（信息与通信工程专业论文）pcmcia设备ip核的设计.pdf

摘要 摘要 随着集成电路设计及制造的发展，对芯片设计及制造的要求越来越高，主要 体现在对降低功耗，减小面积以及设计重用性等要求上。 总线桥用于实现不同总线体系的跨越，解决不同总线协议的转换、不同频率 总线的同步等一系列问题。本文介绍了一种可用于便携式设备芯片的接口总线桥 i p ，该总线桥实现了c a r d b u s 总线和a h b ( a d v a n c e dh i g h p e r f o r m a n c eb u s ) 总线 之间的互通。 首先，本文对两种总线标准：c a r d b u s 总线和a h b 总线体系分别作了简要介 绍。由于搭建总线桥最重要的步骤就是分析两种总线的异同，因此，本文还对两 种总线标准做了详细比较。 另外，文章介绍了口核设计技术和i p 核分类。并简要介绍了可复用i p 的设 计步骤。 在设计部分，本文首先对总体设计方案作了描述，分析了总线桥体系结构的 特点，并给出了口管脚说明以及接口信号时序，以及总线桥交易策略的实现作了 一定介绍。然后，分模块对电路设计做了详细介绍。本文对a h bm a s t e r 、a h bs l a v e 、 配置空间三个模块作了详细介绍，对其他模块作了简要介绍。 另外，本文还给出了该口的综合报告。论文最后介绍了e d a 验证平台的搭 建及测试用例的设定，并给出了验证结果。 关键词：c a r d b u s ，p c m c i a ，先进微控制器总线架构，先进高性能总线，主设备， 从设备 a b s t r a c t a b s t r a ( 了r a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e g r a t e dc i r c u i td e s i g na n dm a n u f a c t o r i n g , m a n ym o r ed i f f i c u l t i e sa p p e a rw h e np r o d u c i n gc h i p s ，e s p e c i a l l yn e e do fl o w e rp o w e r , s m a l l e rs i l l i c o na r e aa n dd e s i g nr e u s e b u sb r i d g ei su s e df o rs p a n n i n gb e t w e e nd i f f e r e n tb u sa r c h i t e c t u r e ；s o l v e p r o b l e m so fc o n v e r s i o n b e t w e e nd i f f e r e n tb u sp r o t o c o l ，s y n c h r o n i z a t i o nb e t w e e n d i f f e r e n tc l o c kf r e q u e n c y ，e t c t h i sd i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e sab u sb r i d g ei pc o r ew h i c h g a l lb eu s e do nc h i p so fm o b i l ed i # t me q u i p m e n t s ；t h i si pc o r er e a l i z e st h et r a n s i t i o n b e 锕e e nc a r d b u sa n da h b a tf i r s t ，t h e r ei sa ni n t r o d u c t i o no ft w ok i n d so fb u sa r c h i t e c t u r e ：c a r d b u sa n d a h b a n a l y s i so fs i m i l a r i t i e sa n dd i f f e r e n c e sb e t w e e nt h e s et w ok i n d so fb u ss y s t e mi s a ni m p o r t a n ts t e pw h e nd e s i g n i n gab 璐b r i d g e ；h e n c e t h e r ei sap a r t i c u l a rc o m p a r a t i o n b e t w e