AMBA总线详细介绍

1、AMBA总线介绍AMBA 2.0 规范包括四个部分： AHB、ASB、APB 和 Test Methodology 。AHB 的相互 连接采用了传统的带有主模块和从模块的共享总线，接口与互连功能分离， 这对芯片上模块之间的互连具有重要意义。AMBA已不仅是一种总线，更是一种带有接口模块的互连体系。AHBAHB=Advaneed High Performanee Bus ， 译作高级高性能总线。女口同 USB (Uni versal Serial Bus ) 一样，也是一种总线接口。特性：突发连续传输分步传输单周期内主控制器处理单时钟边沿操作非三态操作支持64位，128位总线AHB主要用于高性能

2、模块 (如CPU、高速RAM、Na nd Flash DMA和DSP等)之间的 连接，如图一所示。High-performanceARM processorHigh-bandwidthon-chip RAMHigh-bandwidthMemory InterfaceBRIJ ARTAPBKeypadDMA busmasterAHB to APB Bridge图二r典型AHB总线系统作为SoC的片上系统总线，它包括以下一些特性：单个时钟边沿操作；非三态的实现方式；支持突发传输；支持分段传输；支持多个主控制器；可配置32位128位总线宽度；支持字节、半字和字的 传输。AHB系统由主模块、从模块和基

3、础结构(Infrastructure)3 部分组成， 整个AHB总线上的传输都由主模块发出，由从模块负责回应。基础结构则由仲裁器(arbiter)、主模块到从模块的多路器、从模块到主模块的多路器、译码器(decoder)、虚拟从模块(dummy Slave)、虚拟主模块(dummy Master)所组成。其互连结构如图二所示图二、多路选择器连接结构AHB主控制器：主控制器可以通过地址和控制信息，可以进行初始化，读，写操作。在同一 时间，总线上只能有一个主控制器。AHB从设备：从设备通常是指在其地址空间内，响应主控制器发出的读写控制操作的被动设备。通过操作的成功与否反馈给其主控制器，完成数据的传

4、输控制。AHB仲裁器：仲裁器根据用户的配置，确保在总线上同一时间只有一个主控制器拥有总 线控制权限。AHB总线上只能有一个仲裁器。AHB译码器：译码器解析在总线上传输的地址和控制信息。AHB总线上只能有一个译码器。任一时间周期只有一个Master可以接入总线，对其指定Slave进行读写操作。总线统一规划slave的地址，译码器根据地址选择哪slave与master进行数据通信。授权访问机制通过多路选择器实现：Arbiter将获得授权的 master序号传输给地址和写数据多路，以选择哪个master接入总线；地址译码器根据master需要访问的地址选择 master,并为写数据多路提供控制信号以

5、选通相应的slave。AHB总线通过DMA和DSP，允许在总线上存在一个或多个主控制器。虽然APB总线上可以挂接慢速外设，但是也允许在AHB上挂接一些慢速外设作为从设备，不过它们通常还是挂接在APB总线上。针对Soc设计中IP复用问题提出了一种新的解决办法。传统的方法是将特定功能模块的非标准接口标准化为 AHB主/从设备接口。本文提出了一种新的基于 ARM的Soc通用平 台设计寄存器总线标准接口，这种设计使整个系统的结构清晰，增强系统的通用性与系统中功能模块的可移植性。ASBASB总线主要用于高性能系统模块。ASB是可用于AHB不需要的高性能特性的芯片设计上可选的系统总线。ASB也支持高性能处

6、理器，片上内存，片外内存提供接口和慢速外设。ASB总线是位于APB总线架构之上的用于高性能的总线协议，它有如下特点：突发连续传输单管道数据传输多总线主控制器ASB总线通过DMA和DSP，允许在总线上存在一个或多个主控制器。虽然APB总线上可以挂接慢速外设，但是也允许在ASB上挂接一些慢速外设作为从设备，不过它们通常还是挂接在APB总线上。APBAPB总线接口协议是 AMBA协议层次结构中的一部分，它是高度优化的连接低功耗外设的精简接口。 APB看起来是一个本地的二级总线接口协议，用作AHB，ASB总线协议的从设备接口。 APB桥是从控制器模块用来保证不同总线数据的有效传输和不同总线上控制 信号

7、的转发处理。APB应该用于连接低带宽，且不需求高性能数据传输的外设。最新的APB 总线协议规定了所有的信号传递都发生在时钟的上升沿。这样设计有以下优势：易于实现高频率操作performa nee is in depe ndent of the mark-space ratio of the clock通过单时钟操作简化静态时序no special con siderati ons are required for automatic test insertion许多ASIC库在上升沿寄存器有更好的选择简化整合的时钟模拟器上述的优势也说明 APB总线可以更好的链接最新的AHB总线接口。APB总线

8、协议包含一个 APB桥，它用来将 AHB，ASB总线上的控制信号转化为 APB 从设备控制器上可用信号。APB总线上所有的外设都是从设备，这些从设备有以下特点：接收有效的地址和控制访问当APB上的外设处于非活动状态时，可以将这些外设处于0功耗状态译码器可以通过选通信号，提供输出时序（非锁定接口）访问时可执行数据写入APB主要用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART、1284等，它的总线架构不像AHB支持多个主模块，在 APB里面唯一的主模块就是 APB桥。其特性包括：两个 时钟 周期传输；无需等待周期和回应信号；控制逻辑简单，只有四个控制信号。1）系统初始化为IDLE状态，此时没有传输操作

