526互联

002 AHB总线

发布时间 2023-08-21 16:31:52作者: 沐林枫

一、AHB总线

AHB 是为提出高性能可综合设计的要求而产生的新一代 AMBA 总线。 AMBA AHB 是
位于 APB 之上新一级的总线并且实现了高性能、高系统时钟频率系统的以下特征要求：
z 突发传输；
z 分块处理；
z 单周期总线主机移交；
z 单时钟沿操作；
z 非三态执行；
z 更宽的数据总线架构（ 64 位或者 128 位）。

下面来介绍一个多主机多从机的总线互联架构，如下图所示：

 

 

可以看出，主机这边的地址信号haddr和数据信号hwdata都是广播的，通过仲裁器arbiter给出的hselx来选择对应的从机，而从机这边的数据则是通过decoder来解码给主机这边的。当hselx选中对应的从设备后，就可以开始传输了，一个无等待传输的时序如下所示：

 

 

可以看出主机在第一个时钟周期hclk的上升沿给出地址和控制信号，随后从机会在第二个时钟周期给出响应，主机则会在第三个时钟周期采样到从机的响应。当插入等待周期时，可以选择将hready拉低，来扩展数据周期的保持时间，如下图所示：

由上图我们还可以看出AHB的传输是呈一个流水线架构的，在第一拍的时候给出地址A并在第二拍给出地址B同时发出数据A，在第三拍给出地址C和数据B，。。。。以此类推。

  • 下面针对AHB Master的具体信号和时序进行一个分析，一个AHB Master的接口如下图所示：

 

  1. 一次完整的发送流程从信号①开始，①中的信号表示AHB master给arbiter的信号，hbusreqx表示向其申请总线，hlockx表示锁定总线；
  2. 在获得arbiter返回的②hgrant信号后表示申请到了总线，这时候可以开始传输；
  3. 发送③中的地址信号，控制信号和写数据信号
  4. 在得到主机的信号后，从机给与的response ④
  5. 若是读操作，在AHB Master在第一拍给出控制信号和地址信号后，在第二拍（若hready = 1）AHB slaver给出hrdata,随后AHB master在第三拍采样得到数据hrdata.
  6. htrans表示传输的类型，分别有IDLE,BUSY,NONSEQ(非连续)，SEQ(连续)，四种类型；
  7. hburst用于描述突发传输的四种模式，分别是SINGLE(单一传输)，INCR(未指定长度的增量突发)，WRAP4(4拍回环突发)，INCR4(4拍增量突发)；burst模式很复杂，有空单独开一章来详细的讲；
  8. hwrite表示读写控制信号，1表示写，0表示读；
  9. hsize表示传输的大小，通常和hburst信号来一起决定burst传输的地址边界；
  10. hport是保护控制信号，不常用；
  11. hready和hresp是从机的传输响应信号，其中hready主要用于扩展信号，当其拉低时可以对数据进行扩展，当其拉高表示一次传输完成，hresp和hready相结合来返回响应，当hready =1 时，hresp会返回OKAY信号表示传输成功完成，其余还有ERROR,RETRY,SPILT三种其他响应类型；

两个AHB master争夺总线的时序如下图所示：

  • AHB Slave的接口如下图所示:

  1. 首先根据hselx来看slave是否被选中；
  2. 被选中后根据②中的控制和地址信号来判断传输master传输的要求；
  3. 若是读请求，则送出读数据③，写请求则接收写数据
  4. 给出传输响应④

arbiter的接口和decoder的分别如下所示：

 

这里比较简单，就不再详细的描述了。