ahb总线接口的一种新实现方案

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1、AHB总线接口的一种新实现方案　马天翊，薛萍，马卫国时间:2007年12月10日        字体:大中小关键词:摘要：针对标准AHB总线对具有特定访问时序的设备数据传输效率较低的情况，提出一种新的实现方案。利用AHB总线突发传输时的组合信息，根据某种算法生成地址和控制信号，以提高慢速设备的总线访问效率。关键词：AHB总线 突发传输    在系统级芯片设计中，AMBA总线已经得到广泛的应用，有效地解决了复杂芯片的互连设计难题。目前AMBA总线的主要实现形式是先进高性能总线(AHB)。AHB总线的关键是对接口和互连均进行定义，目的是在任何工艺条件下实现接口和互连的最大带宽。AHB总线互连

2、的主要形式是带有主模块和从模块的共享总线，将接口与互连分开，主要由总线的中央资源负责仲裁、重传、拆分等操作，这对芯片上各模块的接口设计具有重要意义。AMBA已不再仅仅是一种总线，而是一种带有接口模块的互连体系。   但随着AHB总线的广泛应用，一些问题也暴露出来。例如，对于具有特定访问时序的设备，AHB总线读取数据的效率较低。本文提出一种新的、高效AHB-Slave接口方案，可以在完全兼容AMBA2.0规范的前提下，将突发传输模式下的总线效率提高近一倍（具体提高依应用而定，可参见表1数据）。该方案主要通过判断总线的控制信号，利用某种算法控制地址实现，并可处理突发读数据的忙状态、写数据后立

3、即回读、单周期突发操作等特殊情况。1标准AHB-Slave方案   AMBA2.0规范详细定义了标准的AHB-Slave接口，涵盖了绝大部分操作。但是对某些应用的实现不够高效，例如对具有较长延时的Slave设备的突发读操作。另外有些操作并没有定义，例如写之后立即读的操作。标准AHB-Slave实现方案介绍如下（AHB总线描述及信号列表请参阅参考文献[1]。1.1标准方案实现   标准的AHB-Slave总线接口首先判断读操作或写操作，如果判断为写，则对单次写和突发写执行同样操作。如果判断为读，对于单次读和突发读也不加区分，但由于突发读时地址段与数据段会自然相互重叠（overlap），所以

4、突发读相对于多笔单次读的效率要高一些。标准AHB-Slave总线接口不支持写操作后立即执行读操作，要求二者之间至少有一个时钟周期的间隔，否则会产生错误。考虑接口需求，要求写后立即读的情况并不会很多。但是作为一个典型的存储设备检测方法应该被这种操作支持。1.2标准方案时序图   对于AHB总线，一次完整的传输可以分成两个阶段：地址段(AddressPhase)和数据段(DataPhase)。地址段负责发送地址和控制信号，数据段则用来传输数据和反馈信号。如果从设备无法在数据段用一个时钟周期完成读写，则可以通过HREADY信号来展宽数据段。   AHB总线为提高传输效率定义了突发传输方式(Bu

5、rstTransfer)。在一次需要传输多个数据时，将前后数据的数据段和地址段重叠在一起以提高效率。限于篇幅，关于突发传输方式的详细描述请参阅文献[1]。   还有一点需要指出：突发传输时，前次传输的数据段和后次传输的地址段重叠在一起，如果前次的数据段由于某种原因被展宽，后次传输的地址段也会随之展宽。这是AHB2.0协议中降低总线效率的重要原因，也是可以采取方法来改进的地方。   多周期读写时序如图1所示，详细说明如下。图1未示出AHB总线的申请、仲裁、授权机制。    Cycle4～9：AHB总线的突发写时序，图1所示从设备可正常接收，不再详述。   Cycle14：Master获得总

6、线控制权，发出地址A5和控制信号，总线中央资源将其发往相关Slave。突发操作的第一个数据HTRANS信号值为NONSEQ。Cycle15：Slave采样地址A5和控制信号，并作出判断和响应，如果不能立即存取数据，则将HREADY_OUT信号拉低相应周期数（图1中所示为一个周期），但HRESP信号为OKAY。同时，Master发出第二个传输的地址和控制信号。此时HTRANS为SEQ。    Cycle16：Slave可以完成数据存取，将HREADY_OUT信号拉高，将数据发送到HRDATA总线，HRESP信号仍为OKAY。因为突发传输时前后两次数据段和地址段重叠，如果前次的数据段由于某种

7、原因被展宽，后次传输的地址段也会随之展宽。图1中所示，Master重复发出上一个时钟周期的地址A6和控制信号。   Cycle17：Master采样反馈信号。因为HREADY_IN信号为高（此时HREADY_IN与HREADY_OUT信号等价），表示Slave已经将数据发出，Master采样数据D5，同时发出地址A7和相应控制信号。Slave采样地址A6和控制信号，因为不能立即存取数据，所以将HREADY_OUT信号再次拉低一个时钟