Apb шина принцип работы

Под приборами класса «система-на-кристалле», в общем случае, подразумеваются приборы на едином кристалле которых интегрированы процессор (процессоры, в том числе специализированные), некоторый объем памяти, ряд периферийных устройств и интерфейсов — т.е. максимум того, что необходимо для решения задач, поставленных перед системой. Фирмой ARM, кроме уже упоминавшихся ядер семейств ARM7 и ARM7TDMI и ряда семейств, которые будут рассматриваться ниже, разработан набор макроячеек периферийных компонентов, которые фирма на основе лицензионных соглашений предоставляет заказчикам. Периферийные компоненты фирмы ARM, библиотека которых получила наименование PrimeCell, представляют собой готовые к применению отработанные программные макроячейки, при разработке которых обращалось внимание на возможность многократного их использования, и применяя PrimeCell периферию разработчик существенно экономит время и стоимость разработки за счет концентрации усилий на создании именно системы на кристалле, а не на разработке сначала необходимой периферии и лишь затем системы. В настоящее время в библиотеку входят: UART, контроллеры SDRAM, синхронные последовательные интерфейсы, часы реального времени, аудио кодеки, средства I/O общего назначения, интерфейсы смарт карт, контроллеры цветных LCD. Ведутся работы по дальнейшему расширению библиотеки.

Производительность приборов класса «система-на-кристалле» в значительной мере зависит от эффективности взаимодействия всех встроенных компонентов и от эффективности их взаимодействия с внешним, относительно прибора, миром. В первую очередь это связано с различием в быстродействии встроенных компонентов, в особенностях организации интерфейсов.

При рассмотрении макроядер ARM710T, ARM720T и ARM740T была упомянута шина AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture) — шина разработанная фирмой ARM для организации эффективного взаимодействия компонентов приборов, построенных на базе ядер фирмы. Шина AMBA — стандартная встроенная ASIC шина обеспечивающая быстрое модульное проектирование систем при упрощении многократного использования схемотехники и тестов. ARM также обеспечивает возможность использования библиотеки PrimeCell периферии, которая соответствует AMBA стандарту и обеспечивают простую разработку ASIC и ASSP. При использовании AMBA с синтезируемыми версиями периферийных устройств, аппаратные средства системы и программное обеспечение могут быть разработаны на начальном этапе проектирования и, следовательно, может быть снижен риск ошибок проектирования конечной системы.

Блок-схема шины AMBA в прибора типа персонального информационного устройства (PDA), реализованного на основе ядра ARM, макроячеек библиотеки PrimeCell и шины AMBA, представлен на Рис. 1.

Рис. 1. Пример прибора класса «система-на-кристалле», использующего шину AMBA

Типовая шина AMBA содержит системную шину (в данном случае AHB) и шину периферии (APB).

Системная шина соединяет встраиваемые процессоры, такие как ARM ядра, с высокопроизводительной периферией, контроллерами DMA, встроенными памятью и интерфейсами. Это высокоскоростная, с широкой полосой пропускания шина, поддерживающая, для обеспечения максимальной производительности, управление c большим количеством ведущих устройств (Multi-master bus management).

Шина периферии — работает с упрощенным протоколом и разработана для организации интерфейса с периферийными устройствами общего назначения или дополнительными периферийными устройствами. С cистемной шиной она соединяется через мост (bridge), способствующий снижению потребления системы.

В спецификации шины AMBA определена методология тестирования, обеспечивающая быстрое тестирование модулей и кэш.

Видео:Кан шина, что это? Поймет школьник! принцип работыСкачать

Усовершенствованная архитектура шины микроконтроллера — Advanced Microcontroller Bus Architecture

Усовершенствованная архитектура шины микроконтроллера ARM ( AMBA ) — это внутренняя спецификация межсоединений с открытым стандартом для подключения и управления функциональными блоками в проектах системы на кристалле (SoC). Это облегчает разработку многопроцессорных конструкций с большим количеством контроллеров и компонентов с шинной архитектурой . С момента своего создания AMBA, несмотря на название, вышла далеко за рамки микроконтроллерных устройств. Сегодня AMBA широко используется в ряде частей ASIC и SoC, включая процессоры приложений, используемых в современных портативных мобильных устройствах, таких как смартфоны . AMBA является зарегистрированным товарным знаком компании ARM Ltd .

AMBA была представлена ​​ARM в 1996 году. Первыми шинами AMBA были Advanced System Bus (ASB) и Advanced Peripheral Bus (APB). Во второй версии AMBA 2 в 1999 году ARM добавила высокопроизводительную шину AMBA (AHB), которая представляет собой протокол с одним фронтом тактовой частоты. В 2003 году ARM представила третье поколение AMBA 3, включая Advanced eXtensible Interface (AXI) для достижения еще более высокой производительности межсоединений и Advanced Trace Bus (ATB) как часть встроенного решения CoreSight для отладки и трассировки. В 2010 году были представлены спецификации AMBA 4, начиная с AMBA 4 AXI4, а затем в 2011 году, расширив общесистемную согласованность с помощью AMBA 4 AXI Coherency Extensions (ACE). В 2013 году была представлена ​​спецификация AMBA 5 Coherent Hub Interface (CHI) с переработанным высокоскоростным транспортным уровнем и функциями, предназначенными для уменьшения перегрузки.

Читайте также: Как маркируется дата производства шины

Эти протоколы сегодня являются стандартом де-факто для архитектур со встроенными процессорами, поскольку они хорошо документированы и могут использоваться без лицензионных отчислений.