e nt h e s et w ob u sp r o t o c o l s t h ed i s s e r t a t i o nd e s c r i b e sd e s i g nt e c h n o l o g ya n dc l a s s i f i c a t i o no fi pc o r e a l s o ， d e s i g ns t e p so fr e u s a b l ei pc o r ea r ei n t r o d u c e d i np a r to fi pd e s i g n ，t h i sd i s s e r t a t i o nd e s c r i b e sm a c r o a r c h i t e c t u r ea n da n a n y l i z e t h ec h a r a c t e r i s t i c so fb u sb r i d g ea r c h i t e c t u r e p i n s f u n c t i o na n dt i m i n gi sd e s c r i b e d ，a n d t r a d es t r a t e g i e sa r ea l s oi n t r o d u c e d a f t e r w a r d ，m o d u l e so ft h ei pa r ee x p a t i a t e d a h b m a s t e r , a h bs l a v ea n dc o n f i g u r a t i o ns p a c ea r ep a r l i c u l a r l yi n t r o d u c e d b e s i d e s ，s y n t h e s i sr e p o r ti sg i v e n a tl a s t ，b u i l d i n go ft e s t b e n c ha n dt e s t c a s e sa r e b r i e f l yi n t r o d u c e d ，a l o n g w i t ht h er e s u l to fe d av e r f i c a t i o n k e y w o r d s ：c a r d b u s ，p c m c i a , a m b a ，a h b ，m a s t e r , s l a v e i l 图目录 图目录 图1 - 1 系统应用框架图2 图2 1c a r d b u s 突发读5 图2 2c a r d b u s 突发写5 图2 3a h bm a s t e r 信号接口图8 图2 - 4a h bs l a v e 信号接口图8 图2 5 基本的a h b 交易时序9 图2 - 6 插入等状态的a h b 基本交易9 图2 7 不同的交易类型1 0 图2 - 8a h bb u r s t 传输接口时序图1 l 图2 - 9a h bs l a v e 返回e r r o r 接口时序图1 3 图3 - 1i p 核设计流程图1 6 图4 - 1 时钟分布图2 0 图4 2 外部中断接口图2 0 图4 3 配置通道结构图2 1 图4 - 4 读通道结构图2 2 图4 5 写通道结构图2 3 图4 - 6c a r d b u s - a h b 桥系统框图“ 图4 7 读操作时序图 图4 8 写操作时序图 图5 1 配置空间结构图 图5 2c bi n tc a u s e 0 q b 断生成一 图5 3c bi n tc a u s e 1 q b 断生成 - 2 8 砣 弘 卯 粥 一 v 图目录 图5 - 4c o n f _ _ r e s t a r t _ c l k 信号生成- 图5 5a h b _ c l k r u n 1 寄存器生成 图5 6 写f i f o 结构图 图5 7 读f i f o 结构图 。- 4 0 。- - 4 0 4 1 。