AHB總線總結(jié)-課件

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AHBIntroduction

1PPT課件2Topic1WhatistheAHB?2PPT課件3AMBA介紹AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture片上總線的標(biāo)準(zhǔn)定義了三種總線AHB(AdvancedHigh-performanceBus)ASB(AdvancedSystemBus)APB(AdvancedPeripheralBus)3PPT課件4一個(gè)典型的AMBA系統(tǒng)處理器和其它主設(shè)備/從設(shè)備都是可以替換的4PPT課件5AHB高速總線，高性能流水線操作可支持多個(gè)總線主設(shè)備（最多16個(gè)）支持burst傳輸總線帶寬：8、16、32、64、128bits上升沿觸發(fā)操作5PPT課件Topic2WhatconstitutestheAHB?66PPT課件7AHB組成部分AHB主設(shè)備（master）發(fā)起一次讀/寫操作某一時(shí)刻只允許一個(gè)主設(shè)備使用總線AHB從設(shè)備（slave）響應(yīng)一次讀/寫操作通過地址映射來選擇使用哪一個(gè)從設(shè)備AHB仲裁器（arbiter）允許某一個(gè)主設(shè)備控制總線在AMBA協(xié)議中沒有定義仲裁算法AHB譯碼器（decoder）通過地址譯碼來決定選擇哪一個(gè)從設(shè)備7PPT課件8InternalConnectionofAHB發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求給仲裁器驅(qū)動(dòng)地址和控制信號(hào)允許某個(gè)主設(shè)備控制總線選中所需的從設(shè)備拉高HREADY信號(hào)，總線傳輸完成8PPT課件9AHB信號(hào)9PPT課件10基本AHB信號(hào)HCLK總線時(shí)鐘HRESETn總線復(fù)位，低電平有效HADDR[31:0]32位系統(tǒng)地址總線HWDATA[31:0]寫數(shù)據(jù)總線，從主設(shè)備寫到從設(shè)備HRDATA[31:0]讀數(shù)據(jù)總線，從從設(shè)備讀到主設(shè)備10PPT課件11基本AHB信號(hào)（續(xù)）HTRANS指出當(dāng)前傳輸?shù)念愋蚇ONSEQ、SEQ、IDLE、BUSYHSIZE指出當(dāng)前傳輸?shù)拇笮BURST指出傳輸?shù)腷urst類型HRESP從設(shè)備發(fā)給主設(shè)備的總線傳輸狀態(tài)OKAY、ERROR、RETRY、SPLITHREADY高：從設(shè)備指出傳輸結(jié)束低電平：從設(shè)備需延長傳輸周期11PPT課件Topic3HowcanyoumakeatransferonAHB?1212PPT課件13BasicAHBtransfer兩個(gè)階段AddressPhase，只有一個(gè)有效周期DataPhase，由HBURST信號(hào)決定需要幾個(gè)有效周期流水線傳送先是有效地址周期，然后是有效數(shù)據(jù)周期13PPT課件14MasterreleaseaddressandcontrolSlavesampletheaddressandcontrolMastersamplethedataIfslavehasn’treadytoreceivedata,howtodealwithit?基本AHB傳輸一次無需等待狀態(tài)的簡單傳輸14PPT課件15NotreadyNotreadyReadyOnetransferneedatleasttwocycles,howtopromoteitsefficiency?Note:accordingtospec,slaveshouldn’tinsertmorethan16waitcycles!!!基本AHB傳輸（續(xù)）需要兩個(gè)等待周期的簡單傳輸15PPT課件16PipelineAAddressADataBAddressBDataCAddressCDataSlavedecodeseverytransfer,onetransferonwait,howtodecreasethewaitcycles?基本AHB傳輸（續(xù)）16PPT課件17BurstTransferAAA+4A+4A+8A+8A+12A+12HBURSTshowsthebursttypes:SingleTransferIncrementingtransferwithunspecifiedlength4-beat8-beat16-beatSlavehasknowthatmasterneed4data,A/A+4/A+8/A+12Duringbursttransfer,ifslaveisnotready,thenhready=0;butifmasterisnotready,howtodo?