隨著深亞微米工藝技術日益成熟，積體電路晶片的規模越來越大。數字IC從基於時序驅動的設計方法，發展到基於IP核復用的設計方法，並在SOC設計中得到了廣泛套用。在基於IP核復用的SoC（System on Chip的縮寫，稱為系統級晶片，也有稱片上系統）設計中，片上匯流排設計是最關鍵的問題。為此，業界出現了很多片上匯流排標準。其中，由ARM公司推出的AMBA片上匯流排受到了廣大IP開發商和SoC系統集成者的青睞，已成為一種流行的工業標準片上結構。AMBA規範主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系統匯流排和APB(Advanced Peripheral Bus)外圍匯流排。
基本介紹
- 中文名：高級高性能匯流排
- 外文名：Advanced High Performance Bus
- 背景：深亞微米工藝技術日益成熟
- 全稱：Advanced High Performance Bus
- 簡稱：AHB
簡介,AMBA,APB,轉換,
簡介
AHB=Advanced High Performance Bus，譯作高級高性能匯流排。如同USB（Universal Serial Bus）一樣，也是一種匯流排接口。
AHB主要用於高性能模組(如CPU、DMA和DSP等)之間的連線，作為SoC的片上系統匯流排，它包括以下一些特性：單個時鐘邊沿操作；非三態的實現方式；支持突發傳輸；支持分段傳輸；支持多個主控制器；可配置32位~128位匯流排寬度；支持位元組、半字和字的傳輸。AHB 系統由主模組、從模組和基礎結構(Infrastructure)3部分組成，整個AHB匯流排上的傳輸都由主模組發出，由從模組負責回應。基礎結構則由仲裁器(arbiter)、主模組到從模組的多路器、從模組到主模組的多路器、解碼器(decoder)、虛擬從模組(dummy Slave)、虛擬主模組(dummy Master)所組成。其互連結構如圖1所示。針對Soc設計中IP復用問題提出了一種新的解決辦法。傳統的方法是將特定功能模組的非標準接口標準化為AHB主/從設備接口。本文提出了一種新的基於ARM的Soc通用平台設計暫存器匯流排標準接口，這種設計使整個系統的結構清晰，增強系統的通用性與系統中功能模組的可移植性。
AHB
AHBAMBA
AMBA 2.0規範包括四個部分：AHB、ASB、APB和Test Methodology。AHB的相互連線採用了傳統的帶有主模組和從模組的共享匯流排，接口與互連功能分離，這對晶片上模組之間的互連具有重要意義。AMBA已不僅是一種匯流排，更是一種帶有接口模組的互連體系。
AHB的仿真波形
AHB的仿真波形APB
APB主要用於低頻寬的周邊外設之間的連線，例如UART、1284等，它的匯流排架構不像AHB支持多個主模組，在APB裡面唯一的主模組就是APB 橋。其特性包括：兩個時鐘周期傳輸；無需等待周期和回應信號；控制邏輯簡單，只有四個控制信號。
1)系統初始化為IDLE狀態，此時沒有傳輸操作，也沒有選中任何從模組。2)當有傳輸要進行時，PSELx=1，PENABLE=0，系統進入SETUP狀態，並只會在SETUP 狀態停留一個周期。當PCLK的下一個上升沿時到來時，系統進入ENABLE 狀態。
3)系統進入ENABLE狀態時，維持之前在SETUP 狀態的PADDR、PSEL、PWRITE不變，並將PENABLE置為1。傳輸也只會在ENABLE狀態維持一個周期，在經過SETUP與ENABLE狀態之後就已完成。之後如果沒有傳輸要進行，就進入IDLE狀態等待；如果有連續的傳輸，則進入SETUP狀態。
轉換
大多數掛在匯流排上的模組(包括處理器)只是單一屬性的功能模組：主模組或者從模組。主模組是向從模組發出讀寫操作的模組，如CPU，DSP等；從模組是接受命令並做出反應的模組，如片上的RAM，AHB/APB 橋等。另外，還有一些模組同時具有兩種屬性，例如直接存儲器存取(DMA)在被編程時是從模組，但在系統讀傳輸數據時必須是主模組。如果匯流排上存在多個主模組，就需要仲裁器來決定如何控制各種主模組對匯流排的訪問。雖然仲裁規範是AMBA匯流排規範中的一部分，但具體使用的算法由RTL設計工程師決定，其中兩個最常用的算法是固定優先權算法和循環制算法。AHB匯流排上最多可以有16個主模組和任意多個從模組，如果主模組數目大於16，則需再加一層結構(具體參閱ARM公司推出的Multi-layer AHB規範)。APB 橋既是APB匯流排上唯一的主模組，也是AHB系統匯流排上的從模組。其主要功能是鎖存來自AHB系統匯流排的地址、數據和控制信號，並提供二級解碼以產生APB外圍設備的選擇信號，從而實現AHB協定到APB協定的轉換。
AHB
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