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高档微控制器总线结构完美解析

高级微控制器总线结构完美解析-AHB总线用于高性能,高时钟工作频率模块。AHB在AMBA架构中为系统的高性能运行起到了基石作用。AHB为高性能处理器,片上内存,片外内存提供接口,同时桥接慢速外设。高性

高档微操控器总线结构Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)界说了高性能嵌入式微操控器的通讯标准。能够将RISC处理器集成在其他IP芯核和外设中,它是有用衔接IP核的“数字胶”,并且是ARM复用战略的重要组件。它不是芯片与外设之间的接口,而是ARM内核与芯片上其他元件进行通讯的接口。比方Xilinx公司的Zynq芯片,便是ARM与FPGA之间的衔接通路。

AMBA3.0 协议:

1 Advanced High-performance Bus (AHB)

AHB总线用于高性能,高时钟作业频率模块。AHB在AMBA架构中为体系的高性能运转起到了柱石效果。AHB为高性能处理器,片上内存,片外内存供给接口,一起桥接慢速外设。高性能,数据传输,多总线主操控器,突发接连传输,分步传输。

AHB总线协议是AMBA的新一代总线协议,支撑多种高性能总线主操控器。

特性:

a 突发接连传输

b 分步传输

c 支撑多个主操控器、单周期内主操控器处理

d 单时钟边缘操作

e 非三态操作

f 支撑64位,128位总线

g 支撑字节,半字节和字的传输。

AHB总线通过DMA和DSP,答应在总线上存在一个或多个主操控器。尽管APB总线上能够挂接慢速外设,可是也答应在AHB上挂接一些慢速外设作为从设备,不过它们一般仍是挂接在APB总线上。

AHB总线一般规划时包含以下几个设备:

a AHB主操控器:主操控器能够通过地址和操控信息,能够进行初始化,读,写操作。在同一时间,总线上只能有一个主操控器。

b AHB从设备:从设备一般是指在其地址空间内,呼应主操控器宣布的读写操控操作的被迫设备。通过操作的成功与否反馈给其主操控器,完结数据的传输操控。

c AHB裁定器:裁定器依据用户的装备,确保在总线上同一时间只要一个主操控器具有总线操控权限。AHB总线上只能有一个裁定器。

d AHB译码器:译码器解析在总线上传输的地址和操控信息。AHB总线上只能有一个译码器。

2 Advanced System Bus (ASB)

ASB总线首要用于高性能体系模块。ASB是可用于AHB不需要的高性能特性的芯片规划上可选的体系总线。ASB也支撑高性能处理器,片上内存,片外内存供给接口和慢速外设。高性能,数据传输,多总线主操控器,突发接连传输。ASB总线是坐落APB总线架构之上的用于高性能的总线协议,它有如下特色:

a 突发接连传输

b 单管道数据传输

c 多总线主操控器

3 Advanced Peripheral Bus (APB)

APB总线用于为慢速外设供给总线技能支撑。

APB是一种优化的,低功耗的,精简接口总线,能够技能多种不同慢速外设。因为APB是ARM公司最早提出的总线接口,APB能够桥接ARM体系下每一种体系总线。低功耗,寻址操控,支撑简略接口协议,支撑多种外设。APB通过桥接高带宽、高性能总线,供给根本的微操控器二级总线,一般该总线上的外设有以下特色:支撑映射寄存器接口,对带宽没有很高的要求,通过编程完结对外设进行操控。

APB总线接口协议是AMBA协议层次结构中的一部分,它是高度优化的衔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桥是从操控器模块用来确保不同总线数据的有用传输和不同总线上操控信号的转发处理。

APB应该用于衔接低带宽,且不需求高性能数据传输的外设。最新的APB总线协议规则了一切的信号传递都发生在时钟的上升沿。这样规划有以下优势:

a 易于完结高频率操作

b performance is independent of the mark-space raTIo of the clock

c 通过单时钟操作简化静态时序

d no special consideraTIons are required for automaTIc test inserTIon

e 许多AS%&&&&&%库在上升沿寄存器有更好的挑选

f 简化整合的时钟模拟器

上述的优势也阐明APB总线能够更好的链接最新的AHB总线接口。

APB总线协议包含一个APB桥,它用来将AHB,ASB总线上的操控信号转化为APB从设备操控器上可用信号。APB总线上一切的外设都是从设备,这些从设备有以下特色:

a 接纳有用的地址和操控拜访

b 当APB上的外设处于非活动状况时,能够将这些外设处于0功耗状况

c 译码器能够通过选通讯号,供给输出时序(非确定接口)

d 拜访时可执行数据写入

APB首要用于低带宽的周边外设之间的衔接,例如UART、1284等,它的总线架构不像AHB支撑多个主模块,在APB里边仅有的主模块便是APB 桥。其特性包含:两个时钟周期传输、无需等候周期和回应信号、操控逻辑简略,只要四个操控信号。APB上的传输能够用如图3所示的状况图来阐明。

1) 体系初始化为IDLE状况,此刻没有传输操作,也没有选中任何从模块。

2) 当有传输要进行时,PSELx=1,PENABLE=0,体系进入SETUP状况,并只会在SETUP 状况逗留一个周期。当PCLK的下一个上升沿时到来时,体系进入ENABLE 状况。

3) 体系进入ENABLE状况时,保持之前在SETUP 状况的PADDR、PSEL、PWRITE不变,并将PENABLE置为1。传输也只会在ENABLE状况保持一个周期,在通过SETUP与ENABLE状况之后就已完结。之后假如没有传输要进行,就进入IDLE状况等候;假如有接连的传输,则进入SETUP状况。

4 根据AMBA的片上体系

大多数挂在总线上的模块(包含处理器)仅仅单一特点的功用模块:主模块或许从模块。主模块是向从模块宣布读写操作的模块,如CPU,DSP等;从模块是接受命令并做出反响的模块,如片上的RAM,AHB/APB 桥等。别的,还有一些模块一起具有两种特点,例如直接存储器存取(DMA)在被编程时是从模块,但在体系读传输数据时有必要是主模块。

假如总线上存在多个主模块,就需要裁定器来决议怎么操控各种主模块对总线的拜访。尽管裁定标准是AMBA总线标准中的一部分,但详细运用的算法由RTL规划工程师决议,其间两个最常用的算法是固定优先级算法和循环制算法。AHB总线上最多能够有16个主模块和恣意多个从模块,假如主模块数目大于16,则需再加一层结构(详细参看ARM公司推出的Multi-layer AHB标准)。

APB 桥既是APB总线上仅有的主模块,也是AHB体系总线上的从模块。其首要功用是锁存来自AHB体系总线的地址、数据和操控信号,并供给二级译码以发生APB外围设备的挑选信号,然后完结AHB协议到APB协议的转化。

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