AMBA片上總線(xiàn)在基于IP復用的SoC設計中的應用

引言

隨著(zhù)深亞微米工藝技術(shù)日益成熟，集成電路芯片的規模越來(lái)越大。數字IC從基于時(shí)序驅動(dòng)的設計方法，發(fā)展到基于IP復用的設計方法，并在SOC設計中得到了廣泛應用。在基于IP復用的SoC設計中，片上總線(xiàn)設計是最關(guān)鍵的問(wèn)題。為此，業(yè)界出現了很多片上總線(xiàn)標準。其中，由ARM公司推出的AMBA片上總線(xiàn)受到了廣大IP開(kāi)發(fā)商和SoC系統集成者的青睞，已成為一種流行的工業(yè)標準片上結構。AMBA規范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系統總線(xiàn)和APB(Advanced Peripheral Bus)外圍總線(xiàn)。

AMBA片上總線(xiàn)

AMBA 2.0規范包括四個(gè)部分：AHB、ASB、APB和Test Methodology。AHB的相互連接采用了傳統的帶有主模塊和從模塊的共享總線(xiàn)，接口與互連功能分離，這對芯片上模塊之間的互連具有重要意義。AMBA已不僅是一種總線(xiàn)，更是一種帶有接口模塊的互連體系。下面將簡(jiǎn)要介紹比較重要的AHB和APB總線(xiàn)。

AHB簡(jiǎn)介

AHB主要用于高性能模塊(如CPU、DMA和DSP等)之間的連接，作為SoC的片上系統總線(xiàn)，它包括以下一些特性：?jiǎn)蝹€(gè)時(shí)鐘邊沿操作;非三態(tài)的實(shí)現方式;支持突發(fā)傳輸;支持分段傳輸;支持多個(gè)主控制器;可配置32位~128位總線(xiàn)寬度;支持字節、半字節和字的傳輸。AHB 系統由主模塊、從模塊和基礎結構(Infrastructure)3部分組成，整個(gè)AHB總線(xiàn)上的傳輸都由主模塊發(fā)出，由從模塊負責回應?；A結構則由仲裁器(arbiter)、主模塊到從模塊的多路器、從模塊到主模塊的多路器、譯碼器(decoder)、虛擬從模塊(dummy Slave)、虛擬主模塊(dummy Master)所組成。其互連結構如圖1所示。

APB簡(jiǎn)介

APB主要用于低帶寬的周邊外設之間的連接，例如UART、1284等，它的總線(xiàn)架構不像AHB支持多個(gè)主模塊，在A(yíng)PB里面唯一的主模塊就是APB 橋。其特性包括：兩個(gè)時(shí)鐘周期傳輸;無(wú)需等待周期和回應信號;控制邏輯簡(jiǎn)單，只有四個(gè)控制信號。APB上的傳輸可以用如圖2所示的狀態(tài)圖來(lái)說(shuō)明。

1)系統初始化為IDLE狀態(tài)，此時(shí)沒(méi)有傳輸操作，也沒(méi)有選中任何從模塊。

2)當有傳輸要進(jìn)行時(shí)，PSELx=1，PENABLE=0，系統進(jìn)入SETUP狀態(tài)，并只會(huì )在SETUP 狀態(tài)停留一個(gè)周期。當PCLK的下一個(gè)上升沿時(shí)到來(lái)時(shí)，系統進(jìn)入ENABLE 狀態(tài)。

3)系統進(jìn)入ENABLE狀態(tài)時(shí)，維持之前在SETUP 狀態(tài)的PADDR、PSEL、PWRITE不變，并將PENABLE置為1。傳輸也只會(huì )在ENABLE狀態(tài)維持一個(gè)周期，在經(jīng)過(guò)SETUP與ENABLE狀態(tài)之后就已完成。之后如果沒(méi)有傳輸要進(jìn)行，就進(jìn)入IDLE狀態(tài)等待;如果有連續的傳輸，則進(jìn)入SETUP狀態(tài)。