ahb总线总结

1、1,AHB Introduction,ICD/SID Bob Qin(覃海洋) 2015/12/25,2,Topic 1,What is the AHB?,3,AMBA介绍,Advanced Microcontroller Bus Architecture 片上总线的标准 定义了三种总线 AHB (Advanced High-performance Bus) ASB (Advanced System Bus) APB (Advanced Peripheral Bus),4,一个典型的AMBA系统,处理器和其它主设备/从设备都是可以替换的,5,AHB,高速总线，高性能 流水线操作 可支持多个总线主设备（最多16个） 支持burst传输 总线带宽：8、16、32、64、128bits 上升沿触发操作,Topic 2,What constitutes the AHB ?,6,7,AHB组成部分,AHB 主设备（master） 发起一次读/写操作 某一时刻只允许一个主设备使用总线 AHB从设备（slave） 响应一次读/写操作 通过地址映射来选择使用哪一个从设备 AHB仲裁器（arbiter）

2、 允许某一个主设备控制总线 在AMBA协议中没有定义仲裁算法 AHB译码器（decoder） 通过地址译码来决定选择哪一个从设备,8,Internal Connection of AHB,发起一个请求给仲裁器,驱动地址和控制信号,允许某个主设备控制总线,选中所需的从设备,拉高HREADY信号，总线传输完成,9,AHB信号,10,基本AHB信号,HCLK 总线时钟 HRESETn 总线复位，低电平有效 HADDR31:0 32位系统地址总线 HWDATA31:0 写数据总线，从主设备写到从设备 HRDATA31:0 读数据总线，从从设备读到主设备,11,基本AHB信号（续）,HTRANS 指出当前传输的类型 NONSEQ、SEQ、IDLE、BUSY HSIZE 指出当前传输的大小 HBURST 指出传输的burst类型 HRESP 从设备发给主设备的总线传输状态 OKAY、ERROR、RETRY、SPLIT HREADY 高：从设备指出传输结束 低电平：从设备需延长传输周期,Topic 3,How can you make a transfer on AHB?,12,13,Basic A

3、HB transfer,两个阶段 Address Phase，只有一个有效周期 Data Phase，由HBURST信号决定需要几个有效周期 流水线传送 先是有效地址周期，然后是有效数据周期,14,Master release address and control,Slave sample the address and control,Master sample the data,If slave hasnt ready to receive data, how to deal with it?,基本AHB传输,一次无需等待状态的简单传输,15,Not ready,Not ready,Ready,One transfer need at least two cycles, how to promote its efficiency?,Note: according to spec, slave shouldnt insert more than 16 wait cycles!,基本AHB传输（续）,需要两个等待周期的简单传输,16,Pipeline,A Address,A Data

4、,B Address,B Data,C Address,C Data,Slave decodes every transfer, one transfer on wait, how to decrease the wait cycles?,基本AHB传输（续）,17,Burst Transfer,A,A,A+4,A+4,A+8,A+8,A+12,A+12,HBURST shows the burst types: Single Transfer Incrementing transfer with unspecified length 4-beat 8-beat 16-beat,Slave has know that master need 4 data, A/A+4/A+8/A+12,During burst transfer, if slave is not ready, then hready=0; but if master is not ready, how to do?,基本AHB传输（续）,18,传输类型,HTRANS1:0：传输类型 四种类型：IDLE、BUSY、NON

5、SEQ、SEQ 00：IDLE 主设备占用总线，但没进行传输 两次burst传输中间主设备可发IDLE 01：BUSY 主设备占用总线，但是在burst传输过程中还没有准备好进行下一次传输 一次burst传输中间主设备可发BUSY,19,传输类型（续）,10：NOSEQ 表明一次单个数据的传输 或者一次burst传输的第一个数据 地址和控制信号与上一次传输无关 11：SEQ 表明burst传输接下来的数据 地址和上一次传输的地址是相关的,20,The first transfer,Master is busy,The subsequent transfer,The subsequent transfer,Slave is not ready,The subsequent transfer,传输类型举例,21,BURST传输,AHB Burst 操作 4beat、8beat、16beat、单个字节传输、未定义长度的传输 支持incrementing和wrapping两种burst传输 Incrementing burst 地址是上一次的传输地址加1个传输单位 Wrapping burst

