AMBA总线系统简介：聚焦AHB与APB

"本文档主要介绍了AMBA总线系统，特别是AHB总线的基本概念和特点。作者吴欣龙强调这不是AMBA协议的详尽解释，而是对架构的描述。" AMBA（Advanced Micro-controller Bus Architecture）是由ARM Limited开发的一种开放且免费的片上总线规范，用于定义芯片内部不同组件之间的通信标准。它旨在提供高性能、低功耗的解决方案，促进SoC（System on Chip）设计的标准化和模块化。AMBA协议包括多种总线类型，如AHB（Advanced High-performance Bus）、ASB（Advanced System Bus）和APB（Advanced Peripheral Bus）。在本文中，主要关注了AHB和APB。 AHB是AMBA协议中的高性能总线，设计用于连接嵌入式处理器（如ARM核心）、DMA控制器、片上内存以及其他需要高带宽交互的组件。与早期的ASB和APB（采用三态总线）不同，AHB采用非三态实现，通过多路复用器架构，简化了时序设计，提高了效率。这种改进使得AHB可以支持单时钟边沿操作，这意味着所有传输都在同一个时钟周期内完成，降低了延迟并提高了性能。 AHB的重要特性包括： 1. 单时钟边沿操作：所有数据传输和控制信号均在单一时钟边沿完成，简化了同步设计。 2. 非三态实现：避免了三态总线带来的复杂性和潜在的信号质量问题。 3. 批量传输：允许连续的数据块传输，提高了数据吞吐率。 4. 分裂事务：允许在事务执行过程中插入其他事务，增强了系统的灵活性。 5. 多路复用：通过共享总线资源，节省了芯片上的物理布线空间。 APB作为低功耗外围总线，主要用于连接系统中的低速外围设备，如定时器、串口等。其协议相对简单，适合这些不需要高速数据传输的组件。APB与AHB之间通过桥接器（Bridge）连接，以减轻系统总线的负载，并实现不同速度设备之间的通信。 图2.1展示了典型的AMBA架构，其中包括AHB作为系统总线和APB作为外围总线的布局。这种分离的设计允许系统设计者根据需求优化性能和功耗，同时保持设计的模块化和可扩展性。 总结来说，AMBA总线系统，尤其是AHB，为现代SoC设计提供了强大的互连解决方案。它通过标准化接口，简化了不同功能模块间的通信，提高了系统集成度，降低了设计复杂性。对于嵌入式系统和物联网设备的开发者来说，理解并熟练运用AMBA协议是至关重要的。