基本AHB傳輸（續(xù)）17PPT課件18傳輸類型HTRANS[1:0]：傳輸類型四種類型：IDLE、BUSY、NONSEQ、SEQ00：IDLE主設(shè)備占用總線，但沒進(jìn)行傳輸兩次burst傳輸中間主設(shè)備可發(fā)IDLE01：BUSY主設(shè)備占用總線，但是在burst傳輸過程中還沒有準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次傳輸一次burst傳輸中間主設(shè)備可發(fā)BUSY18PPT課件19傳輸類型（續(xù)）10：NOSEQ表明一次單個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸或者一次burst傳輸?shù)牡谝粋€(gè)數(shù)據(jù)地址和控制信號(hào)與上一次傳輸無關(guān)11：SEQ表明burst傳輸接下來的數(shù)據(jù)地址和上一次傳輸?shù)牡刂肥窍嚓P(guān)的19PPT課件20ThefirsttransferMasterisbusyThesubsequenttransferThesubsequenttransferSlaveisnotreadyThesubsequenttransfer傳輸類型舉例20PPT課件21BURST傳輸AHBBurst操作4beat、8beat、16beat、單個(gè)字節(jié)傳輸、未定義長度的傳輸支持incrementing和wrapping兩種burst傳輸Incrementingburst地址是上一次的傳輸?shù)刂芳?個(gè)傳輸單位Wrappingburst例：4beat的wrappingburst字傳輸（4byte）：0x34->0x38->0x3c->0x30應(yīng)用場合：Cache填充21PPT課件22地址計(jì)算舉例根據(jù)HSIZE和HBURST來計(jì)算地址例：起始地址是0x48，HSEZE=010(32bits)22PPT課件23INCR8BurstHCLKSEQNSEQSEQSEQSEQSEQINCR80x600x680x640x6c0x740x70HTRANSHBURSTHADDRHRDATAd1d0d2d4d3d50x780x7cSEQSEQd6d723PPT課件24WRAP8BurstHCLKSEQNSEQSEQSEQSEQSEQWRAP80x700x780x740x7c0x640x60HTRANSHBURSTHADDRHRDATAd5d4d6d0d7d10x680x6cSEQSEQd2d3startofline24PPT課件25INCR4Burst25PPT課件26WRAP4Burst26PPT課件27例:未定義長度的Burst傳輸27PPT課件28注意！Burst傳輸不能穿越1K邊界一個(gè)從設(shè)備最小的地址間隙是1KBNONSEQ->SEQ->1KBBoundary->NONSEQ->SEQ…主設(shè)備不能試圖開始一個(gè)可能穿越1K邊界的INCR傳輸28PPT課件29INCRBurstover1kboundaryHCLKSEQNSEQSEQNSEQSEQSEQINCR0x3F00x3F80x3F40x3FC0x4040x400HTRANSHBURSTHADDRHRDATAd1d0d2d4d3d50x4080x40CSEQSEQd6d7startof1kpage29PPT課件Topic4Talkingaboutslaverindetail?3030PPT課件31地址譯碼（續(xù)）31PPT課件32從設(shè)備響應(yīng)所訪問的從設(shè)備必須響應(yīng)這次傳輸從設(shè)備可能返回的響應(yīng)：完成這次傳輸插入等待狀態(tài)（HREADY信號(hào)）發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)表示這次傳輸失敗分離傳輸，使得總線可用于其他傳輸（SPLIT）32PPT課件33從設(shè)備響應(yīng)信號(hào)HREADY：transferdoneHRESP[1:0]：transferresponse00：OKAY成功01：ERROR失敗10：RETRY傳輸未完成請(qǐng)求主設(shè)備重新開始一個(gè)傳輸11：SPLIT傳輸未完成請(qǐng)求主設(shè)備分離一次傳輸33PPT課件34兩周期的響應(yīng)HRESP[1:0]OKAY：單周期響應(yīng)ERROR：兩周期響應(yīng)RETRY：兩周期響應(yīng)SPLIT：兩周期響應(yīng)總線的流水特性需要從設(shè)備兩個(gè)周期的響應(yīng)?？梢允沟弥髟O(shè)備有足夠的時(shí)間處理下一次傳輸。34PPT課件35SlaveResponsesMemAMemBMemDMemCSlaveProcessorAMBAWriteMemA35PPT課件36SlaveResponsesMemAMemBMemDMemCSlaveProcessorAMBAWriteMemEIcouldn’twriteitbecause

ofnomemE!!!!ERROR36PPT課件37SlaveResponsesMemAMemBMemDMemCSlaveProcessorAMBAWriteMemAIcouldn’twriteitnowforbusy!!!