- - 4 2 图5 - 8p c m c nc b t a r 模块结构图 一一- - 一t 4 3 图5 - 8a h bm a s t e r 状态转换图4 4 图5 - 9a h bm a s t e r 写操作控制时序4 7 图5 - 1 0 a h bm a s t e r n c r1 6 读操作控制时序4 8 图5 1 1 首地址生成5 0 图5 - 1 2 总线命令信号生成5 0 图5 1 3h w r i t e m 生成5 2 图5 1 4 写操作错误报告控制时序5 3 图5 1 5d e s y n _ e r r _ a d d r 3 2 b 信号生成结构图5 3 图5 1 6d e s y n _ e r r _ d a t a 3 2 b 信号生成结构图5 4 图5 - 1 7d e s y n _ e r r _ b e 4 b 信号生成结构图5 4 图5 1 8d e s y n _ e r r _ b c 4 b 信号生成结构图5 4 图5 1 9d e s y n _ e r r _ s i g 信号生成结构图5 4 图5 2 0a h bs l a v e 状态转换图5 5 图5 - 2 1 输出数据总线5 6 图5 2 3a h b s _ r e n 生成结构图5 7 图5 - 2 4a h b s l a v e 写操作控制时序5 8 图5 - 2 5a h bs l a v e 读操作控制时序 一- 5 8 图6 一lp c m c i a d e v i c ei p 的验证环境6 0 图6 - 1 写操作时序图6 3 v i i 闰日泉 图6 - 2 读操作发起时序图6 3 图6 - 3 读操作重试时序图6 3 v i l l 表目录 表目录 表2 - 1a h b 总线交易类型1 0 表2 2 突发交易类型1 1 表2 3 数据宽度1 2 表2 - 4 从设备响应类型1 2 表4 - 1c a r d b u s a h b 交易转换策略“2 3 表4 2m e m o r y 命令中c a di n 1 ：0 的含义2 6 表4 - 4 管脚说明。2 9 表5 - 1c c b e 3 ：0 和h s i z e m 2 ：0 2 n 应关系”5 1 表5 2 地址偏移量与有效数据总线关系。5 1 表6 - 1 测试用例表6 2 表6 - 1 总覆盖率。6 4 表7 2 部分模块条件覆盖率”6 4 表7 - 1 频率组合表及时序收敛情况6 5 i x 缩略表 a r m r i s c s o c a h b a m b a p c m c i a a s b a _ p b a e i i p d f t c 1 s f i f 0 r t l b f m d u t e d a 缩略表 a d v a n c er i s cm a c h i n e r e d u c e di n s t r u c t i o ns e tc o m p u t e r s y s t e mo nc h i p a d v a n c e dh i g h p e r f o r m a n c eb u s a d v a n c e dm i c r o c o n t r o l l e rb u sa r c h i t e c t u r e p e r s o n a lc o m p u t e rm e m o r yc a r di n t e r n a t i o n a la s s o c i a t i o n a d v a n c e ds y s t e mb u s a d v a n c e dp e 却h e r a lb u s a d v a n c e de x t e n s i b l ei n t e r f a c e i n t e l l e c t u a lp r o p e r t y d e s i g nf o rt e s t c a r di n f o r m a t i o ns t r u c t u r e f i r s ti nf i r s to u t r e ：舀s t c rt r a n s f e rl e v e l b u sf u n c t i o nm o d e l d e s i g nu n d e rt e s t e l e c t r o n i cd e s i g na u t o m a t i o n x 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 签名： 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 哚醐学篓置靛导师躲韶圣 签名： 盟主姻导师签名：兰6 兰 日期：2 o o - 年5 月2 调 第一章绪论 第一章绪论 当今，集成电路制造和设计技术发展迅速，已经进入到片上系统时代。而片 上系统的一个重要问题就是片上总线的使用。运用合理的总线体系可以是口的设 计复用变得简单，而如今不同的总线标准层出不穷，不同的总线体系造成许多系 统的应用变得单一而功能不够强大。而总线桥技术的出现很好的解决了这个问题。 