【手撕AHB-APB Bridge】~ AMBA总线 之 AHB
本章目录：
- 一. 引入
- 二. AHB总览
- 1. AHB的组成部分
- 2. AHB的信号
- 3. AHB传输的两个阶段
- 4. AHB的传输
- 4.1 AHB的基本传输
- 4.2 AHB的Pipeline传输
- 4.3 AHB的Burst传输
- 5. AHB的时序分析
- 声明
- 下期预告：
一. 引入
AHB（Advanced High performance Bus）总线在AMBA2中就已经定义，AHB总线一开始主要是作为系统高速总线使用，适用于高性能，低功耗的系统设计。目前因为AXI总线作为高速总线的优势更加明显，AHB会用在相对低速的系统设计中。基本排序就是APB适用于低速设计，AXI适用于高速设计，AHB则介于两者之间。
在AMBA协议中，AHB一开始主要面向系统级高带宽高性能的系统互联设计，支持多master，多slave的互联模式。但是随着系统的发展，AHB更多用于支持简单的数据传输，因此后来对AHB协议做了简化设计，定义了AHB-Lite协议，简化之后的协议主要用在单master数据访问中，不需要支持Split与Retry。
以AHB2APB为例，BRIDGE左侧的部分就是AHB总线，可以挂载很多，比如CPU，RAM、DMA以及高带宽的外部存储接口，如下图所示：
二. AHB总览
AHB支持多master，多slave的互联模式，如上图所示。Master就是就是挂载到AHB总线上的一些外设，Slave就是我们上一节讲到的APB。AHB中最重要的就是需要掌握以下几点：
a. AHB的组成部分？
b. AHB有哪些信号？
c. AHB传输的两个阶段是什么？
d. AHB的传输？
e. AHB的时序分析举例？
1. AHB的组成部分
AHB支持多master，多slave的互联模式，如上图所示，master和slave要想通信，那肯定需要有 先后顺序 和寻找地址 来完成，那这时候就有了arbiter 和 decoder。
因此，AHB由四个部分组成：Master、Slave、Arbiter和Decoder。
当我们只有一个Master的时候，此时我们还需要仲裁哪个Master的优先级要高吗？
答案是完全不需要，因此，引出了AHB-Lite，其可以说是一款轻量级的总线，结构图如下：
由上图可见，没有了Arbiter，也就是不用仲裁哪个master优先级高了，变成了一对多的模式。
2. AHB的信号
HCLK和HRESETn表示的是 Global 变量，不论在AHB还是APB中都有的，以下几个信号是AHB的信号：
3. AHB传输的两个阶段
4. AHB的传输
4.1 AHB的基本传输
基本传输又包括两种传输类型：一次无需等待状态的简单传输、需要两个等待周期的简单传输
- 一次无需等待状态的简单传输
我们上边说过，AHB传输有两个阶段：Address Phase 和 Data Phase。第一个阶段，Master把地址和控制信号扔到总线上；第二个阶段，Slave去拿做出响应。如上图所示，两个阶段之间是没有空闲的，也就是说没有等待的，再往底层说就是Slave给Master的反馈信号HREADY拉高了，就说，哥们，我准备好了，操作我吧！！！ - 需要两个等待周期的简单传输
唉，这个为什么第二个阶段持续了这么久呢？原因就在于第一个阶段完事之后，我master已经把地址和控制信号扔到总线上了，而你slave不给我面子啊，你的反馈信号HREADY迟迟不肯拉高，那只能和你干耗着了（注意：这里持续最长周期不能超过12个，这是协议中规定的）！！！直到你HREADY拉高之后，完成一次操作。
这样的基本传输有一个很重要的问题，那就是一次传输至少需要2个时钟周期，甚至要三四个，这效率也太低了吧！！！怎么解决？这就引入了Pipeline传输！！！
4.2 AHB的Pipeline传输
如上图所示，在第一阶段传一个地址进去，第二个阶段传数据，在传数据的同时，你传地址不是空闲的嘛？那我指定不能让你闲着呀，你给我传下一个操作的地址，就这样，它很快就被榨干了，啊，不对，很快就把效率提升起来了，哈哈哈！！！
那么又有问题了，尽管提高了效率，但是你还是single传输啊，也就是说每次传输都有一个新的地址，此时就需要重新decode，decode需要时间等待处理，那如何减少等待时间呢？这就引入了burst传输。
4.3 AHB的Burst传输
Burst传输一次可以发送多个地址传输，那么又有问题了，你这个地址是怎么操作的呢？你怎么知道每次是增加1呢？还是增加4呢？此时就有了burst type，其中包括single transfer、INCR、Wrap 4、8、16.
到这里又有问题了，那就是如果在burst传输的时候，如果slave没有准备好，有hready=0，那如果你是master没有准备好，咋办？此时就引入了HTRANS了，是一个两位的信号，有四种结果：00IDLE、01BUSY、10NOSEQ、11SEQ。
5. AHB的时序分析
很简单，第一次传输HTRANS就是NONSEQ，其余的一般是SEQ，可以是BUSY、IDLE；还应当注意的是HREADY保持高才有效，低电平保持到直到拉高信号。
- INCR8 BURST
- WRAP8 BURST
- INCR4 BURST
- WRAP4 Burst
- 未定义长度的BURST传输
好了，今天就写到这里吧，有问题可以评论区或者加群寻求他人帮助，拜拜！！！
声明
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