日常记录（55）AMBA总线的AHB接口

文档来源于AMBA2.0中文翻译。

 

AHB总线介绍

AHB：高性能，高时钟频率的系统总线。

主要特点是：突发传输、分块处理等，APB桥和内部存储器是常见的AHB的从机。

 

AHB系统中有四个部分：主机、从机、仲裁器、译码器。

多个主机同时申请访问一个从机，使用仲裁器。译码器对主机发出的地址译码，确定选择的从机。

在下面的四个部分中，仲裁器和译码器的具体连线较为抽象。其中的译码器，实际仍然要连接地址总线。

如下的地址译码器提供选择信号，HSELx。

 

AMBA总线信号列表

 H开头表示AHB的信号。

系统信号线：

时钟、复位（低有效）、

主机控制信号线：

地址（32位）、传输类型（空闲、忙、不连续、连续）、传输方向（写、读）、传输大小（8、16..1024[8位线宽]）

突发类型（4、8、16节拍，增量、回环模式）、保护控制（预取址、保护模式用户模式，高数缓存、普通缓冲）、写数据线（32位）、总线请求（给仲裁器）、锁定（给仲裁器）

从机控制信号线：

读数据线（32位）、传输就绪线（给主机）、传输响应线（返回ok、err、retry、split）、分块完成请求（部分从机的功能）

译码器：

从机选择线（根据地址进行译码选择从机）

仲裁器：

总线授予、主机号（）、锁定顺序、

 

基本传输

只有主机和从机参与的情况，主机先发送地址和控制信息，然后在下一个周期检测从机是否就绪，就绪的时候获取到数据。

下图是读和写两种基本传输的合集。如果是写，那数据是要一直保持的（在HREADY有效或者无效时），读的话，在HREADY有效的时候读就可以了。

连续控制读写的过程中，B发出的读或写的请求没有被从机直接响应，主机需要延后一个周期检测读写的数据结果。

 

 

 

传输类型和突发操作

00：空闲，没有数据传输要求，但是主机是需要传输过程，因此存在该类型。

01：忙：在突发过程中插入空闲周期。

10：非连续，突发模式的第一个状态，或者就是单一传输。

11：连续，突发模式的后续状态。有增量和回环两种突发类型。

以下是一个INCR（未指定长度的增量突发）的传输，传输类型始终保持，然后先传一个非连续，后面传了忙，从机就等待，而上次的读写操作是有效的（HREADY为1），这个时刻的地址和控制信号从机不要。

然后是三个连续。T8处传递一个空闲就行。

 

增量与回环

回环操作

是要和16字节的数据边界对其的。下图的4拍、字大小、回环操作，地址从38后续到3c，然后超出了16字节，回头从30开始。

同样的8拍，字操作，到了16字节边界，往后回退到开始位置20.

 

 

 

增量操作

突破了16字节边界限制，相同的字操作，4拍，就是往后一种走。

 

 

不定长突发

 

下图是两个未定义长度的突发。中间还切换了一下。

注意这里的还有上面有些的SIZE是Word，字（4个字节），32位，其实最大可以是1024位，就是128字节了。同时，回环的最大是8拍，也就是最大地址是1kb。而增量传输最大也是1kb。

这是由于从机的最小地址空间规定为1kb。主机若大于1kb的突发寻址，则有地址译码过程中越界的可能。

 

译码器对地址总线的简单译码过程。

 

 

 

 

从机传输响应

RETRY

从机给主机发出retry的信息，而不是ok或者err，那就需要重新传送。

下图从机认为A地址的控制信息需要重新传入，而同时A+4地址的控制信息也传入了，那A+4的传输取消，主机发送了空闲，取消A+4，然后重新发A。

RETRY是要求从机持续发出两个RETRY的，实现一个取消。

ERROR

error同样是两个周期，但是后续数据仍然可以继续传输。第一个OKEY的HREADY是失效的状态。

 

 

SPLIT

和总线仲裁，多个主机对单个从机的操作有关。同样需要两个周期的SPLIT响应，暂停当前的A+4控制过程，需要主机发送空闲状态，并在T5时刻进入新主机驱动的过程。

 

 

 

仲裁机制

基本通信

主机T2时刻发送请求，在T4时刻得到授权，但是从机没有准备好，然后在T5时刻等到从机准备好（T5时刻仲裁器是没有发送主机标号的），在T6时刻发送控制信号，此时仲裁器给了当前正在使用的主机标号到总线上。

后续正常通信

 

 

所有权移交过程

仲裁器授权过程是仲裁器执行的操作，获得两个请求后，在T6时刻变更了授权，又对应了HREADY无效，需要等到T7，然后A+12的控制信号仍然被发出去了，并又在T9时刻读写了A+12，T9时刻的控制和地址应该是第二个主机的。