与你一起学习我总结的AHB协议

RM爱好者

如果你之前看过一些总线或者类似总线的协议的话，那么你第一次看AHB协议可能感觉还行，不是很难，觉得都能看懂；如果你多看几遍或者看一遍去做和AHB相关的设计的时候，譬如你模拟AHB-Master，模拟AHB-Slave，然后让它们通信，你就会发现AHB协议中有些地方你没看懂，而且你会发现SPEC有些地方写的不是很明显，需要你结合前后文反复推敲，才能得到你想要的答案；关于手册其实写的已经很好了，比起国内的一些设计公司的手册，不知好多少倍。
        下面进入正题：
        一：模块接口（关于接口的含义，大家可以参考SPEC，在此不赘述）
        AHB-Master接口

        AHB_Slave接口

        Decoder接口

        Arbiter接口

        二：重点和难点分析
        1、关于Hready信号

          英文版手册对Hready解释如上，我主要想解释一下红线部分，大意是说，挂载在总线上的Slave要求它的Hready即为输入也为输出，什么意思呢，其实是每个Slave都有一个Hready输出，这些输出经过一个MUX（记住，不能是简单的and或者or，有很多人这样以为，至于为什么，大家可以参考下图2稍作分析就知道原因了）再最终选择出一个Hready_o，这个Hready_o会输入到每个Master和每个slave及Arbiter。如图1，以2个M，2个S为例，图中的sel4产生有些难度。

            图1
        2、结合图2（SPEC中是图3-17）解释图1中的选择信号可以如何产生及图2的含义

          图2
         图2中Hgrant信号是图1中Arbiter根据每个M发出的Hbusreq结合自身的优先级算法（没有规定何种算法，设计者可以根据自身需求选择，如Fair-access,Round-robin）及control信号仲裁得到的结果，不是随便切换的，它的切换点非常有技巧，能够保证全程流水线。
          从图2中可以看出，虽然Hgrant2切换为M2（为什么这个地方切换，是上面我提到的相关技术所致），但是M2并不能立即获得总线使用权，而是在Hgrant2为高且Hready（注意这个地方的Hready就是我上面说的经过MUX后的Hready_o）为高时，Hmaster才被切换为2，原因是保证上一个传输的最后一个control和地址发出去，进而这个时候M2可以发送control信号和addr信号。所以对应图1，sel1和sel2这些信号可以为Hmaster，而sel6可以为Haddr。
          再看图2，T5时刻以后control已经是M2的了，但是data仍然是M1对应的（就是图中对应的Master owns data那个注释），原因很简单，AHB是采用流水线技术，分为地址阶段和数据阶段。所以当control和addr信号切换的时候，data并不能切换，而是要保证最后一个control要读或者写的数据完成才可以。所以Hready对应的sel4可以利用addr向后延时一拍，同时检测到Hready为1时（保证数据被采样）才进行切换，Hwdata和Hrdata对应的sel也可以用上面的方法。
        3、从上面的分析不难得出如下结论
        1）Master在检测到Hready为1时发送一个control和addr，所以Slave也可以在检测到Hready为1时进行control和addr的采样，在采样到有效的control和addr后一个周期当Hready为时进行数据的采样。
        2）Slave在默认情况下最好将Hready设置为1（这个也是ARM公司推荐的），这样可以让Arbiter及时将总线使用权进行切换，如图2中，如果Hready提前为1，那么Hmaster会提前变为#2。
        3）整个总线最难设计的部分就是Arbiter，大家可以参考接口图可以看出，master和salve有的信号它都有，它会监测Master和Slave的情况，及时切换总线使用权，保证效率的最大化。
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