Youcouldretrywriteitlatter!!BUSYRETRY|SPLITBUSY37PPT課件38例：Retry響應(yīng)38PPT課件39RETRY和SPLIT的不同主要區(qū)別在于仲裁的方式RETRY：arbiter會(huì)繼續(xù)使用通常的優(yōu)先級(jí)SPLIT：arbiter會(huì)調(diào)整優(yōu)先級(jí)方案以便其他請(qǐng)求總線的主設(shè)備可以訪問總線總線主設(shè)備應(yīng)該用同樣的方式處理RETRY響應(yīng)和SPLIT響應(yīng)39PPT課件40數(shù)據(jù)總線不是三態(tài)總線，讀數(shù)據(jù)總線和寫數(shù)據(jù)總線分開印第安序在AMBA定義中沒有定義主設(shè)備和從設(shè)備應(yīng)該采用同樣的印第安序不支持動(dòng)態(tài)印第安序?qū)τ贗P設(shè)計(jì)，只有應(yīng)用面比較廣泛的應(yīng)用程序才支持兩種印第安序。40PPT課件41小印第安數(shù)據(jù)的有效字節(jié)41PPT課件42大印第安數(shù)據(jù)的有效字節(jié)42PPT課件Topic5Talkingaboutslaverindetail?4343PPT課件44多個(gè)主設(shè)備IamfirstIamfirst!!!44PPT課件45AHB仲裁信號(hào)45PPT課件46仲裁信號(hào)（續(xù)）HBUSREQ總線請(qǐng)求HLOCKx：高電平：主設(shè)備請(qǐng)求鎖定總線HGRANTx指出主設(shè)備x可訪問總線主設(shè)備x控制總線：HGRANTx=1且HREADY=146PPT課件47仲裁信號(hào)（續(xù)）HMASTER[3:0]指出哪個(gè)主設(shè)備正在進(jìn)行傳輸，提供進(jìn)行split的信息HMASTLOCK指出主設(shè)備正在進(jìn)行一次鎖定傳輸HSPLITx[15:0]從設(shè)備用這個(gè)信號(hào)告訴仲裁器哪個(gè)主設(shè)備允許重新嘗試一次split傳輸。每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)主設(shè)備47PPT課件48仲裁舉例（1）沒有等待狀態(tài)的grant48PPT課件49仲裁舉例（2）有等待狀態(tài)的grant49PPT課件50仲裁舉例（3）Burst傳輸之后移交總線50PPT課件51總線主設(shè)備Grant信號(hào)51PPT課件52幾點(diǎn)說明對(duì)于固定長度的burst傳輸，不必持續(xù)請(qǐng)求總線對(duì)于未定義長度的burst傳輸，主設(shè)備應(yīng)該持續(xù)送出request信號(hào)，直到開始最后一次傳輸。如果沒有主設(shè)備請(qǐng)求總線，則給defaultMastergrant信號(hào)，且HTRANS=IDLE52PPT課件53Split傳輸過程由主設(shè)備開始傳輸如果從設(shè)備需要多個(gè)周期才能獲取數(shù)據(jù)，則從設(shè)備給出一個(gè)SPLIT傳輸響應(yīng)，從設(shè)備記錄主設(shè)備號(hào)：HMASTER接著仲裁器改變主設(shè)備的優(yōu)先級(jí)仲裁器grant其他的主設(shè)備，總線主設(shè)備移交。當(dāng)從設(shè)備準(zhǔn)備結(jié)束本次傳輸，將設(shè)置給仲裁器的HSPLITx信號(hào)的相應(yīng)位仲裁器恢復(fù)優(yōu)先級(jí)仲裁器grant主設(shè)備，這樣主設(shè)備可以重新開始傳輸結(jié)束53PPT課件54防止Deadlock當(dāng)多個(gè)不同的主設(shè)備試圖訪問同一個(gè)從設(shè)備，這個(gè)從設(shè)備發(fā)出了SPLIT或RETRY信號(hào)，這是很可能發(fā)生deadlock給出RETRY響應(yīng)的從設(shè)備在某一時(shí)刻只能由一個(gè)主設(shè)備訪問可以使用一些硬件保護(hù)機(jī)制，比如ERROR54PPT課件Topic6Seeitagain.5555PPT課件56AHBMaster56P