总线桥目的在于建立两种不同体系结构的一个通路，使得跨总线访问成为可能。 本论文所描述的总线桥建立了c a r d b u s 总线到a h b 总线之间的通路。c a r d b u s 总 线是当前广泛应用于移动电子设备上的一种总线接口系统，最常见的使用场景就 是笔记本电脑。而a h b 总线是由a r m ( a d v a n c e dr i s cm a c h i n e ) 公司提出的一 种高性能片上总线，普遍应用于片上系统( s y s t e mo nc h i p ) 中。而片上系统与笔 记本电脑的互连可以实现更大的功能拓展。 1 1c a r d b u s a h b 总线桥体系 c a r d b u s 是由p c m c i a ( p e r s o n a lc o m p u t e rm e m o r yc a r di n t e r n a t i o n a l a s s o c i a t i o n ) 发布的p cc a r d 标准中定义的高性能3 2 位并行总线。它使现在只在 桌面和较大系统上才拥有的高级功能可以移入c a r d b u s 卡，从而可以用在移动环境 下【1 l 2 l 3 1 。 a h b 是a m b a ( a d v a n c e dm i c r o c o n t r o l l e rb u sa r c h i t e c t u r e ) 标准中定义的一 种开放式片上总线。a m b a2 0 规范包含两级总线：a h b ( a d v a n c e dh i g h - p e r f o r m a n c eb u s ) 系统总线和a p b ( a d v a n c e dp e r i p h e r a lb u s ) 外围总线。a h b 总线采 用地址数据分离的流水式操作，支持固定长、不定长突发( b u r s t ) 传送、分裂( s p l i t l 事务处理特性和多个主设备的总线管理，具有高时钟频率、高带宽、高性能特性， 适合于嵌入式处理器与高性能外围设备、片内存储器及接口功能单元的连接 4 1 1 5 1 1 6 1 1 7 1 s 。 目前，p c m c i a 接口在笔记本和p d a 上的应用最为广泛，支持的设备种类也 多种多样，包括以下外设类型：1 存储器类：磁盘驱动器、内存卡；2 接口类： c d r o m d v d 接口、并串口、扩展接口卡；3 网络通信类：以太网卡、无线网卡、 m o d e m 卡、移动电话卡等；4 多媒体类：声卡、显卡、视频会议卡等。 电子科技大学硕士学位论文 国内外相关文献中，总线桥的设计大部分也是基于片上总线到片外总线之问 的跨越桥。如：p c i w i s h b o n e 总线桥、p c i - a h b 总线桥。在相关产品设计中， 普遍的设计思想是较为简单的传输策略。在我们所查阅的相关产品中，a h b 总线 模块一般只支持最简单的突发模式，即s i n g l e 模式。而我们的设计中，a h b 总 线模块支持多种传输模式，对大数据量和小数据量的传输都有比较好的总线利用 率和传输带宽。另外，c a r d b u s 总线支持时钟控制等功能，可以从系统层来降低功 耗。 本设计将作为a r m 嵌入式系统的p c m c l a 接口，实现笔记本( c a r d b u s 主设 备) 通过该接口对a r m 嵌入式系统内a h b 总线上的存储设备( f l a s h ) 进行识别、 大批量数据的读写等操作。具体的系统应用框架图如图1 - 1 所示。 d l w i 理 口口 【i 裟 弋盟 a r c m c h 【l 坤 i ” 图1 - 1 系统应用框架图 1 2 本论文的课题背景及本人工作 本课题来源于与国内某通信设备制造企业合作的i p 项目 p c m c i ad e v i c e i pc o r e ，主要任务是实现从p c m c i a 标准中定义的c a r d b u s 总线到a m b a 总线 协议中定义的系统总线a h b 之间的转换桥芯片。该i p 将用于全定制芯片中的接 口模块，应用于p d a 、移动电话、移动存储设备等便携式数字设备中。在该项目 中，本人承担了一下任务： 1 ) p c m c i a d e v i c ei pc o r e 规格书制定； 2 ) p c m c n d e v i c ei pc o r e 总体设计方案制定： 2 第一章绪论 3 ) c a r d b u s 与a h b 交易策略的制定 4 ) p c m c l ad e v i c ei pc o r e 中a h b 端模块，包括：a h bm a s t e r ，a h bs l a v e ， 以及p c m c i a _ c o n f ( 配置空间) 的设计： 5 ) 配合验证组进行p c m c i ad e v i c ei pc o r e 的系统级e d a 验证。 