嵌入式系统总线-片内总线

1.总线概述

总线是CPU与存储器和设备通信的机制，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。

2.总线参数

总线宽度：又称总线位宽，指的是总线能同时传送数据的位数。如16位总线就是具有16位数据传送能力。
总线频率：总线工作速度的一个重要参数，工作频率越高，速度越快。通常用MHz表示。
总线带宽：又称总线的数据传送率，是指在一定时间内总线上可传送的数据总量，用每秒最大传送数据量来衡量。总线带宽越宽，传输率越高。总线带宽（单位：MB/s）=(总线宽度/8)*总线频率。
如：总线宽度32位，频率66MHZ，则总线带宽=32/8 * 66 MHZ = 264MB/s

3.微处理器系统的总线构成

一个微处理器系统可能含有多条总线。这是由于：
数据宽度：高速总线通常提供较宽的数据连接。
成本：高速总线通常采用更昂贵的电路和连接器。
桥允许总线独立操作，这样在I/O操作中可提供某些并行性。

嵌入式系统的总线构成示意图

4.ARM 的AMBA总线

AMBA( Advanced Microcontroller Bus Architecture)是ARM公司研发的一种总线规范，目前最新为2010年推出的4.0版本。
AHB(Advanced High-performance Bus):用于高性能系统模块的连接，支持突发模式数据传输和事务分割；可以有效地连接处理器、片上和片内存储器，支持流水线操作。
ASB(Advanced System Bus):也用于高性能系统模块的连接，现多由AHB总线替代；
APB(Advanced Peripheral Bus):用于较低性能外设的简单连接，一般是接在AHB或ASB系统总线上的第二级总线。

基于AMBA总线的典型系统

基于Samsung S3C44b0X中的AMBA总线

AHB,APB是片内总线，片外是无AHB和APB，对外是接口

5.AHB总线构成

主单元：只有主单元可在任何时刻使用总线。AHB可以由一个或多个主单元。
主单元可以是RISC处理器、协处理器以及DMA控制器，以启动和控制总线操作。
从单元: 可以响应（非启动）读或者写总线操作，在给定的地址范围内对读写操作进行相应的反应。从单元向主单元发出成功、失败信号或等待各种反馈信号。从单元通常是其复杂度不足以称为主单元的固定功能块，例如外存接口、总线桥接口以及任何内存，系统的其他外设等。
仲裁器：用来确定控制总线式哪个主单元，以保证在任何时候只有一个主单元可以启动数据传输。一般来说仲裁协议是固定好的，例如最高优先级方法或平等方法，可根据实际的情况选择。
译码器：总线译码器用于传输译码工作，提供传输过程中从单元的片选信号。

AHB总线工作过程

1. 地址传送阶段（Address phase）:只持续一个时钟周期。在HCLK的上升沿数据有效。所有从单元都在这个上升沿来采样地址信息。
2. 数据传送阶段（Data phase）:需要一个或几个时钟周期。可以通过HREADY信号来延长数据传输时间，HREADY信号为低电平时，就在数据传输中加入等待周期，直到HREADY为高电平时才表示本次传输结束。
   

6.APB总线-APB桥

APB主要由2部分组成：APB桥和APB从单元
APB桥式APB中唯一的主单元，是AHB/ASB的从单元。
APB桥将系统总线AHB/ASB和APB连接起来，并执行下列功能:
锁存地址并保持有效，直到数据传送完成。
译码地址并产生一个外部片选信号，在每次传送时只有一个片选（PSELX）有效。
写传送(write transfer)时驱动数据到APB。
读传送（Read transfer）时驱动数据到系统总线AHB/ASB.
传送时产生定时触发信号PENABLE.

APB桥的接口信号

7.APB总线-APB从单元

APB从单元具有简单灵活的接口，接口的具体实现依赖于特定设计的，有许多不同的可能。
当写传送数据锁定在下列点：
当PSELx为高电平时，在每个PCLK的上升沿，在PENABLE的上升沿。
片选信号PSELx和地址信号PADDR可合并起来决定需要操作的寄存器。

APB从单元的接口信号