AMBA、AHB、APB、AXI总线介绍和对比

一、引出

研究STM32H7的总线系统，对AXI、AHB、APB、ASB有点兴趣，于是去简单了解了一下，总结如下：

说到AXI、AHB、APB、ASB就得先说AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture高级处理器总线架构），它是ARM推出的一种片上总线标准，AMBA规范主要包括了：

AHB (Advanced High-performance Bus) 高级高性能总线

ASB (Advanced System Bus) 高级系统总线

APB (Advanced Peripheral Bus) 高级外围总线

AXI (Advanced eXtensible Interface) 高级可拓展接口

1、AHB主要是针对高效率、高频宽及快速系统模块所设计的总线，它可以连接如微处理器、芯片上或芯片外的内存模块和DMA等高效率模块。

2、ASB 总线适用于连接高性能的系统模块。它的读/写数据总线采用的是同一条双向数据总线，可以在某些高速且不必要使用AHB 总线的场合作为系统总线，可以支持处理器、片上存储器和片外处理器接口及与低功耗外部宏单元之间的连接。

3、APB主要用在低速且低功率的外围，可针对外围设备作功率消耗及复杂接口的最佳化。APB在AHB和低带宽的外围设备之间提供了通信的桥梁，所以APB是AHB或ASB的二级拓展总线。

4、AXI：高速度、高带宽，管道化互联，单向通道，只需要首地址，读写并行，支持乱序，支持非对齐操作，有效支持初始延迟较高的外设，连线非常多。

几种AMBA总线的性能对比分析：

二、下面一个典型的基于AMBA总线的SOC系统架构：

从上面的架构图可知：

1、这个SOC架构以AHB为主干，上面挂着CPU、片上内存和其他DMA设备。

2、AHB主要是针对高效率、高频宽及快速系统模块所设计的总线，它可以连接如微处理器、芯片上或芯片外的内存模块和DMA等高效率模块。

3、AMBA中的APB主要用在低速且低功率的外围，可针对外围设备功率消耗及复杂接口的最佳化。

4、APB在AHB和低带宽的外围设备之间提供了通信的桥梁，所以APB是AHB或者ASB的二级扩展总线。

三、下面来介绍一下AHB总线组成：

在上图中：

Master（主机）：能够发起读写操作，提供地址和控制信号，同一时间只有1个Master会被激活。

Slave（从机）：在给定的地址范围内对读写操作作响应，并对Master返回成功、失败或者等待等状态。

Arbiter（仲裁机）：负责保证总线上一次只有1个Master在工作。仲裁协议是规定的，但是仲裁算法可以根据应用决定。

Decoder（解码器）：负责对地址进行解码，并提供片选信号到各Slave。

每个AHB都需要1个仲裁器和1个中央解码器。

四、APB总线

主要应用在低带宽的外设上，如UART、 I2C，它的架构不像AHB总线是多主设备的架构，APB总线的唯一主设备是APB桥（与AXI或APB相连），因此不需要仲裁一些Request/grant信号。APB的协议也十分简单，甚至不是流水的操作，固定两个时钟周期完成一次读或写的操作。其特性包括：两个时钟周期传输，无需等待周期和回应信号，控制逻辑简单，只有四个控制信号。APB上的传输可用如图所示的状态图来说明。

1、系统初始化为IDLE状态，此时没有传输操作，也没有选中任何从模块。

2、当有传输要进行时，PSELx=1,，PENABLE=0，系统进入SETUP状态，并只会在SETUP状态停留一个周期。当PCLK的下一个上升沿到来时，系统进入ENABLE状态。

3、系统进入ENABLE状态时，维持之前在SETUP状态的PADDR、PSEL、PWRITE不变，并将PENABLE置为1。传输也只会在ENABLE状态维持一个周期，在经过SETUP与ENABLE状态之后就已完成。之后如果没有传输要进行，就进入IDLE状态等待；如果有连续的传输，则进入SETUP状态。

参考：

https://blog.csdn.net/ivy_reny/article/details/56274412

https://wenku.baidu.com/view/f56ec4808762caaedd33d4e8.html?sxts=1560500521295

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