1 3 本论文的内容安排 本文第一章简要介绍了c a r d b u s 总线协议标准及a h b 总线协议，并说明了本 文背景及本人工作：第二章详细介绍了两种总线标准；第三章介绍了口核技术， 包括i p 核的分类，以及可重用m 的设计流程：第四章提出了p c m c i ad e v i c ei p c o r e 总体设计方案；第五章介绍了p c m c 认d e v i c ei pc o r e 的模块设计，其中 详细介绍了由本人完成的模块，包括p c m c i aa h b m ，p c m c i aa h b s ， p c m c i ac o n f 模块，简要介绍了p c m c i aw r f i f o ，p c m a ad e s y n ， p c m c i a _ c b t a r 模块；第六章简要介绍了验证平台的搭建以及测试用例的组成； 第七章给出了使用d e s i g nc o m p i l e r 工具的综合结果；第八章对本文进行了总结， 并对该研究方向的未来发展作了一定的描述。 屯子科技大学硕士学位论文 第二章总线标准介绍 总线系统是影响到整个系统的关键环节。总线系统的带宽、频率、传输效率 都会极大的影响到系统的全局性能。当前，越来越多的总线标准在市面上出现， 各个大型半导体厂商都提出了自己的总线标准，在性能上也不断的提高。本文所 要介绍的两种总线系统都是业内广泛应用的工业标准。下面是本文所涉及到的 c a r d b u s 总线和a h b 总线的相关介绍。 2 1g a r d b u s 总线 2 1 1c a r d b u s 总线简介 c a r d b u s 是由p c m c i a ( p e r s o n a lc o m p u t e rm e m o r yc a r di n t e r n a t i o n a l a s s o c i a t i o n ) 发布的p cc a r d 标准中定义的高性能3 2 位并行总线。它使现在只在 桌面和较大系统上才拥有的高级功能可以移入c a r d b u s 卡，从而可以用在移动环境 下。为c a r d b u s 开发的新功能也可用于3 2 位桌面系统，如果它们装备了c a r d b u s 插槽的话。 c a r d b u s 给p c 卡增添了以下多种重要功能，并与新p c 卡标准的新功能兼容。 c a r d b u s 接口支持高达3 3 m h z 的运行速度，为扩展p c 卡用户现有应用创造了 条件。 c a r d b u s 接口支持以任何组合形式实现多个总线功能。总线主控功能可为处 理器分担任务，有利于在多任务环境中改善系统的吞吐量。 c a r d b u s 总线协议比较复杂，它是一种具有突发传送、同步操作、自动配置 和资源锁定等功能的高性能局部总线。它不受制于处理器且同时支持多组外设， 为c p u 及高速外设提供一道桥梁1 1 l 【2 1 1 3 1 0 2 1 2c a r d b u s 协议介绍 在介绍c a r d b u s 总线之前，先定义几个名词概念。 主设备( i n i t i a t o ro rb u sm a s t e r ) ：启动传输的设备称之为主设备。 从设备( t a r g e to rs l a v e ) ：被主设备寻址完成当前传输的设备称之为从设备。 4 第二章总线标准介绍 c a r d b u s 总线传输协议是同步传输协议，所有c a r d b u s 操作均同步于c a r d b u s 时钟。c a r d b u s 总线的基本传输规则是突发传输方式。 1 ) c a r d b u s 总线传输周期 c a r d b u s 总线传输周期由一个地址阶段加上一个或多个数据阶段构成。基本的 c a r d b u s 传输是由c f r a m e # 、c i r d y # 和c t r d w 三个信号控制。 地址阶段：在地址阶段，启动设备指定目标设备和传输类型( 毛e c a r d b u s 的 c c b e # 总线驱动命令) ，同时发出c f r a m f _ 摊信号表明有效的地址和命令己在总线 上。由于地址阶段仅存一拍，所以每个c a r d b u s 从设备需锁存总线上的地址和命令， 以便随后译码之用。 