SmartfusinAMBA指南

SmartFusion应用指南
MSS-AMBA相关文档阅读笔记
2010/12/15
Embedded
hengheng
1 AHB BUS MATRIX---MSS的脊梁
1.1AHB BUS MATRIX简介
AHB BUS MATRIX 是多层AHB 矩阵。

允许一个主机操作A从机，另一个主机操作B从机。

当二者同时对C 进行操作时，仲裁模块发挥作用，采用客户定制的方式或者乒乓方式对主机进行仲裁。

理论吞吐量为16Gbps.
通过上图，得知AHB MARTIX共拥有5个MASTER和8个SLAVE。

在AHB BUS MATRIX中实现的路径是理论路径的子集。

此外，CORTEX-M3的IBUS和DBUS在MATRIX内部被多路选择，因此公用一个MASTER PORT，二者无法同时激活。

1.2AHB BUS MATRIX连接关系
通过上表可以得知，AHB BUS MATRIX中各master与slave的连接权限。

一般来说，除了CORTEX-M3外的master 和slave在上电时都会被关掉，用户需要通过设置AHB_MATRIX_CR 中的相关位来打开这些master和slave。

CORTEX-M3是系统中唯一可以是使能其他MASTER的MASTER,因为其PPB总线上挂了一个可以使能其他MASTER的控制寄存器。

注意，关于ENVM使用时，需要明确一点，在命令ENVM进行编程或者擦写时，其他MASTER不会自动得知ENVM是不可读取的。

因此，此时需要通过软件信号来控制其他MASTER的连接路径。

1.3仲裁简介：
仲裁器在slave的端口上。

通常仲裁方式分为两种:循环方式和权重循环方式。

通过设置AHB_MATRIX_CR中的COM_WEIGHTEDMODE位来切换。

循环方式
权重循环方式
2.AMBA BUS 简介：（结合ACTEL的IP Core）
2.1AHB Lite Core
AHB Lite Core 是AHB Lite 总线的一种多层实现，它包含2个Master，16个Slave和1第17个超大空间的slave。

Remap功能只针对master 0使用，用于切换slot 0和slot 1的映射地址。

引脚拉高代表使用,否则就拉低。

2.1.1拥有两种操作模式：
●固定地址空间16个SLAVE，每个256M（2的28次方，高四位用于选中1个SLAVE）
●固定地址空间15个SLAVE，每个64K，此外还有16个4k的Init/Config Client,额外的还有一个极大
的slave，为2G。

（建议使用此模式）
2.1.2 内存映射计算：
建议使用第二种配置方式，而且从机的挂靠最好从slot 5开始。

每个Slot 占用空如下：
2.2 AHB Lite 知识简介
AHB Lite 是一种支持单Master的高带宽的总线接口
其特性如下：
AHB Lite的Slave多为内部的存储设备，外部存储器接口，和高吞吐量的外设。

为了保证系统的性能，低吞吐量的外设都挂在AHB LITE的slave—APB Bridge上。

2.2.1 基本结构介绍
下图为一个简单的单Maste 三Slave系统连接图。

其中，总线内部互连结构包含了地址译码器和Slave To Master 的多路选择器。

保证合理的选通。

●Master
主机提供地址和控制信号用来实现读写操作。

●Slave
从机返回主机的信号如下:
从机接口信号如下：
●Decorder
译码器对每次传输的地址进行译码，提供选择信号。

此外，也对多路选择器提供控制信号。

●Multiplexor
多路选择器用于将读数据总线和响应进行多路选择。

主机通过驱动地址信号和控制信号来开始传输。

这些信号包含了地址，传输方向，传输宽度及确定是否是突发传输的一部分。

传输类型如下：
传输的过程包含以下两个部分：
从机无法要求主机延长地址周期，因此必须在所有从机必须在地址周期获取地址。

但是，从机可以要求主机延长数据周期，拉低HREADY信号来使主机插入等待周期，为从机提供足够的时间进行提供数据或扑捉数据。

2.2.3 多层AHB Lite
由于AHB Lite是单主机系统，所以要实现多主机系统，必须引入多层互联模块来隔离各个主机，同时实现共享对从机的通道，此外，此模块还要提供对从机的仲裁。