6、 例：4beat的wrapping burst 字传输（4byte）： 0x34 - 0x38 - 0x3c - 0x30 应用场合：Cache填充,22,地址计算举例,根据HSIZE和HBURST来计算地址 例：起始地址是0x48，HSEZE=010(32bits),23,INCR8 Burst,HCLK,SEQ,NSEQ,SEQ,SEQ,SEQ,SEQ,INCR8,0x60,0x68,0x64,0x6c,0x74,0x70,HTRANS,HBURST,HADDR,HRDATA,d1,d0,d2,d4,d3,d5,0x78,0x7c,SEQ,SEQ,d6,d7,24,WRAP8 Burst,HCLK,SEQ,NSEQ,SEQ,SEQ,SEQ,SEQ,WRAP8,0x70,0x78,0x74,0x7c,0x64,0x60,HTRANS,HBURST,HADDR,HRDATA,d5,d4,d6,d0,d7,d1,0x68,0x6c,SEQ,SEQ,d2,d3,start of line,25,INCR4 Burst,26,WRAP4 Burst,27,例:未定义长度的Burst传输,28

7、,注意！,Burst传输不能穿越1K边界 一个从设备最小的地址间隙是1KB NONSEQ - SEQ - 1KB Boundary - NONSEQ - SEQ 主设备不能试图开始一个可能穿越1K边界的INCR传输,29,INCR Burst over 1k boundary,HCLK,SEQ,NSEQ,SEQ,NSEQ,SEQ,SEQ,INCR,0x3F0,0x3F8,0x3F4,0x3FC,0x404,0x400,HTRANS,HBURST,HADDR,HRDATA,d1,d0,d2,d4,d3,d5,0x408,0x40C,SEQ,SEQ,d6,d7,start of 1k page,Topic 4,Talking about slaver in detail?,30,31,地址译码（续）,32,从设备响应,所访问的从设备必须响应这次传输 从设备可能返回的响应： 完成这次传输 插入等待状态（HREADY信号） 发出错误信号表示这次传输失败 分离传输，使得总线可用于其他传输（SPLIT）,33,从设备响应信号,HREADY：transfer done HRESP1:0：transf

8、er response 00：OKAY 成功 01：ERROR 失败 10：RETRY 传输未完成 请求主设备重新开始一个传输 11：SPLIT 传输未完成 请求主设备分离一次传输,34,两周期的响应,HRESP1:0 OKAY：单周期响应 ERROR：两周期响应 RETRY：两周期响应 SPLIT：两周期响应 总线的流水特性需要从设备两个周期的响应。可以使得主设备有足够的时间处理下一次传输。,35,Slave Responses,Mem A,Mem B,Mem D,Mem C,Slave,Processor,AMBA,Write Mem A,36,Slave Responses,Mem A,Mem B,Mem D,Mem C,Slave,Processor,AMBA,Write Mem E,I couldnt write it because of no mem E!,ERROR,37,Slave Responses,Mem A,Mem B,Mem D,Mem C,Slave,Processor,AMBA,Write Mem A,I couldnt write it now for

9、busy! You could retry write it latter!,BUSY,RETRY|SPLIT,BUSY,38,例：Retry 响应,39,RETRY和SPLIT的不同,主要区别在于仲裁的方式 RETRY：arbiter会继续使用通常的优先级 SPLIT：arbiter会调整优先级方案以便其他请求总线的主设备可以访问总线 总线主设备应该用同样的方式处理RETRY响应和SPLIT响应,40,数据总线,不是三态总线，读数据总线和写数据总线分开 印第安序 在AMBA定义中没有定义 主设备和从设备应该采用同样的印第安序 不支持动态印第安序 对于IP设计， 只有应用面比较广泛的应用程序才支持两种印第安序。,41,小印第安数据的有效字节,42,大印第安数据的有效字节,Topic 5,Talking about slaver in detail?,43,44,多个主设备,I am first,I am first!,45,AHB仲裁信号,46,仲裁信号（续）,HBUSREQ 总线请求 HLOCKx： 高电平：主设备请求锁定总线 HGRANTx 指出主设备x可访问总线 主设备x控制总线：HGRANTx=1且HREADY=1,47,仲裁信号（续）,HMASTER3:0 指出哪个主设备正在进行传输，提供进行split的信息 HMASTLOCK 指出主设备正在进行一次锁定传输 HSPLITx15:0 从设备用这个信号告诉仲裁器哪个主设备允许重新尝试一次split传输。 每一位对应一个主设备,48,仲裁举例（1）,没有等待状态的grant,49,仲裁举例（2）,有等待状态的grant,50,仲裁举例（3）,Burst传输之后移交总线,51,总线主设备Grant信号,52,几点说明,对于固定长度的burst传输，不必持续请求总线 对于未定义长度的burst传输，主设备应该持续送出request信号，直到开始最后一次传输。 如果没有主设备请求总线，则给default Master gran

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