9、，也没有选中任何从模块。2）当有传输要进行时，PSELx=1，PENABLE=0，系统进入 SETUP 状态，并只会在SETUP状态停留一个周期。当PCLK的下一个上升沿时到来时，系统进入ENABLE状态。3）系统进入 ENABLE 状态时，维持之前在 SETUP状态的PADDR、PSEL、PWRITE不变，并将PENABLE置为1。传输也只会在ENABLE状态维持一个周期，在经过SETUP 与ENABLE状态之后就已完成。之后如果没有传输要进行，就进入IDLE状态等待；如果有连续的传输，则进入 SETUP状态。转换大多数挂在总线上的模块（包括处理器）只是单一属性的功能模块：主模块或者从模块。

10、主模块是向从模块发出读写操作的模块，如CPU，DSP等；从模块是接受命令并做出反应的模块，如片上的 RAM，AHB/APB桥等。另外，还有一些模块同时具有两种属性，例如 直接存储器存取（DMA）在被编程时是从模块，但在系统读传输数据时必须是主模块。如果总线上存在多个主模块，就需要仲裁器来决定如何控制各种主模块对总线的访问。虽然仲裁规范是AMBA总线规范中的一部分，但具体使用的算法由 RTL设计工程师决定，其中两个最常用的算法是固定优先级算法和循环 制算法。AHB总线上最多可以有16个主模块和任意多个从模块，如果主模块数目大于16，则需再加一层结构（具体参阅ARM公司推出的 Multi-laye

11、r AHB 规范）。APB桥既是APB总 线上唯一的主模块，也是 AHB系统总线上的从模块。其主要功能是锁存来自AHB系统总线的地址、数据和 控制信号，并提供二级译码以产生 APB外围设备的选择信号，从而实现 AHB协议到APB协议的转换。特性总结AHB特 性：高性能，数据传输，多总线主控制器，突发连续传输，分步传输ASB特 性：高性能，数据传输，多总线主控制器，突发连续传输APB特 性：低功耗，寻址控制，支持简单接口协议，支持多种外设APB通过桥接高带宽、高性能总线，提供基本的微控制器二级总线，通常该总线上的外设有以下特点：支持映射寄存器接口对带宽没有很高的要求通过编程实现对外设进行控制AM

12、BAAHB APB总线简介作者 adamzhao 日期 2006-11-16 19:33:00AMB/简介随 着深亚微米工艺技术日益成熟，集成电路芯片的规模越来越大。数字IC从基 于时序驱动的设计方法，发展到基于IP复用的设计方法，并在SOC设计中得到 了广 泛应用。在基于IP复用的SoC设计中，片上总线设计是最关键的问题。 为 此，业界出现了很多片上总线标准。其中，由ARM公司推出的AMBAt上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐，已成为一种流行的工业标准片上 结构。AMBA范主要包括了 AHB(Advaneed High performanee Bus)系统总线和 APB(Ad

13、va need Peripheral Bus) 外围总线。AMBA片上总线AMBA 2.0 规范包括四个部分：AHB ASB APB和 Test Methodology。AHB 的相互连接采用了传统的带有主模块和从模块的共享总线，接口与互连功能分 离，这对芯片上模块之间的互连具有重要意义。AMBA已不仅是一种总线，更是一种带有接口模块的互连体系。下面将简要介绍比较重要的AHB和APB总线。基于AMBA勺片上系统一个典型的基于AMBA&线的系统框图如图3所示大多数挂在总线上的模块(包括处理器)只是单一属性的功能模块：主模 块或者从模块。主模块是向从模块发出读写操作的模块，如CPU DSP等;从模

14、块是接受命令并做出反应的模块，如片上的 RAM AHBAPB桥等。另外，还有 一些模块同时具有两种属性，例如直接存储器存取 (DMA)在被编程时是从模块，但在系统读传输数据时必须是主模块。如果总线上存在多个主模块，就需要仲裁 器来决定如何控制各种主模块对总线的访问。虽然仲裁规范是AMBA总线规范中的一部分，但具体使用的 算法由RTL设计工程师决定，其中两个最常用的算法 是固定优先级算法和循环制算法。AHB总线上最多可以有16个主模块和任意多 个从模块，如果主模块数目大于16,则需再加一层结构(具体参阅AR憾司推出 的Multi-layer AHB 规范)。APB桥既是APB总线上唯一的主模块，

15、也是 AHB系 统总线上的从模块。其主要功能是锁存来自AHB系统总线的地址、数据和控制信 号，并提供二级译码以产生 APB外围设备的选择信号，从而实现AHB协议到APB 协议的转换。AHB简介AHB主要用于高性能模块(如CPU DMA和 DSP等)之间的连接，作为SoC的片上系统总线，它包括以下一些特性：单个时钟边沿操作；非三态的实现方 式； 支持突发传输；支持分段传输；支持多个主控制器；可配置32位128位总线宽度；支持字节、半字节和字的传输。AHB系统由主模块、从模块和基础结构 (Infrastructure)3部分组成，整个AHB总线上的传输都由主模块发出，由从模块负责回应。基础结构则由仲 裁器(arbiter)、主模块到从模块的多路器、从模 块到主模块的多路器、译码器(decoder)、虚拟从模块(dummySlave)、虚拟主模 块(dummy Master)所组成。其互连结构如图1所示。APB简介APB 主要用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART 1284等，它的总线架构不像AHB支持多个主模块，在APB里面唯一的主模块就是 APB桥。其 特性包括：两个时钟周期传输；无需等待周期和回应信号；控制逻辑简单，只有 四个控制信号。APB上的传输可以用如图2所示的状态图来说明。1)系统初始化为IDLE状态，此时没有传输操作，也没有选中任何