GPS, NAND IC, WIFI etc.  May require prototype schematics
+         drawn up, or client-supplied schematics analysed).
+                \vspace{4pt}
    \item Create a formal (python-based) specification for the pinmux
             \vspace{4pt}
-   \item Add scenarios then check that they meet the requirements\\
+   \item Add scenarios (in python), check that they meet requirements\\
             { \bf (before spending money on hardware engineers!) }
             \vspace{4pt}
-   \item Scenarios represent target markets: ICs to be connected\\
-         (GPS, NAND IC, WIFI etc.  May require draft schematics
-         drawn up, or client-supplied schematics analysed).
-                \vspace{4pt}
    \item Analyse the scenarios: if pins are missing, alter and repeat.\\
                 \vspace{4pt}
    \item Eventually the pinmux meets all requirements...\\
 }
 
 
+
 \frame{\frametitle{Muxer cases to handle (One/Many to One/Many) etc.}
 
  \begin{itemize}
    \item Pull-up enable: built-in 10k (50k?) resistor
    \item Pull-down enable: built-in 10k (50k?) resistor
    \item Muxing and IRQ Edge-detection not part of the I/O pin
+   \item Other? (impedance? not normally part of commercial pinmux)
   \end{itemize}
 }
 
 }
 
 
+\frame{\frametitle{Output Muxer (very simple)}
+ \begin{center}
+  \includegraphics[height=1.1in]{reg_gpio_out_mux.jpg}\\
+  {\bf Ouput Muxer using 2-bit address selection}\\
+ \end{center}
+ \begin{itemize}
+   \item Very straightforward (deceptively so, like SRAM cells)
+   \item Used in both OUT routing and Direction-control routing\\
+            (same address for each, connected to same FNs)
+   \item More complex pinmux will have 3-bit addressing (8 FNs)\\
+                (Note: not all outputs will be connected, depends on pinmux)
+ \end{itemize}
+}
+
+
 \frame{\frametitle{In/Out muxing, direction control: GPIO just a FN}
  \begin{center}
   \includegraphics[height=2.5in]{reg_gpio_fn_ctrl.jpg}\\
    \item GPIO FN's input muxer is nothing more than an AND gate\\
          (you never route more than one pin to one GPIO)
             \vspace{6pt}
-   \item Any other FN with only 1:1 In also an AND gate \\
+   \item Any other FN with only 1:1 on its IN also just an AND gate \\
             (this just always happens to be true for GPIO)
             \vspace{6pt}
    \item Not all FNs have input capability: clearly they will not
 \frame{\frametitle{Summary}
 
  \begin{itemize}
-   \item TODO
+   \item Value of Libre/Open pimux dramatically underestimated\\
+            (and does not presently exist: SiFive's IOF not suitable as-is)\\
+            {\bf Only current option: license a commercial Pinmux }
+   \item Actual muxing (like SRAM cells) is deceptively simple
+   \item Actual pinmuxes are enormous: auto-generation essential
+   \item HDLs completely unsuited to auto-generation task\\
+            (TRM, docs): {\bf Modern OO language needed i.e. python}
+   \item Scenario Analysis / Verification and auto-generation of
+            different HDLs far easier in a Modern OO language\\
+            (better libraries, more developers)
+   \item Standardisation for RISC-V saves implementors from huge
+            duplication cost (HDL, firmware, docs, maintenance)
+   \item { \bf Ultimately it's about saving money and reducing risk }
   \end{itemize}
 }