1.导言
SoC（System on a Chip）自20世纪90年代后期呈现以来，广受学术界和工业界的重视， SoC通常将微处理器、 IP（Intelligence Property）核和存储器（或片外存储操控接口）集成在单一芯片上，具有小型、轻量、低功耗、多功用、高牢靠和低成本化等特征，在计算机、通讯、消费类电子、工控、交通运输等范畴使用非常广泛。
跟着依据IP复用技能的 SoC规划的不断开展，片上总线 OCB（on-chip Bus）技能成为处理 SoC开展的关键技能。现在首要有三大干流片上总线标准： IBM公司的 CoreConnect，ARM公司的AMBA （Advanced Microcontroller Bus Architecture）以及Silicore Corp公司的 Wishbone。本文针对两大干流 OCB总线标准 AMBA和CoreConnect，完结AMBA高功用体系总线AHB和CoreConnect的外围总线 OPB之间的桥接转化，规划出 OPB_AHB桥接器。
2.OPB_AHB桥接器功用特性
AHB是ARM公司微操控器总线体系结构 AMBA标准界说的三种总线之一，它是先进的体系总线，用于衔接高功用体系模块，支撑突发数据传输办法及单个数据传输办法， AHB总线可挂接多个功用模块（主 /从），并为它们供给高带宽、低推迟的总线衔接。
OPB总线是IBM公司推出的一种芯片级的外围设备总线， OPB总线首要衔接外围低速设备，下降外围设备对体系功用的影响，支撑突发（ Burst）操作 。
Xilinx公司的软核处理器 MicroBlaze可以很好的支撑 OPB总线协议， MicroBlaze环境的 OPB总线都是 32位的地址位宽和数据位宽，支撑 8bit、16bit、32bit的数据传输 。本文规划的OPB_AHB桥接器首要是完结以下四个功用。
3.OPB_AHB桥接器结构
图1是一个简略的依据 MicroBlaze的OPB_AHB 桥接器拓扑结构图。 MicroBlaze是一个软核处理器，整个体系在 Xilinx的EDK环境下完结， AHB_OPB桥接器可以作为 OPB设备和 AHB设备之间数据、地址和操控指令的传输通道。
当OPB主设备要向 AHB从设备读写数据时， OPB_AHB桥接器可以作为 OPB总线这一侧的从设备（ Slave），一起在 AHB总线这一侧充任主设备 （Master）的人物，此刻 OPB_AHB桥接器首要作业是由图 2中OPB2AHB bridge完结。当 AHB主设备要向 OPB从设备读写数据时， OPB_AHB桥接器可以作为AHB总线这一侧的从设备（ Slave），一起在 OPB总线这一侧充任主设备 （Master）的人物，此刻 OPB_AHB桥接器首要作业是由图 2中AHB2OPB bridge完结［4］。
4.OPB_AHB桥接器的完结
完结两种总线的互联，关键是完结操控信号之间的转化以及数据和地址的传输，本规划选用的办法包含。
（1）流水线办法， （2）将一切输入的操控信号和数据地址总线都存放一拍。
（3）操控信号都选用同 （4）步规划办法， （5）在OPB_Clk的上升沿触发。
（6）数据的读写操作为同 （7）步读写。
4.1OPB2AHB_Brg的完结
（1） 一切操控信号选用同步规划思维，在 SOPB_Clk的上升沿触发。 SOPB_Rst高电平有用，为同步复位，当其有用时，一切信号输出 0状况。
（2） 当桥接器检测到 SOPB_Sel信号有用时，即标明桥接器被选中，成为 OPB总线上的从设备，或许检测到 AHB_Resp信号状况为RETRY，此刻 OPB2AHB_Brg作为AHB总线上的主设备向 AHB裁定器宣布恳求总线信号 AHB_BusReq。
（3） 当OPB2AHB_Brg检测到 AHB总线侧的答应信号 AHB_Grants时，阐明桥接器的恳求得 到答应，此刻当 AHB_Ready有用时，可以依据 SOPB_BE判别传输数据的巨细，决议 AHB_Size的状况，当 SOPB_BE为1111时，AHB_Size为010（32bit），SOPB_BE为1100或0011时，AHB_Size为001（16bit），SOPB_BE为0001、0010、0100、1000时，AHB_Size为000（8bit）。
