soc(八) 总线

总线

• 总线标准

IHI0011A_AMBA_SPEC.pdf

• 总线提供了什么

高效的数据通道

总线分类

• AHB

AMBA AHB用于高性能、高时钟频率的系统模块。
AHB作为高性能的系统骨干总线。
AHB支持处理器、片内存储器和片外存储器接口与低功耗外围宏单元功能的有效连接。
AHB也被指定为使用综合和自动化测试技术确保在有效的设计流程中易于使用。

• ASB

AMBA ASB用于高性能系统模块。
AMBA ASB是一种替代系统总线，适用于不需要AHB高性能特性的场合。
ASB还支持处理器、片内存储器和片外存储器接口与低功耗外围宏单元功能的有效连接。

• APB

AMBA APB用于低功耗外围设备。
AMBA APB经过优化，功耗最小，接口复杂度降低，支持外围功能。
APB可与系统总线的任一版本一起使用。

AMBA规范的目标

AMBA规范是为了满足四个关键要求而制定的：
•促进具有一个或多个CPU或信号处理器的嵌入式微控制器产品的首次正确开发
•独立于技术，确保高度可重用的外围和系统宏单元可以跨多种IC过程迁移，并适合于完全定制、标准单元和门阵列技术
•鼓励模块化系统设计以提高处理器独立性，为高级缓存CPU核心和外围库的开发提供一个开发路线图
•尽可能减少所需的硅基础设施，以支持操作和制造测试的高效片内和片外通信。

典型的基于AMBA的微控制器

• AHB部分

基于AMBA的微控制器通常由高性能系统骨干总线（AMBA AHB或AMBA ASB）组成，能够维持CPU、片上存储器和其他直接存储器访问（DMA）设备所在的外部存储器带宽。
该总线在大多数传输所涉及的元素之间提供高带宽接口。
同样位于高性能总线上的还有一个到低带宽APB的网桥，系统中的大多数外围设备都位于这里（见图1-1）。

// 高带宽和低带宽的分界线在哪里

• APB部分

AMBA APB提供基本的外围的macrocell(宏蜂窝)通信基础设施，作为来自AHB或者ASB(higher bandwidth pipelined main)总线的辅助总线。

这些外围设备通常：
•具有内存映射寄存器接口
•没有高带宽接口
•在编程控制下访问。

术语

• 总线周期

总线周期是一个总线时钟周期的基本单位,总线信号时序参考了总线周期时钟。

AHB或APB的总线周期定义为从上升沿到上升沿的转换。
ASB总线周期定义为从下降沿到下降沿的转换。

• 总线传输

AMBA ASB或AHB总线传输是数据对象的读或写操作，可能需要一个或多个总线周期。
	总线传输由来自寻址从机的完成响应终止。
AMBA-ASB支持的传输大小包括字节（8位）、半字（16位）和字（32位）。
AMBA AHB还支持更广泛的数据传输，包括64位和128位传输。

AMBA-APB总线传输是对数据对象的读或写操作，它总是需要两个总线周期。

• 突发操作

AHB支持突发操作
突发操作被定义为一个或多个数据事务，由总线主机发起，其事务宽度与地址空间的增量区域一致。
每个事务的增量步长由传输宽度（字节、半字、字）决定。

ASB/APB不支持突发操作。

AHB

AHB是新一代AMBA总线(之前只有ASB和APB)，旨在满足高性能综合设计的要求。
它是一种高性能的系统总线，支持多个总线主节点，提供高带宽的操作。

AMBA AHB实现了高性能、高时钟频率系统所需的功能，包括：
	•突发传输
	•分割处理
	•单周期总线主切换
	•单时钟边缘操作
	•非三态实现
	•更宽的数据总线配置（64/128位）。


(在更高水平的总线和ASB/APB中间的)桥 可以 有效的 确保任何现有的设计都可以很容易地集成。
AMBA AHB设计可以包含一个或多个总线主控，多个从机
	必须有的主控: 系统至少包含处理器和测试接口。
	可选主控    : 直接存储器存取（DMA）或数字信号处理器（DSP）作为总线主机
	从机   : 外部存储器接口、APB桥和任何内部存储器
	从机   : 系统中的任何其他高带宽外设也可以作为AHB从机。然而，低带宽外设通常位于APB上。
	
典型的AMBA AHB系统设计包含以下组件：
	AHB主机
		总线主机能够通过提供地址和控制信息来启动读写操作。一次只允许一个总线主节点使用总线。
	AHB从机
		总线从机对给定地址空间范围内的读或写操作作出响应。总线从机将数据传输的成功、失败或等待信号返回给活动主机。
	AHB仲裁器
		总线仲裁器确保一次只允许一个总线主节点启动数据传输。即使仲裁协议是固定的，任何仲裁算法，例如最高优先级或公平访问，都可以根据应用程序的要求来实现。
		AHB只包含一个仲裁器，尽管这在单总线主系统中是微不足道的。
	AHB解码器
		AHB解码器用于解码每个传输的地址，并为参与传输的从机提供选择信号。
		所有AHB实现都需要一个集中式解码器。

ASB

ASB是第一代AMBA系统总线。AHB是新一代.

功能类似AHB

APB

APB是AMBA总线层次结构的一部分，并针对最小的功耗和降低的接口复杂性进行了优化。
AMBA APB显示为本地二级总线，封装为单个AHB或ASB从设备。
APB为直接建立在AHB或ASB信号上的系统总线提供低功耗扩展。
APB桥作为一个从模块出现，它代表本地外围总线处理总线握手和控制信号重定时。
通过从系统总线的起点定义APB接口，可以利用系统诊断和测试方法的优点。
AMBA APB应用于连接任何低带宽、不需要高性能流水线总线接口的外围设备。
指定了APB的最新版本，以便所有信号转换仅与时钟的上升沿相关。
这种改进确保了APB外围设备可以很容易地集成到任何设计流程中，具有以下优点：
	•高频操作更容易实现
	•性能与时钟的标记空间比无关
	•使用单个时钟边缘简化静态定时分析
	•自动插入测试无需特别考虑
	•许多专用集成电路（ASIC）库有更好的上升沿寄存器选择
	•易于与基于循环的模拟器集成。
对APB的这些更改还使其与新AHB的接口更加简单。
AMBA APB实现通常包含一个APB网桥，将AHB或ASB传输转换为APB上从设备的适当格式需要它。
网桥提供所有地址、数据和控制信号的锁存，以及提供第二级解码以生成APB外围设备的从机选择信号。
APB上的所有其他模块(APB桥之外的模块)都是APB从机。(APB桥是主机)// AHB-APB桥 是 AHB上的从机, 是 APB上的主机
// APB上只有一个主机,就是 AHB-APB桥
// AHB 上可以有多个主机.

APB从机具有以下接口规范：
	•地址和控制在整个访问过程中有效（未管道化）
	•非外围总线活动期间的零功率接口（不使用时，外围总线是静态的）
	•可通过带选通定时（解锁接口）的解码提供定时
	•写入对整个访问有效的数据（允许无故障透明闩锁实现）。

问题

• 系统总线(数据 地址 控制 总线) 和 AMBA总线有什么关系

• 高带宽和低带宽的区别是什么