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1、5现代电子技术62009年第8期总第295期þ计算机应用技术ü多层次AHB总线架构中BusMatrix的设计和实现董巍,谢憬,毛志刚(上海交通大学微电子学院上海200240)摘要:多层次AHBBusMatrix是ARM公司提出的一种高效的片上总线架构,允许多个主设备并行访问多个从设备,它能有效提高总线带宽,并增加系统的灵活性。这里使用VerilogHDL给出BusMatrix的RTL级的实现。这一实现具有很强的可配置性,支持多达16个的主设备和从设备,具有三种仲裁方式,有不少于1440种可能的配置。详细描述BusMatrix的输入模块、译码器和输出模块的设
2、计思想。最后用综合工具BusMatrix进行了功耗和面积的评估,可以看到其输入模块的功耗占整个设计的50%,因此将输入模块的低功耗设计作为下一阶段的工作重点。关键词:BusMatrix;输入模块;译码;输出模块;仲裁中图分类号:TP36811文献标识码:B文章编号:1004-373X(2009)08-125-04DesignandImplementationofBusMatrixinMulti-layerAHBDONGWei,XIEJing,MAOZhigang(SchoolofMicroelectronics,ShanghaiJiaotongUniver
3、sity,Shanghai,200240,China)Abstract:Themulti-layerAHBBusMatrix(ML-AHBBusMatrix)proposedbyARMisahighlyefficientonchipbusarchitecturewhichallowsparallelaccesspathsbetweenmultiplemastersandslavesinasystem.Thebenefitofincreasedover-allbusbandwidth,andmoreflexiblesystemstructurearegive
4、n.TheBusMartrixinregistertransferlevelwithVerilogHDLisimplemented.Thisimplementationishighlyconfigurable,whichsupportsuptosixteenmastersandslavesandthreearbitrationschemes,givesatleast1440possibleconfigurations.HowtodesignthreemaincomponentsofBusMatrixaredescribedinde-tails.Theper
5、formanceandareaofthecircuitwithEDAtoolsareanalysed.Accordingtotheresult,theideaofenhanceddesignofBusMatrixisproposed.Keywords:BusMatrix;inputmodule;decode;outputmodule;arbitration于不同的系统需要不同大小的AHBBusMartrix,根据具0引言体应用,可以对BusMatrix进行一定的配置来进行设计。当今的深亚微米制造工艺使得单片芯片上可以集1BusMatrix的设计实现成上百亿
6、的晶体管。这种高级工艺使得一个芯片上可以集成很多数量的功能块,例如处理器、内存、接口和用这里把BusMatrix的功能分为3个部分实现:输入[3]户定义逻辑等。随着功能块的增加,不同模块之间的通模块,译码和输出模块,它们在BusMatrix的相互关[1]信已经成为系统性能的新的瓶颈。解决这一瓶颈的系如图1所示。[2]最简单的方法是使用片上总线。然而对很多现存的总线架构来说,一次只有一对主设备和从设备在发送和接收数据,通信效率有待提高。这里设计和实现是ARM的BusMatrix,它是一种高性能的片上总线。BusMatrix用在多层(Multi-Layer)A
7、HB系统中,通过BusMatrix多个主设备可以并行访问多个不同的从设备。开关确定哪个主设备可以访问哪个从设备,并安排它们之间的控制信号和数据信号的通路。这里将详细介绍BusMatrix实现多个AHB主设备与多个AHB从设备的并行传输的机制和具体配置。由图1BusMatrix设计总体框图下面将对各个部分的设计思想进行详细描述。收稿日期:2008-07-22125总线与网络董巍等:多层次AHB总线架构中BusMatrix的设计和实现1.1输入保持模块的设计1.2译码单元的具体实现输入模块的主要功能是当传输不能立即到达合适每一个输入模块都会有一个译码器,用来确
8、定需要[4]的共享从设备时,保存来自输入层的地址和控制信息。完成访