数据阶段：启动设备用a 讯a 但别官号来表示突发传输的持续过程。当启动 设备准备完成最后一个数据阶段时，需失效c i 佩删且发出c 瓜d y 群。最后一个 数据传完后，启动设备将c a r d b u s 总线还原至闲置状态( 此时，c f l j 渔m 雕和c i r d 瑚 均无效) 1 1 2 1 1 1 3 l 【1 5 堋。 2 ) c a r d b u s 总线传输 c a r d b u s 总线传输包含读、写和中止三个内容。图2 - 1 和图2 - 2 给出了突发读 写的基本时序图。 图2 - 1c a r d b u s 突发读 i ：，c c m 旷- 、厂- 、厂_ 、厂_ 、厂- 、厂_ 、厂- 、厂_ 、， ! ! ! l ! l _ 、厂一 一 ! 型i 匝亟蠹) c 二二亟匝二二】 二二团匹= 二 一 地耻i b e l xb e 2 二二二= _ 一 、a 帅l 弋厂i n 厂1 。帅 。厂丽_ ：= = = ：兰r 厂、 。一。1 厂一 图2 2c a r d b u s 突发写 当一个c a r d b u s 主设备需要占用c a r d b u s 总线传输数据时，首先发出其r e q 静 5 电子科技大学硕士学位论文 信号，请求占用总线。若总线仲裁器允许其占用总线时，发出相应的g e n 群信号。 该主设备接收允许信号后，要查询当前总线是否空闲；若总线忙，说明由其它主 设备仍在使用c a r d b u s 总线，必须等到总线闲后方可启动总线传输【1 2 l 【1 3 1 1 1 5 】【1 矾。 3 ) 传输中止 主设备启动的中止：主设备要求c a r d b u s 总线中止当前的传输，有下列三种情 况： 正常完成：当一次传输内的所有数据均被从设备接收或发送完成时，主设 备正常完成了一次总线传输。 超时：每个c a r d b u s 主设备允许使用总线时，只能完成一次数据传输。c a r d b u s 标准规定，c a r d b u s 总线传输方式是突发方式，且突发长度不限。若一主设备占用 了c a r d b u s 总线并突发传输数据，此时总线仲裁器将总线拥有权分配给了另一主设 备，这就要求当前传输的主设备不能长时间占用总线，以避免已获总线拥有权的 主设备死等现象的出现。解决办法是：合理分配每个主设备占用总线的时间，在 每个主设备的配置空间中设置一延时计数器。 异常中止( m a s t e ra b o r t ) ：当主设备发出c a r d b u s 请求命令和启始地址后， 过了5 个c a r d b u s 时钟仍无从设备响应请求，主设备中止当前传输。 从设备启动的中止：从设备利用c s t o p # 信号指示主设备中止当前的数据传 输。 从设备中止传输有三种情况： d i s c o n n e c t 脱连：从设备产生脱连的原因有：a ) 从设备缓慢地完成数据阶 段( 标准规定，从设备完成任何数据阶段时间不得大于8 个c a r d b u sc l k ，否则从 设备发出c s t o p # ，中止传输) ；b ) 从设备不支持突发传输方式( 如果从设备不支 持突发传输，并且检测到主设备要求执行第二个数据阶段，从设备在第一个数据 阶段发c s t o p # 和c t r d y # ；也可以在第二个数据阶段给主设备发c s t o p # ，且失 效c t r d y 带) 。 r e t r y 重试：造成r e t r y l 的原因有：a ) 从设备非常缓慢地才能完成第一个数据 阶段( 如果从设备完成第一个数据阶段的时间大于1 6 个c a r d b u sc l k ，就必须 c s l d 雕，通知主设备重试) ；b ) 资源忙( 如果从设备完成当前传输所需的资源忙 时，立即发c s t o p 舟给主设备，请求重试) 。 异常中止( t a r g e t a b o r t ) ：如果被寻址的从设备发现地址奇偶错或有致命错 时，发t a r g e ta b o r t ( h p c s t o p # 发出，c t r d y # 和c d e v s e l # 失效) ，通知主设备 中止传输，并且不需重发本次命令l l l l 3 1 1 1 8 1 。 6 第二章总线标准介绍 2 2a h b 总线 2 2 1a h b 总线简介 在市场现有的众多片上总线( b u so nc h i p ) 中，由a r m 公司开发的a m b a ( a d v a n c e dm i c r o c o n t r o l l e rb u sa r c h i t e c t u r e ) 片上总线结构，由于其本身的高性能 和a r m 处理器的广泛应用以及该总线协议的完全开放性，己经成为了s o c 设计 中使用相当广泛的总线标准，深受广大口开发商和s o c 系统集成者的青睐。