Wishbone總線(xiàn)產(chǎn)生、發(fā)展
市場(chǎng)是推動(dòng)技術(shù)前進(jìn)的主要動(dòng)力，人們對各種電子產(chǎn)品不斷的更新，更好，更完美的追求刺激了技術(shù)的不斷升級和創(chuàng )新。反映在IC設計領(lǐng)域，人們開(kāi)始追求芯片的系統化，單一化，整體化，突出強調從宏觀(guān)上提高芯片上的性能。SoC正是在這樣的環(huán)境下孕育而生，并獲得了快速的發(fā)展。調查，2004年SoC芯片占芯片設計的26％；預測，到2010年市場(chǎng)上90％的芯片是SOC芯片。Wishbone總線(xiàn)也是順應了芯片技術(shù)的發(fā)展，提出的一種片上總線(xiàn)系統方案。該方案有助于SoC芯片的整合，加快芯片設計及充分利用前人開(kāi)發(fā)的IP核等。傳統的IP核設計沒(méi)有考慮到可重用設計方法，因此在SoC中要將這些由不同廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)的IP核集成到一個(gè)芯片中不是一件很容易的事。首先遇到的是如何有效，可靠的把兩個(gè)或以上的IP核信號互聯(lián)起來(lái)。Silicore公司開(kāi)發(fā)的Wishbone總線(xiàn)能有效的將各種需要的IP核整合起來(lái)，使他們之間可以無(wú)障礙的通信。而且Wishbone的設計簡(jiǎn)單、易行，能夠適應各種類(lèi)型IP(軟核，固核，硬核)。
1999年6月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線(xiàn)標準A版，即初級版：
1999年7月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線(xiàn)標準A．1版；
2001年1月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線(xiàn)標準B版；
2001年1月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線(xiàn)標準B．1版；
2002年1月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線(xiàn)標準B．2版：
2002年9月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線(xiàn)標準B．3版。Wishbone總線(xiàn)設計思想
片上總線(xiàn)設計遵循簡(jiǎn)單，靈活和可移植性。這樣能夠在不增加復雜度的情況下將各個(gè)不同IP模塊連接起來(lái)。Wishbone就是這樣的一種總線(xiàn)，它能夠有效的幫助系統工程師標準化IP模塊的接口，實(shí)現SOC。Wishbone是采用主端(MASTER)和從端(S“wE)的架構。主端模塊發(fā)出數據傳送請求，然后通過(guò)一個(gè)互連網(wǎng)絡(luò )和從端進(jìn)行數據交換，如圖3一l所示。這個(gè)互連網(wǎng)絡(luò )我們稱(chēng)之為INTERCON，它使得主端順利訪(fǎng)問(wèn)從端。圖1中圓圈部分是INTERCON，起到連接主端和從端的作用。它的作用類(lèi)似電信領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)“云朵”。在電信領(lǐng)域，電話(huà)系統被模擬成云朵，它代表電話(huà)交換和傳輸系統。電話(huà)機根據電話(huà)號碼通過(guò)云朵和另一端建立連接。如果電話(huà)連接的是同一幢大樓的另一電話(huà)，那么云朵代表的是當地的一個(gè)小交換系統：如果電話(huà)連接是另一個(gè)國家的，那么云朵代表的是光纖和衛星組成的一個(gè)傳輸系統。也就是說(shuō)，不同地域的主端和從端相連，使用不同的連接方式。Wishbone總線(xiàn)與此相同，終端類(lèi)似電話(huà)機，1NTERCON類(lèi)似電話(huà)網(wǎng)絡(luò )“云朵”，各終端之間訪(fǎng)問(wèn)通過(guò)INTERCON，再根據不同的情況采用不同的互連方式。Wishbone將它稱(chēng)為可變互連網(wǎng)絡(luò )?？勺兓ミB網(wǎng)絡(luò )的連接形式有點(diǎn)對點(diǎn)，數據流，共享總線(xiàn)和交叉總線(xiàn)。
圖 1 Wishbone系統架構
Wishbone名字的由來(lái)
根據美國韋伯斯特(Webster，1758—1843，美國詞典編輯家)詞典，WISHBONE是指大多數鳥(niǎo)類(lèi)胸骨前的一塊叉狀型的鎖骨。在名字定義初期，Silicore公司設想找一個(gè)能夠反映雙向總線(xiàn)這一特點(diǎn)的名字。這些總線(xiàn)是由多路選擇器和三態(tài)門(mén)實(shí)現的，它們的形狀類(lèi)似Y，和鎖骨(WISHBONE)相似，所以后來(lái)被稱(chēng)為WISHBONE總線(xiàn)。這個(gè)名字是由Wade Peterson，一名Silicore公司的工程師，在當年美國感恩節上提出的。Wishbone總線(xiàn)的主要特征
