soc(八) 總線

總線

  • 總線標準
IHI0011A_AMBA_SPEC.pdf
  • 總線提供了什麼
高效的數據通道

總線分類

  • AHB
AMBA AHB用於高性能、高時鐘頻率的系統模塊。
AHB作爲高性能的系統骨幹總線。
AHB支持處理器、片內存儲器和片外存儲器接口與低功耗外圍宏單元功能的有效連接。
AHB也被指定爲使用綜合和自動化測試技術確保在有效的設計流程中易於使用。
  • ASB
AMBA ASB用於高性能系統模塊。
AMBA ASB是一種替代系統總線,適用於不需要AHB高性能特性的場合。
ASB還支持處理器、片內存儲器和片外存儲器接口與低功耗外圍宏單元功能的有效連接。
  • APB
AMBA APB用於低功耗外圍設備。
AMBA APB經過優化,功耗最小,接口複雜度降低,支持外圍功能。
APB可與系統總線的任一版本一起使用。

AMBA規範的目標

AMBA規範是爲了滿足四個關鍵要求而制定的:
•促進具有一個或多個CPU或信號處理器的嵌入式微控制器產品的首次正確開發
•獨立於技術,確保高度可重用的外圍和系統宏單元可以跨多種IC過程遷移,並適合於完全定製、標準單元和門陣列技術
•鼓勵模塊化系統設計以提高處理器獨立性,爲高級緩存CPU核心和外圍庫的開發提供一個開發路線圖
•儘可能減少所需的硅基礎設施,以支持操作和製造測試的高效片內和片外通信。

典型的基於AMBA的微控制器

  • AHB部分
基於AMBA的微控制器通常由高性能系統骨幹總線(AMBA AHB或AMBA ASB)組成,能夠維持CPU、片上存儲器和其他直接存儲器訪問(DMA)設備所在的外部存儲器帶寬。
該總線在大多數傳輸所涉及的元素之間提供高帶寬接口。
同樣位於高性能總線上的還有一個到低帶寬APB的網橋,系統中的大多數外圍設備都位於這裏(見圖1-1)。

// 高帶寬和低帶寬的分界線在哪裏
  • APB部分
AMBA APB提供基本的外圍的macrocell(宏蜂窩)通信基礎設施,作爲來自AHB或者ASB(higher bandwidth pipelined main)總線的輔助總線。

這些外圍設備通常:
•具有內存映射寄存器接口
•沒有高帶寬接口
•在編程控制下訪問。

在這裏插入圖片描述

術語

  • 總線週期
總線週期是一個總線時鐘週期的基本單位,總線信號時序參考了總線週期時鐘。

AHB或APB的總線週期定義爲從上升沿到上升沿的轉換。
ASB總線週期定義爲從下降沿到下降沿的轉換。


  • 總線傳輸
AMBA ASB或AHB總線傳輸是數據對象的讀或寫操作,可能需要一個或多個總線週期。
	總線傳輸由來自尋址從機的完成響應終止。
AMBA-ASB支持的傳輸大小包括字節(8位)、半字(16位)和字(32位)。
AMBA AHB還支持更廣泛的數據傳輸,包括64位和128位傳輸。

AMBA-APB總線傳輸是對數據對象的讀或寫操作,它總是需要兩個總線週期。
  • 突發操作
AHB支持突發操作
突發操作被定義爲一個或多個數據事務,由總線主機發起,其事務寬度與地址空間的增量區域一致。
每個事務的增量步長由傳輸寬度(字節、半字、字)決定。

ASB/APB不支持突發操作。

AHB

AHB是新一代AMBA總線(之前只有ASB和APB),旨在滿足高性能綜合設計的要求。
它是一種高性能的系統總線,支持多個總線主節點,提供高帶寬的操作。

AMBA AHB實現了高性能、高時鐘頻率系統所需的功能,包括:
	•突發傳輸
	•分割處理
	•單週期總線主切換
	•單時鐘邊緣操作
	•非三態實現
	•更寬的數據總線配置(64/128位)。