多层互联模块包含以下两个部分：
当多层都打算持续读写同一个从机时，此时，多层互联中的仲裁发挥作用决定哪层获得权力，未获得的使用HREADY使其等待，直至轮到其传输。

每个从机都有自己的仲裁机制：
具体实现形式：
随着层数的增加，内部互联模块的资源占用会快速增加。

采用以下方案降低面积：
➢局部从机方案：由于部分从机只会被某主机使用，因此，可以采用此种方案。

➢多从机映射为一个从机口,适合多个低吞吐量的从机，例如APB Bridge。

➢多主机公用一层,多用于测试端口
➢分立的主从系统,可以共用一个SLAVE作为BUFFER
2.2.4 信号列表
代指信号由谁产生
全局信号：
主机信号：
从机信号：
译码信号：
2.2.5 传输介绍：
●基本传输：包含一个地址周期，一个数据周期。

1.主机在HCLK的上升沿后，驱动地址和控制信号。

2.从机在下一个HCLK的上升沿，采用地址和控制信号。

3.从机采样地址和控制信号后，它开始驱动HREADY信号，此信号在第三个HCLK被采样。

●传输类型：
2.2.6 HCLK 和HRESET_N
A.每一个AHB Lite组件拥有单独的HCLK，输入数据在HCLK的上升沿采集，输出数据在HCLK的上升沿后发生
变化。

B.HRESETN用于复位总线上的所有组件。

一般来说，异步复位，同步释放。

C.复位时，主机的控制和地址信号必须为可知的状态，而且HTRANS必须为IDLE。

D.复位时，从机的HREADYOUT必须为高，保证传输可以进行。

2.2.7 Slave Response Signals
主机开始传输后，从机便开始控制传输的进度。

主机一旦开始一个传输，便无法结束此传输。

从机在连通后，通过HREADY和HRESP来反映状态。

从机可以通过以下三种方式结束传输：
补充：ERROR响应
⏹错误响应需要两个周期：
◆第一个周期：从机将HRESP置高，用于显示错误，同时将HREADY拉低，用于延长一个周期。

◆第二个周期：从机将HREADY置高，结束传输；HRESP保持高电平，表示ERROR发生。

⏹两个周期的原因：在从机进行提示有错误发生时，主机已经在向总线发送下一个传输的地址。

采用两个
周期的操作，可以给予主机足够的时间结束下一个传输，并且将HTRANS置为IDLE状态。

2.2.8Bus Interconnection
2.2.8.1地址译码：
中央地址译码提供一个HSELX信号，为总线上的每一个从机提供选择信号
从机必须只能在HREADY为高时，采样HSEL,地址和控制信号，表示当前传输已经结束。

每个从机分配的地址空间至少为1KB，与之相对应，主机设计的递增型传输不能超过1KB。

从而保证不会超越寻址边界。

✧补充：
总线互联
2.3APB Bridge Core
2.3.1使用规则
只能有一个APB3主机挂到此桥上，通过主机的PSEL和PADDR信号进行译码确定指向从机的PSEL信号，从而，一个时刻只能沟通一个从机。

直接寻址：所有的16个APB从机节点拥有相同的地址空间。

间接寻址：第一个节点拥有4GB（2^32）的寻址空间，第二个节点不用，而作为第一个节点的地址寄存器，其他的同直接寻址。

间接寻址时，PCLK才有作用，而且地址端口宽度为32；直接寻址时，地址宽度为24.
2.3.3资源占用
APB3的资源占用量为38 Tile。

2.4APB 接口
APB接口是一种为低速外设提供的低功耗和低复杂度的接口。

一般来说，连接的外设都为低带宽，而且不要求很高性能，不支持流水线操作。

Key Feature:为外设的可编程的控制寄存器提供接口。