一般總線(xiàn)規范的共同特點(diǎn)為同時(shí)適用于于軟核、固核和硬核設計；對開(kāi)發(fā)工具和目標硬件沒(méi)有特殊要求，并且幾乎兼容已有的所有綜合工具；可以用多種硬件描述語(yǔ)言來(lái)實(shí)現；支持結構化設計方法學(xué)，以提高大團隊的設計效率；靈活的數據和地址總線(xiàn)寬度，支持大端和小端操作；支持主從設備接口，支持多主設備，這是片上共享總線(xiàn)通信所必須的，多個(gè)主設備同時(shí)需要進(jìn)行總線(xiàn)操作時(shí)，由仲裁器決定當前哪個(gè)主設備可以使用總線(xiàn)，仲裁邏輯用戶(hù)可以自行定義。此外，在作者看來(lái)，Wishbone總線(xiàn)規范的特點(diǎn)還包括：
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/330221.htm1.支持點(diǎn)到點(diǎn)、共享總線(xiàn)、十字交叉（Crossbar）和基于交換結構（Switchfabric）的互聯(lián)。Wishbone總線(xiàn)規范是"輕量級(Lightweight)"規范，它實(shí)際上更加側重于點(diǎn)對點(diǎn)互聯(lián)以及復雜度不高的共享總線(xiàn)片上系統互聯(lián)。因此，與其他總線(xiàn)規范相比，Wishbone的接口更加簡(jiǎn)單緊湊，接口需要的互聯(lián)邏輯非常少（見(jiàn)本章后續的例子），這是Wishbone的一個(gè)重要優(yōu)勢。熟悉AMBA總線(xiàn)的讀者在讀完本章后就能夠理Wishbone比AMBA總線(xiàn)簡(jiǎn)單的多，但是兩者各有個(gè)的優(yōu)勢。AMBA將所有的外設分為高速設備和低速設備，高速設備連接到系統總線(xiàn)，通常通信的數據量也較大，如SDRAM控制器、NANDFlash控制器、LCD控制器，低速設備連接外設總線(xiàn)，通常通信數據量小，如通用串口、計時(shí)器等。外設總線(xiàn)與系統總線(xiàn)通過(guò)總線(xiàn)橋接器相連。在實(shí)際系統中，處理器、系統總線(xiàn)、外設總線(xiàn)間的時(shí)鐘頻率的典型比值之一是4:2:1，因此整個(gè)系統的功耗被有效降低。另外一個(gè)好處是通過(guò)在總線(xiàn)橋接器中添加DMA引擎，系統總線(xiàn)和外設總線(xiàn)可以實(shí)現速率解耦。而依照Wishbone規范，Wishbone總線(xiàn)上所有設備都要連接到同一總線(xiàn)，無(wú)論是高速設備還是低速設備。與Wishbone總線(xiàn)相比，AMBA的缺點(diǎn)是設計較為復雜。但是實(shí)際上，Wishbone總線(xiàn)也設計為類(lèi)似AMBA總線(xiàn)的架構，但此時(shí)系統為雙Wishbone總線(xiàn)架構。
2.支持典型的數據操作，包括：?jiǎn)未巫x/寫(xiě)操作、塊讀/寫(xiě)操作，讀改寫(xiě)（RMW，Read-Modify-Write，細節見(jiàn)后文）操作。最快情況下一個(gè)時(shí)鐘周期可完成一次操作，操作的結束方式包括：成功、錯誤和重試(Retry)。一個(gè)總線(xiàn)周期完成一次操作，一次操作可以是單次讀/寫(xiě)操作、塊讀/寫(xiě)操作或者讀改寫(xiě)操作。操作總是在某一總線(xiàn)周期內完成的，因此操作結束方式也稱(chēng)為總線(xiàn)周期結束方式，兩者說(shuō)法在后文將視情況使用。成功是操作的正常結束方式，錯誤表示操作失敗，造成失敗的原因可能是地址或者數據校驗錯誤，寫(xiě)操作或者讀操作不支持等。重試表示從設備當前忙，不能及時(shí)處理該操作，該操作可以稍后重新發(fā)起。接收到操作失敗或者重試后，主設備如何響應取決于主設備的設計者。
3.允許從設備進(jìn)行部分地址解碼，有利于減少了冗余地址譯碼邏輯，提高地址譯碼速度。這一點(diǎn)本書(shū)將通過(guò)實(shí)例說(shuō)明。
4.支持用戶(hù)定義的標簽。這些標簽可以用于為地址、數據總線(xiàn)提供額外的信息如奇偶校驗，為總線(xiàn)周期提供額外的信息如中斷向量、緩存控制操作的類(lèi)型等。Wishbone規范只定義標簽的時(shí)序，而標簽的具體含義用戶(hù)可自行定義。支持用戶(hù)定義的標簽是Wishbone規范區別與其他片上總線(xiàn)規范的重要特征之一。
5.全同步化設計，包括復位方式。但是實(shí)際上復位方式采用同步還是異步并不影響IP的互聯(lián)互通，因此兼容Wishbone規范的IP完全可以采用異步方式，http://www.opencores.org上面的很多兼容Wishbone規范的開(kāi)源IP采用的就是異步復位。
總結以上內容，Wishbone總線(xiàn)規范區別于其他總線(xiàn)規范的兩個(gè)核心特點(diǎn)是：（1）是輕量級規范，因此接口更加簡(jiǎn)單緊湊；（2）支持支持用戶(hù)定義的標簽。
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