（4） 当SOPB_RNW为高电平时，为读取数据，数据流向是从 AHB_Rdata到Sl_Dbus，当 SOPB_RNW为低电平时，为写数据，数据流向从 SOPB_Dbus到AHB_Wdata。地址总线相连，即SOPB_Abus衔接AHB_Addr。
（5）当一次数据传输完结后， （6）置位Sl_xferAck信号， （7） 让其输出一个时钟周期的高脉冲。
4.2 AHB_OPB_Brg的完结
（1） 当桥接器检测到 AHB_Sel信号有用时，即标明桥接器被选中，成为AHB总线上的从设备，此刻AHB2OPB_Brg作为OPB总线上的主设备向 OPB裁定器宣布恳求总线信号 M_req。
（2）当桥接器接收到 OPB裁定器宣布的答应信号 OPB_Mgrant信号时， （3）标明桥接器可以
开端作业，（4）这个信号会鼓励 M_Sel信号有用， （5）依据 IP核 BK3721的功用特性， （6） M_BE总是输出 1111，（7） M_SeqAddr和M_busLock输出为0。
（3） 当AHB_Write为高电平时，为写数据有用，此刻 AHB主设备向从设备桥接器写数据，一起桥接器作为 OPB总线上的主设备向选中的 OPB从设备写数据，数据流向为 AHB_Wdata到 M_Dbus。当AHB_Write为低电平时，为读数据有用，此刻 AHB主设备从桥接器（作为 AHB总线上的从设备）读取数据，一起桥接器作为 OPB总线的主设备从选中的 OPB从设备读取数据，数据流向为OPB_DBus到AHB_RData。
（8）当数据传输指 （9）示信号OPB_xferAck被检测有用时， （10） AHB_Ready信号输出高电平有用信号， （11）表明数据传输完毕。
5.OPB_AHB桥接器的验证
5.1 OPB2AHB_Brg的验证
用verilog编写testbench，在testbench中虚拟设备一个 AHB从设备存储器 AHB_mem，存储器的数据位宽和地址位宽都是 32位，经过测验渠道可以对虚拟存储器进行数据的读写，并将数据的读写成果保存到 Wdata.txt文件中。
使用ModelSim东西对测验渠道进行仿真。在主设备向虚拟从设备写数据时， SOPB_RNW为低电平，桥接器作为AHB上的主设备将 SOPB_DBus数据线上的数据经过 AHB_Wdata写到 AHB_mem存储器中，并在 WData.txt文件中显示出来，仿真成果如图 3 （a）所示。
在主设备从虚拟从设备读取数据时， SOPB_RNW为高电平，桥接器作为 AHB上的主设备将AHB_mem存储器的数据经过 AHB_Rdata读取到Sl_Dbus数据总线上，并在 WData.txt文件中显示出来，仿真成果如图 3 （b）所示。
5.2 AHB2OPB_Brg的验证
AHB2OPB_Brg验证渠道首要分为测验鼓励，被测目标以及呼应输出三部分。测验进程为：首要对测验鼓励进行初始化，发生时钟信号和复位信号及操控信号，然后向虚拟 OPB从设备（mem存储器）写数据，写完数据后等候一段时间在进行读取数据操作。在ModelSim中仿真成果如图 4所示。
经过调查，当写信号时， AHB_WData数据总线上的数据可以正确的写入到虚拟从设备 OPB_mem中，当读信号有用时，虚拟从诶设备 OPB_mem中的数据可以正确经过 OPB_Dbus传输到AHB_RData总线上。
6.完毕语
本文在剖析了 AMBA总线协议和 OPB总线协议的基础上，给出了OPB_AHB桥接器的规划和验证计划。本文作者立异点是选用同步规划和流水线规划办法，可以正确的转化 OPB总线与 AHB总线之间的数据、地址、操控信号，提高了体系的运转速度和稳定性。最终经过 Xilinx的ISE归纳和时序仿真，最高频率到达 100MHZ，并导入到 EDK环境中，挑选MicroBlaze软核处理器构建 SoC体系，完结 OPB与AHB总线协议的互连。
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