????????系統(tǒng)芯片中各個模塊之間的連接通訊就通過總線，總線就作為子系統(tǒng)之間共享的通信鏈路?？偩€可以理解為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，大家都按照這種協(xié)議（AHB、APB、AXI）來傳數(shù)據(jù)，這樣各個模塊之間就不會出錯，尤其是很多時候別人買你的IP，你要保證人家買過去能用起來，那就需要一個規(guī)范來統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，我們稱之為總線。

????????總線的優(yōu)點(diǎn)就是成本低，方便使用。缺點(diǎn)也很明顯，就是會造成性能瓶頸，也正是因為這個所以總線協(xié)議一直在更新，到現(xiàn)在的AXI4，讀寫數(shù)據(jù)通道分開，增加了數(shù)據(jù)的帶寬。

????????AMBA全稱Advanced Microcontroller Bus Architecture，即片上總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)?。AMBA協(xié)議是與工藝無關(guān)的，沒有電氣特性，而是一種協(xié)議?？偣捕x了三種總線：

????????AHB（Advanced High-performance Bus）

????????ASB（Advanced System Bus）用的很少

????????APB（Advanced Peripheral Bus）

????????AMBA發(fā)展歷史：

????????AMBA1.0：ASB和APB

????????AMBA2.0: ? AHB、ASB和APB

????????AMBA3.0：AMBA Advanced eXtensible Interface（AXI）

????????AMBA4.0：....

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AHB特點(diǎn)：

????????高速總線，高性能。

????????具有兩級流水操作，包括地址周期和數(shù)據(jù)周期的兩級流水線處理。第一個周期讀地址，第二個周期寫數(shù)據(jù)，用流水線操作處理，在第二個周期寫數(shù)據(jù)的同時讀另一個地址，這樣在下一個周期就可以直接寫數(shù)據(jù)，讀地址寫數(shù)據(jù)同時進(jìn)行，這樣兩周期的操作在流水線開始后每周期都能寫一個數(shù)據(jù)。

? ? ????AHB可以支持多個總線主設(shè)備（最多16個）。

????????還支持burst傳輸。就是一次burst傳輸，一次性傳輸一串?dāng)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)長度為burst length。

????????總線帶寬：8、16、32、64、128bits。采用上升沿觸發(fā)操作。

APB總線特點(diǎn)：

????????低速總線，低功耗，接口簡單。在bridge中鎖存地址信號和控制信號。適用于多種外設(shè)，采用上升沿觸發(fā)操作。

AHB組成部分：

????????AHB主設(shè)備（master）

????????????????初始化一次讀/寫操作。某一時刻只允許一個主設(shè)備使用總線。比如CPU、DMA、DSP、LCDC等。

????????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從設(shè)備。外部存儲器控制EMI、APB bridge等。

????????AHB仲裁器（arbiter）

????????????????因為總線上只允許一個master訪問，所以在多個master同時申請總線的時候就會引起沖突，這就需要仲裁器來選擇給哪個master總線的控制權(quán)。但是在AMBA協(xié)議中沒有定義仲裁算法，所以具體分配可以自己定制，循環(huán)優(yōu)先也好、設(shè)定優(yōu)先級也好，都可以自己定制。

????????AHB譯碼器（decoder）

????????????????通過地址譯碼來決定哪一個從設(shè)備。它必須知道地址map信息，知道后就會分析總線上的address是什么值，落在那個slave的區(qū)域，就會把對應(yīng)slave的HSEL信號拉高。而作為slave而言，他就看自己的HSEL信號是否被譯碼器拉高來判斷自己是否要工作。

APB組成部分：

????????AHB2APB Bridge

????????????????可以鎖存所有地址、數(shù)據(jù)和信號。進(jìn)行二級譯碼來產(chǎn)生APB從設(shè)備選擇信號，APB有一個地址空間比如0x5000_0000~0x6fff_ffff，其中又分為很多小的APB地址，比如APB1~APB5，當(dāng)AHB總線上地址落在0x5000_0000~0x6fff_ffff時，代表這塊APB被選中，選中之后就會通過二級譯碼來判斷具體是落在那個APB塊兒上。