在 a m b a 规范中定义了四种总线：先进系统总线( a d v a n c e ds y s t e mb u s ) ，先进高性 总线( a d v a n c e dh i 曲- p e r f o r m a n c eb u s ) 、先进外围设备总线( a d v a n c e dp e r i p h e r a l b u s ) 、先进可扩展接口( a d v a n c e de x t e n s i b l ei n t e r f a c e ) 1 1 1 】【1 1 。 a m b a 总线2 0 规范于1 9 9 9 年出台，该规范引入的先进高性能总线( a r m ) 是 目前a m b a 实现的主要形式。该总线是为高性能高时钟频率系统模块设计的总线， 它能够对处理器、片上存储器、片外存储器接口以及低功耗外围设备宏单元模块 进行有效的互连。该规范具有以下一些特性： 支持突发传送、分离传送等传输方式； 地址、数据分离的流水线操作； 地址空间为3 2 位，数据总线最宽可扩展达到6 4 和1 2 8 位【4 】。 在一个a h b 系统中，应包含以下几个组件： 1 ) a h b 主设备( m a s t e r ) ：在a h b 总线的一次交易中，交易的启动方，如在 一次读( 写) 交易中，发出读( 写) 命令的设备，其信号接口如图2 1 所示。 2 ) a h b 从设备( s l a v e ) ：在a h b 总线的一次交易中，交易的接受方，如在 一次读( 写) 交易中，接受读( 写) 命令的设备，其信号接口如图2 2 所示。 3 ) a h b 仲裁器( a r b i t e r ) ：按照一定的仲裁规则，确定访问总线的总线主设 备，以保证任何时刻只有一个主设备能访问总线。 4 ) a h b 地址译码器( d e c o d e r ) ：a h b 从设备采用3 2 位地址统一编码，译码 器译码交易的地址，提供交易的从设备选择信号。 在一个a h b 总线交易开始之前，总线主设备必须提出申请，被仲裁器授权使 用总线。被授权的主设备通过驱动地址和控制信号来开始一次a h b 传输。写数据 总线用于将数据从主设备传送到从设备，读数据总线用于将数据从从设备传送到 主设备【4 1 1 9 1 1 0 l 。 7 电子科技大学硕十学能论文 a d d r s c o n l r o l d a t a r e s e t c l o c k a h b 2 2 2a h b 协议介绍 圈2 - 3 a h bm a s t e r 信号接口图 t r 咖r t y p e a d d r e s s a n d ic o n t r o l d a h 陋诫薪： h 删一 h t r a n s f l ：o t 帅 s l a v e l ”“忡1 ：嘭 h r e s e t l l 7 一 h c l k s p 4 1 1 - c a p a b l e h m a s t l o c k s l a v e 图2 - 4 a h bs l a v e 信号接口图 1 ) 基本交易 一个基本的a h b 交易包括两个阶段，地址阶段和数据阶段。从设备通过无效 h r e a d y 信号可插入等待状态。图2 - 5 给出了一个基本的没有插入等待状态的交 易i 钔。 在这个基本交易中，在第一个时钟的上升沿主设备驱动地址和控制信号是交 易的地址阶段，第二个时钟的上升沿交易的是数据信息。这也表明，地址交易和 数据交易发生在不同的时钟周期。事实上，地址阶段总是先于数据阶段的交易， 这种地址和数据的交叠是正是a h b 总线流水特性的基本原理，这样即考虑到了高 性能的操作，同时又为总线的从设备提供了足够的时间对交易做出反应1 2 1 。 8 鬻怒黧懈僦黧 t e 衙咐嬲 嗽 第二章总线标准介绍 h c l k h a d o r 3 t ：e l c 宙。i h w d a t a 3 1 ：o h r e a d y h r d a t a 3 1 o l il i 一i 一 慰一) c (艇 ) o ( c o n ) o (舡 x xxx 觜) o 嬲ul j _ _ _ x - xx鲎) 匝 图2 - 5 基本的a l t o 交易时序 一 甜# p h - 一 _ d a t a m lil 麟一 烈舡 烈 础艇 i 孵 麟 觜陋 j * ”1 烈| |al |l l 勰烈照xx 觜斑 图2 - 6 插入等状态的a h b 基本交易 从设备可以插入等待周期，如图2 - 6 所示，它扩展了这个交易，允许有更多的 时钟周期来完成这个交易。 