隨著研究技術(shù)的不斷進步與發(fā)展,SoC技術(shù)已成為集成電路行業(yè)中的重要技術(shù),而片上總線的提出和IP核集成技術(shù)的發(fā)展,進一步的推動了SoC片上系統(tǒng)的發(fā)展,在集成電路行業(yè)中有著非常重要的意義。SMBus總線協(xié)議是目前比較常用的總線協(xié)議,由于其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計成本低廉、傳輸效率高效便捷、兼容性能強大等特點,在SoC產(chǎn)品中都有著比較廣泛的應(yīng)用。因此,基于AMBA片上總線互連技術(shù)的SMBus控制器的設(shè)計,已在SoC系統(tǒng)設(shè)計中有著重要的意義。本文首先對片上總線技術(shù)進行了簡單概括,然后重點分析概括了AMBA總線架構(gòu),以及對其中的AHB和APB的結(jié)構(gòu)特點和傳輸原理進行了比較詳細(xì)的說明。然后對SMBus總線進行了詳細(xì)介紹,包括信號特點、結(jié)構(gòu)介紹、時序關(guān)系、傳輸原理和部分協(xié)議分析,并且對比介紹了與I²C總線的不同之處。接下來基于以上理論知識進行了基于AMBA互連的SMBus控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和子模塊設(shè)計,并用自上而下的設(shè)計方式完成RTL設(shè)計。接著利用相關(guān)軟件搭建對應(yīng)的驗證平臺對待測設(shè)計進行功能性仿真驗證,然后繼續(xù)進行邏輯綜合驗證,最終確保設(shè)計的可靠性和正確性。驗證結(jié)果表明,本文設(shè)計的基于AM... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于AMBA總線架構(gòu)的片上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第二章AMBA總線72.2AHB總線協(xié)議AHB總線，即先進高性能總線，是高速系統(tǒng)中的重要總線，主要用于連接高性能設(shè)備，比如CPU處理器、DMA、片上及片外存儲器以及其它的外設(shè)等。AHB設(shè)計的關(guān)鍵在于自定義設(shè)計接口之間的互連，可以最大限度的實現(xiàn)接口互連的最大帶寬，此外，AHB總線還具有二級流水線的操作特性，數(shù)據(jù)傳輸能力非常強大，能夠連續(xù)的傳輸存儲在相鄰地址空間內(nèi)的數(shù)據(jù)，讓SoC片上設(shè)計與綜合以及自動測試技術(shù)發(fā)展的更高效、更容易。AHB系統(tǒng)架構(gòu)中主要包括以下幾個部分，分別是主機、從機以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)[10]，具體結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。AHB協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸方式是首先所有掛在主線上的主機根據(jù)自己想要進行的傳輸發(fā)出尋址地址和控制信號，然后由AHB的仲裁器進行優(yōu)先級仲裁，來決定最終可以進行數(shù)據(jù)輸出的主機。仲裁成功的主機可以通過中央的多路數(shù)據(jù)選擇器將數(shù)據(jù)傳送給所有的從機，同時也可以讀取來自從機的數(shù)據(jù)，但來自從機的數(shù)據(jù)需要通過一個譯碼器來進行數(shù)據(jù)的控制，然后才由多路數(shù)據(jù)選擇器將最終選擇出的數(shù)據(jù)傳輸給主機[11]。圖2-2典型的AHB設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖2.2.1AHB信號分析AHB總線信號大致分成時鐘、仲裁、地址、控制、寫數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)、響應(yīng)這

第二章AMBA總線9圖2-3AHB基本傳輸時序圖為了進一步增強AHB總線的傳輸效率，AHB總線會將下一次要傳輸?shù)牡刂范魏彤?dāng)前正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)段重疊在一起，也就是將一次傳輸?shù)膬蓚�不同階段的傳輸過程進行流水化處理。2.3APB總線協(xié)議APB總線，即先進外設(shè)總線，是AMBA定義的另一種最常用的總線標(biāo)準(zhǔn)，相對于AHB和ASB總線而言，是一種可以降低功耗和設(shè)備接口的復(fù)雜程度的互連總線，主要用于低速單元之間的互連，比如UART、IIC、PLL、TIMER等，屬于二級總線。在實際的芯片設(shè)計中，APB常用來和AHB總線配合組成分層的片上系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)，這樣做的目的是進一步提高系統(tǒng)的性能，盡量滿足低功耗的設(shè)計要求。和AHB的多主機多從機的復(fù)雜結(jié)構(gòu)不同的是，APB的總線結(jié)構(gòu)更為簡單，在APB架構(gòu)中不需要設(shè)置仲裁器，也不需要請求和響應(yīng)信號，通常通過APB橋和AHB總線連接，從而實現(xiàn)不同模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸，此時APB橋是AHB總線的一個從模塊，同時也是APB里僅有的主模塊[13]。APB的傳輸協(xié)議也比較簡單，完成一次傳輸需要兩周期的時間，且傳輸過程中沒有等待周期，也不需要從設(shè)備在傳輸完成后發(fā)出響應(yīng)信號。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3372101