????????????????APB總線上的所有其他模塊都是APB從設(shè)備。

????????拿一個CPU控制DMA的過程舉例說明設(shè)備之間的通信：

????????DMA在系統(tǒng)中主要起一個數(shù)據(jù)搬運(yùn)的作用，它可以代替CPU做數(shù)據(jù)遷移。DMA有自己的地址空間，表格中的Address為偏移地址offset，從DMA基地址開始的一些寄存器保存的一般為狀態(tài)，稱為狀態(tài)寄存器。CPU控制DMA搬移數(shù)據(jù)，先從DMA中讀DMA的Status，如果讀取DMA是ready狀態(tài)，那么就可以給DMA寫的0x00地址給1，然后告訴DMA數(shù)據(jù)搬運(yùn)的起始地址（Source address)? 和目的地址（Destination address），然后還要告訴DMA搬運(yùn)數(shù)據(jù)的個數(shù)size。之后就可以把搬運(yùn)數(shù)據(jù)的工作交給DMA，然后自己騰出手來去做別的事。CPU控制DMA做數(shù)據(jù)搬運(yùn)主要可以分為以下幾個步驟：

????????step1:CPU設(shè)置(source address)、(destination address) 、（size）

????????step2:啟動DMA

????????step3:DMA把數(shù)據(jù)從memory1傳輸?shù)絤emory2

????????step4:DMA向CPU發(fā)起中斷請求

????????step5:CPU檢查DMA的狀態(tài)

AMBA總線的互連

????????Arbiter控制mux選擇哪個master有效。選中了master之后，HADDR會被送進(jìn)Decoder判斷選中的是那個slave，然后把對應(yīng)slave的HSEL信號拉高表示slave工作，接著讀入地址和數(shù)據(jù)信號，這里其他的slave其實也能看到數(shù)據(jù)和地址信號，但是因為他們的HSEL信號沒被拉高，所以不會工作。

????????master和slave中還有一對常用的master和slave，就是default master和default slave。當(dāng)沒有master在工作的時候，就選擇default master來控制總線，這個master可以直接訪問總線而不需要兩個仲裁周期的時間，他是最常用的master。當(dāng)沒有slave被控制的時候就選擇 default slave 來被控制。

AHB信號

????????這里的信號都是H打頭，因為是AHP總線的信號，如果是APB的話，就會是P打頭。HRESETn表示低電平有效的復(fù)位。HADDR[31:0]是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.

????????HTRANS是指當(dāng)前傳輸?shù)臓顟B(tài)，分為IDLE、BUSY、NONSEQ和SEQ。00：IDLE，主設(shè)備占據(jù)總線，但沒進(jìn)行傳輸，兩次burst中間主設(shè)備沒準(zhǔn)備好的話發(fā)IDLE。01：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)備發(fā)BUSY。10：NONSEQ，表明一次單個數(shù)據(jù)的傳輸，或者一次burst傳輸?shù)牡谝粋€數(shù)據(jù)，地址和控制信號與上一次傳輸無關(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。

HWRITE信號表示讀寫狀態(tài)，HWRITE=1時表示寫，=0時表示讀狀態(tài)。HSIZE指BUS的寬度當(dāng)前傳輸大小，HSIZE=000時 為8bit，HSIZE=001時為16bit，HSIZE=010時為32bit，以此類推。HBURST指傳輸?shù)腷urst類型，總共有8個類型：SINGLE、INCR、WRAP[4|8|16]、INCR[4|8|16]。HSELx用來選擇slave。HRESP是從設(shè)備發(fā)給主設(shè)備的總線傳輸狀態(tài)，有四種狀態(tài)：ERROR、OKAY、SPLIT和RETRY，RETRY和SPLIT有區(qū)別。RETRY不影響被拒絕的master 的優(yōu)先級，但是如果用SPLIT拒絕了當(dāng)前的master，arbiter會把當(dāng)前被拒絕的master優(yōu)先級降低。HREADY 為高：從設(shè)備指出傳輸結(jié)束；為低：從設(shè)備需要延長傳輸周期。

一次無需等待的AHB傳輸

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??????寫操作，HADDR就是寫地址，把HWDATA信號寫入，如果是讀，HADDR就是讀地址，采HRDATA信號讀出數(shù)據(jù)。

????????如果slave沒有準(zhǔn)備好接受信號，那么傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就會被延長直到HREADY被拉高。但是master不會一直無限等slave，最多等16個周期，slave在HRESP信號里返回RETRY。

但是上面這種傳輸速度不夠快，所以AHB采用的實際上是pipeline結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸，如下圖

????????這樣一次傳輸一個地址，傳輸一個數(shù)據(jù)，那么每來一次傳輸，都要decode一次，效率很低，提高傳輸效率的方法就是burst傳輸，每一次burst傳輸只需要decode一次，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

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