值得一提的是，对于写的交易，主设备要在整个扩展周期保持数据稳定，而 对于读交易，从设备不必要在扩展周期内提供有效的数据，而只需在交易将要完 成时提供有效的数据。 2 ) 交易类型 a h b 交易可被分为四种类型，由t t t r a n s i ：0 来表示，如表2 1 所示，不同 类型的交易如图3 5 所示【4 1 。 9 一 一 一 一 一 二二二 瑚 槲 峨 电子科技大学硕士学位论文 表2 - 1 a h b 总线交易类型 h t r a n s类型描述 用于当总线主设备占用总线，但是不进行数据交易的情况，从 0 0i d l e 设备必须总是对i d l e 交易提供零等待状态o k a y 响应。 该交易类型允许总线主设备在突发交易中插入i d l e 周期，且 下一次交易不会立即发生。当主设备采用b u s y 交易类型时， 0 1 b u s y 地址平控制信号必须反映突发传送的下一次传输，从设备应总 是提供零等待状态o k a y 响应。 表示突发传送的第一次交易或单拍的交易地址和控制信号与 1 0n o n s e o 前一次交易无关。 该类型用于突发传送中剩f 的交易，其地址依赖于前一次交 1 1s e q 易。控制信号和前一次交易的相同，地址等于前一次传输的地 址加上交易宽度。 忙l k h t r a n s i ：哪 h a d d r 3 1 ：明 h b u r s t 2 ：饵 h r e a d y f l r d a t a 3 1 ：明 1 1 t 2t 3 1 4 t s t b竹t8 l 一，。 1 烈n o n s e ox b u s y q 5 f - o s e o x x 链o1x 戤o x 2 0双函一) ( ) f “h l 照 ) ( x x x 繇) ( = = ) 盥_ ) 。( 一fr “ 凸妇” y 一1 。d a m 。 | jvvv | | lv 琏x ) x xx ) 暖z x 姥x缎 图2 - 7 不同的交易类型 在图2 7 中： t 1 ，一个突发交易的开始，以此交易类型是n o n s e q 。 t 2 ，主设备不能立即进行突发交易，因此交易类型是b u s y , 从而延迟下一个 交易的开始。 b ，t 4 ，主设备执行突发交易，交易类型是s e q 。 t 5 ，从设备无效h r e d y 信号，插入一个等待周期。 t 6 ，数据交易完成。 3 ) 突发操作 a h b 协议中的突发交易可分为8 种类型，由信号h b u r s t 【2 ：0 】指明，具体定 义如表3 2 所示【4 1 。 l o 第二章总线标准介绍 表2 - 2 突发交易类型 h b u r s t 。【2 ：0 1 类型说明 0 0 0s l n g i 卫单数据交易 0 0 1 l n c r不定长交易 0 1 0哏a _ p 4 4 拍打包突发 0 1 1i n c r 44 拍递增突发 1 0 0h r l t a p 88 拍打包突发 1 0 1i n c r 88 拍递增突发 1 1 0佩a p l 61 6 拍打包突发 1 1 1i n c r l 6 1 6 拍递增突发 a h b 协议定义了4 拍、8 拍和1 6 拍的突发交易，以及不定义长度的突发交易 和单拍的突发交易。a h b 协议支持增量( i n c r e m e n t i n g ) 突发交易和打包( w r a p p i n g ) 突发交易。突发传送的信息由h b u r s t 2 ：0 来提供。 图2 - 8 是一个突发传输的时序。 一。i t 。f ，一，。1 0 i 。i ，。i 了1 _ ，i i_ 1nn n ，1 lnn nn ， o - _ h 珥 二= 二= 【 塑墅e 匕 堕 = = 3 塑= 3 j l 二二二 = = = 旦二二= 二】c 叠蟹 二= o - - 呻，q 匕= 二二二 k = = 二】 二巫 二椿= j 望二= 口仁= 二仁= = = 塑 二= 二 ( 二= = 二 o 帅相- q = = = = 广二二二二二二二= 二= = 二蜊 j 仁= 二= 二= = = 二= 二二二二】c 二二= = = = 0 岫o q = = = 二x 二二二二= 二= 二= = 二= = 二 婴昭仁= = = = 二= 二二二二二= 3 = = 二= 二二二二= ： o _ - y “叫r t 0 - - - 一坤，q = = 二二 仁= 二二】= 曼匦二仁= = 二 口仁= 二c = = 堕塑 二