(在更高水平的總線和ASB/APB中間的)橋 可以 有效的 確保任何現有的設計都可以很容易地集成。
AMBA AHB設計可以包含一個或多個總線主控,多個從機
	必須有的主控: 系統至少包含處理器和測試接口。
	可選主控    : 直接存儲器存取(DMA)或數字信號處理器(DSP)作爲總線主機
	從機   : 外部存儲器接口、APB橋和任何內部存儲器
	從機   : 系統中的任何其他高帶寬外設也可以作爲AHB從機。然而,低帶寬外設通常位於APB上。
	
典型的AMBA AHB系統設計包含以下組件:
	AHB主機
		總線主機能夠通過提供地址和控制信息來啓動讀寫操作。一次只允許一個總線主節點使用總線。
	AHB從機
		總線從機對給定地址空間範圍內的讀或寫操作作出響應。總線從機將數據傳輸的成功、失敗或等待信號返回給活動主機。
	AHB仲裁器
		總線仲裁器確保一次只允許一個總線主節點啓動數據傳輸。即使仲裁協議是固定的,任何仲裁算法,例如最高優先級或公平訪問,都可以根據應用程序的要求來實現。
		AHB只包含一個仲裁器,儘管這在單總線主系統中是微不足道的。
	AHB解碼器
		AHB解碼器用於解碼每個傳輸的地址,併爲參與傳輸的從機提供選擇信號。
		所有AHB實現都需要一個集中式解碼器。

ASB

ASB是第一代AMBA系統總線。AHB是新一代.

功能類似AHB

APB

APB是AMBA總線層次結構的一部分,並針對最小的功耗和降低的接口複雜性進行了優化。
AMBA APB顯示爲本地二級總線,封裝爲單個AHB或ASB從設備。
APB爲直接建立在AHB或ASB信號上的系統總線提供低功耗擴展。
APB橋作爲一個從模塊出現,它代表本地外圍總線處理總線握手和控制信號重定時。
通過從系統總線的起點定義APB接口,可以利用系統診斷和測試方法的優點。
AMBA APB應用於連接任何低帶寬、不需要高性能流水線總線接口的外圍設備。
指定了APB的最新版本,以便所有信號轉換僅與時鐘的上升沿相關。
這種改進確保了APB外圍設備可以很容易地集成到任何設計流程中,具有以下優點:
	•高頻操作更容易實現
	•性能與時鐘的標記空間比無關
	•使用單個時鐘邊緣簡化靜態定時分析
	•自動插入測試無需特別考慮
	•許多專用集成電路(ASIC)庫有更好的上升沿寄存器選擇
	•易於與基於循環的模擬器集成。
對APB的這些更改還使其與新AHB的接口更加簡單。
AMBA APB實現通常包含一個APB網橋,將AHB或ASB傳輸轉換爲APB上從設備的適當格式需要它。
網橋提供所有地址、數據和控制信號的鎖存,以及提供第二級解碼以生成APB外圍設備的從機選擇信號。
APB上的所有其他模塊(APB橋之外的模塊)都是APB從機。(APB橋是主機)// AHB-APB橋 是 AHB上的從機, 是 APB上的主機
// APB上只有一個主機,就是 AHB-APB橋
// AHB 上可以有多個主機.

APB從機具有以下接口規範:
	•地址和控制在整個訪問過程中有效(未管道化)
	•非外圍總線活動期間的零功率接口(不使用時,外圍總線是靜態的)
	•可通過帶選通定時(解鎖接口)的解碼提供定時
	•寫入對整個訪問有效的數據(允許無故障透明閂鎖實現)。

問題

  • 系統總線(數據 地址 控制 總線) 和 AMBA總線有什麼關係

  • 高帶寬和低帶寬的區別是什麼

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