Soc的片上總線技術

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1、SoC的片上總線技術SoC(System-on-Chip)設計技術始于20世紀90年代中期,隨著半導體工藝技術的發(fā)展,IC設計者能夠將愈來愈復雜的功能集成到單硅片上,SoC正是在集成電路(IC)向集成系統(tǒng)(IS)轉變的大方向下產生的。SoC的最大好處之一就是可以通過預先設計好的，稱為“IP核”的功能模塊來節(jié)省設計成本，整個過程就像利用面向對象的編程語言開發(fā)程序一樣，可以大量的實現(xiàn)復用，簡化了開發(fā)過程提高了工作效率?？梢悦黠@的看出IP核作為SoC的設計核心，其本質特征就是重用。既然存在可重用性那么也帶來了另一個問題，就是怎樣有效地將這些IP核集成到一個系

2、統(tǒng)中，或者更確切的說也就是確定IP核之間的通信機制。隨著以IP核為基礎的復用技術的發(fā)展，工業(yè)界核研究組織紛紛積極從事相關標準方案的制定工作，從目前的研究和發(fā)展看，影響力較大的一共有三種方案，分別是IBM公司的CoreConnect、ARM公司的AMBA和SilicoreCorp公司的Wishbone。下面對三種總線標準進行一些詳細的介紹。CoreConnect總線標準是由IBM公司提出的，因其在性能和效率方面的突出優(yōu)勢而成為行業(yè)內的標準總線之一。CoreConnect擁有一套完整的技術文檔，在技術上可行性較強。同時IBM韓提供三種基本類型連接功能塊：處

3、理器內部總線PLB、片上外圍總線OPB和設備控制總線DCR。CoreConnect總線的邏輯結構如圖1所示，它清楚地定義了所有的系統(tǒng)構成部件以及它們是如何連接的。下面分別具體介紹PLB、DCR和OPB的主要技術特征。PLB標準是為總線傳輸?shù)闹饕l(fā)出者和接受者之間提供高帶寬、低延遲的連接。其主要特征為：●高性能處理器內部總線；●交疊的讀和寫功能（最快每周期兩次傳輸）；●支持分段傳輸；●地址流水（減少延遲）；●讀和寫分開；●32～64位數(shù)據(jù)總線；●32位地址空間；●支持16～64字節(jié)突發(fā)傳輸模式；●支持字節(jié)使能（非對準和3字節(jié)傳輸）；●支持仲裁、REQ、G

4、NT和LOCK；●延遲和隱藏仲裁（減少延遲）；●4級仲裁優(yōu)先權；●特殊DMA（DirectMemoryAccess）模式，如快速的從內存到內存；●地址和數(shù)據(jù)狀態(tài)扼制（Addressanddataphasethrottling）；●延遲計數(shù)器（保證保持延遲到預想的程度）。OPB標準為連接具有不同的總線寬度及時序要求的外設和內存提供了一條途徑，并盡量減小對PLB性能的影響。其主要特性如下：●片上外圍總線；●多個主設備；●32位地址空間；●讀和寫數(shù)據(jù)總線分開；●8～32位數(shù)據(jù)總線；●動態(tài)總線寬度；●支持重試模式（如果主設備要求的從設備忙，主設備隔一段時間再次

5、請求）；●支持突發(fā)（burst）傳輸模式；●支持DMA；●設備可以是內存映射（支持DMA）；●檢測總線超時功能（在仲裁器中）；●支持仲裁、REQ、GNT和LOCK。DCR是用來規(guī)范CPU通用寄存器設備，控制寄存器之間傳輸數(shù)據(jù)。DCR總線在內存地址映射中取消了配置寄存器，減少取操作，增加處理器內部總線的帶寬。其主要特征如下：●10位地址總線；●32位數(shù)據(jù)總線；●同步和異步的傳輸；●分布式結構。CoreConnect的優(yōu)點是CoreConnect協(xié)議規(guī)范采用多級總線方式，將慢速設備與高速設備分離，避免形成瓶頸。同時只要得到IBM公司的授權即可免費使用，IB

6、M公司提供完整的測試開發(fā)包，以支持快速開發(fā)和驗證。CoreConnect的缺點就是本身的復雜性，相對于簡單的嵌入式應用，主要關注的不是性能，CoreConnect提供的很多特性根本無法用到，反而成為系統(tǒng)的負擔。AMBA總線規(guī)范是ARM公司設計的一種應用于嵌入式的系統(tǒng)的總線標準，他獨立于處理器和制造工藝技術，增強了各種應用中的外設和系統(tǒng)紅單元的可重用性。AMBA總線規(guī)范是一個標準的開放協(xié)議，可以直接免費從ARM公司獲取。AMBA總線規(guī)范定義了三種可以組合使用的不同類型總線分別是：AHB、ASB和APB。AHB適用于高性能和高時鐘頻率的系統(tǒng)模塊。他作為高性

7、能系統(tǒng)的骨干總線，主要用于連接高性能的高吞吐率的設備之間連接，如CPU、派上存儲器、DMA設備和DSP或其他協(xié)處理器等等。其主要特性如下：●支持多個總線主設備控制器；●支持猝發(fā)、分裂、流水等數(shù)據(jù)傳輸方式；●單周期總線主設備控制權轉換；●32~128位數(shù)據(jù)總線寬度；●具有訪問保護機制，以區(qū)分特權模式和非特權模式訪問，指令和數(shù)據(jù)讀取等；●數(shù)據(jù)促發(fā)傳輸最大為16段；●地址空間32位；●支持字節(jié)、半字和字傳輸。ASB適用于高性能的系統(tǒng)模塊。再不必要使用AHB的告訴特性的場合，可選擇ASB作為系統(tǒng)總線，他同樣支持處理器、片上存儲器和片外存儲器接口與低功耗外部宏單

8、元之間的連接。其主要特征與AHB類似，主要不同點是它數(shù)據(jù)寬度要小一些,它支持的典型數(shù)據(jù)寬度為8