【2017年整理】SoC片上总线综述.docVIP

SoC片上总线综述作者：田泽,张怡浩?? 时间：2006-01-16简???介：随着以IP核复用为基础的SoC设计技术的发展，工业界及研究组织积极从事相关IP互联标准方案的制定工作，从目前的研究和发展看，影响力较大的有IBM公司的CoreConnect、ARM公司的AMBA 和Silicore Corp公司的Wishbone。基于现有IP互联接口标准技术的发展现状，本文对这三种SoC总线技术进行了详细介绍。 1 引言 传统的IC设计方法已无法适应新的SoC设计要求，需要根本的变革，即从以功能设计为基础的传统IC设计流程转变到以功能整合为基础的SoC设计全新流程。SoC设计以IP的设计复用和功能组装、整合来完成。SoC设计的重点为系统功能的分析与划分、软硬件功能的划分、IP的选择与使用、多层次验证环境和外界设计咨询服务等。 随着以IP核复用为基础的SoC设计技术的发展，如何有效地对众多IP供应商提供IP核，在实际设计时进行有效互联的问题日益受到重视。为了使IP核集成更快速、更方便，缩短进入市场的时间，迫切需要一种标准的互联方案。 在这一背景下产生的片上总线OCB（on-chip bus）技术，基于IP核互联标准技术的发展，目前已形成较有影响力的三种总线标准为：IBM公司的CoreConnect，ARM公司的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)和Silicore Corp公司的Wishbone。本文对这三种总线标准进行了详细介绍。 2 CoreConnect总线 CoreConnect拥有完备的一整套技术文档，在技术上可行性较强。IBM 公司的CoreConnect连接总线还提供了三种基本类型连接功能块，即处理器内部总线PLB(Processor Local Bus)、片上外围总线OPB（On-ChipPeripheral Bus）和设备控制总线DCR（Device Control Register）。CoreConnect总线的逻辑结构如图1所示，它清楚地定义了所有的系统构成部件以及它们是如何连接的，下面分别介绍PLB、DCR和OPB的主要技术特征。 2.1 PLB PLB标准是为总线传输的主要发出者和接受者之间提供高带宽、低延迟的连接。其主要特征为： ● 高性能处理器内部总线； ● 交叠的读和写功能（最快每周期两次传输）； ● 支持分段传输； ● 地址流水（减少延迟）； ● 读和写分开； ● 32～64位数据总线； ● 32位地址空间； ● 支持16～64字节突发传输模式； ● 支持字节使能（非对准和3字节传输）； ● 支持仲裁、REQ、GNT和LOCK； ● 延迟和隐藏仲裁（减少延迟）； ● 4级仲裁优先权； ● 特殊DMA（Direct Memory Access）模式，如快速的从内存到内存； ● 地址和数据状态扼制（Address and data phase throttling）； ● 延迟计数器（保证保持延迟到预想的程度）。 2.2 OPB OPB标准为连接具有不同的总线宽度及时序要求的外设和内存提供了一条途径，并尽量减小对PLB性能的影响。其主要特性如下： ● 片上外围总线； ● 多个主设备； ● 32位地址空间； ● 读和写数据总线分开； ● 8～32位数据总线； ● 动态总线宽度； ● 支持重试模式（如果主设备要求的从设备忙，主设备隔一段时间再次请求）； ● 支持突发（burst）传输模式； ● 支持DMA； ● 设备可以是内存映射（支持DMA）； ● 检测总线超时功能（在仲裁器中）； ● 支持仲裁、REQ、GNT和LOCK。 2.3 DCR 设备控制寄存器总线DCR是用来规范CPU通用寄存器设备，控制寄存器之间传输数据。DCR总线在内存地址映射中取消了配置寄存器，减少取操作，增加处理器内部总线的带宽。其主要特征如下： ● 10位地址总线； ● 32位数据总线； ● 同步和异步的传输； ● 分布式结构。 CoreConnect是一套精心设计和构造完整、通用的解决方案，可以应用在类似于工作站这样的高性能系统的连接，对于简单的嵌入式应用来说可能有点太复杂，提供的许多特性无法用到，但可以适应于未来更庞大、更复杂的系统连接。 3 AMBA总线 先进的微控制器总线体系结构AMBA规范定义了三种总线： （1）AHB（Advanced High-performance Bus）：用于连接高性能系统模块。它支持突发数据传输方式及单个数据传输方式，所有时序参考同一个时钟沿； （2）ASB（Advanced System Bus）：用于连接高性能系统模块，它支持突发数据传输模