Видео:лекция 403 CAN шина- введениеСкачать

Принципы дизайна

Важным аспектом SoC является не только то, какие компоненты или блоки в нем находятся, но и то, как они соединяются между собой. AMBA — это решение для взаимодействия блоков друг с другом.

Целью спецификации AMBA является:

• облегчить первую разработку встраиваемых микроконтроллеров с одним или несколькими процессорами, графическими процессорами или сигнальными процессорами,
• быть технологически независимым, чтобы позволить повторное использование IP-ядер , периферийных и системных макроячеек в различных процессах IC,
• поощрять модульную конструкцию системы для повышения независимости процессора, а также разработку многоразовых периферийных и системных IP-библиотек.
• минимизировать кремниевую инфраструктуру, поддерживая высокую производительность и низкое энергопотребление внутрикристальной коммуникации.

Видео:Подробно про CAN шинуСкачать

Спецификации протокола AMBA

Спецификация AMBA определяет внутрикристальный коммуникационный стандарт для разработки высокопроизводительных встроенных микроконтроллеров. Он поддерживается компанией ARM Limited с широким межотраслевым участием.

Спецификация AMBA 5 определяет следующие шины / интерфейсы:

• Спецификация протоколов AXI5, AXI5-Lite и ACE5
• Усовершенствованная высокопроизводительная шина (AHB5, AHB-Lite)
• Когерентный интерфейс концентратора (CHI)
• Распределенный интерфейс перевода (DTI)
• Универсальная шина флэш-памяти (GFB)

Спецификация AMBA 4 определяет следующие шины / интерфейсы:

• Расширения когерентности AXI (ACE) — широко используются в новейших процессорах ARM Cortex-A, включая Cortex-A7 и Cortex-A15
• Расширения AXI Coherency Extensions Lite (ACE-Lite)
• Расширенный расширяемый интерфейс 4 (AXI4)
• Расширенный расширяемый интерфейс 4 Lite (AXI4-Lite)
• Расширенный расширяемый интерфейс 4 потока (AXI4-Stream v1.0)
• Расширенная шина трассировки (ATB v1.1)
• Расширенная периферийная шина (APB4 v2.0)
• Интерфейсы с низким энергопотреблением AMBA (Q-канал и P-канал)

Спецификация AMBA 3 определяет четыре шины / интерфейса:

• Расширенный расширяемый интерфейс (AXI3 или AXI v1.0) — широко используется в процессорах ARM Cortex-A, включая Cortex-A9
• Расширенная высокопроизводительная шина Lite (AHB-Lite v1.0)
• Расширенная периферийная шина (APB3 v1.0)
• Расширенная шина трассировки (ATB v1.0)

Спецификация AMBA 2 определяет три шины / интерфейса:

• Расширенная высокопроизводительная шина (AHB) — широко используется в проектах на базе ARM7, ARM9 и ARM Cortex-M
• Расширенная системная шина (ASB)
• Расширенная периферийная шина (APB2 или APB)

Спецификация AMBA (первая версия) определяет две шины / интерфейса:

• Расширенная системная шина (ASB)
• Расширенная периферийная шина (APB)

Аспекты синхронизации и уровни напряжения на шине не определяются спецификациями.

Расширения когерентности AXI (ACE и ACE-Lite)

ACE , определенный как часть спецификации AMBA 4, расширяет AXI дополнительной сигнализацией, вводя общесистемную согласованность. Эта системная согласованность позволяет нескольким процессорам совместно использовать память и позволяет использовать такие технологии, как обработка big.LITTLE в ARM . Протокол ACE-Lite обеспечивает одностороннюю когерентность, также известную как когерентность ввода-вывода; например, сетевой интерфейс, который может читать из кэшей полностью согласованного процессора ACE.

Расширенный расширяемый интерфейс (AXI)

AXI , третье поколение интерфейса AMBA, определенное в спецификации AMBA 3, ориентировано на высокопроизводительные конструкции систем с высокой тактовой частотой и включает функции, которые делают его подходящим для высокоскоростных субмикрометрических межсоединений:

• отдельные этапы адреса / управления и данных
• поддержка передачи невыровненных данных с использованием байтовых стробов
• пакетные транзакции с выданным только начальным адресом
• выдача нескольких невыполненных адресов с неупорядоченными ответами
• простое добавление этапов реестра для обеспечения закрытия по времени.

Усовершенствованная высокопроизводительная шина (AHB)

AHB это протокол шины введен в Advanced Микроконтроллер Bus Architecture версии 2 , опубликованной ARM Ltd компании.

В дополнение к предыдущему выпуску он имеет следующие функции:

• большая ширина шины (64/128/256/512/1024 бит).

Читайте также: Шины континенталь lx что это

Простая транзакция на AHB состоит из фазы адресации и последующей фазы данных (без состояний ожидания: только два цикла шины). Доступ к целевому устройству контролируется через MUX (без трех состояний), тем самым разрешая доступ к шине только одному мастеру шины за раз.

AHB-Lite — это подмножество AHB, формально определенное в стандарте AMBA 3. Это подмножество упрощает конструкцию шины с одним ведущим устройством.

Расширенная периферийная шина (APB)

APB разработан для управления доступом с низкой пропускной способностью, например, для регистрации интерфейсов на периферийных устройствах системы. Эта шина имеет адрес и фазу данных, аналогичную AHB, но значительно сокращенный список сигналов низкой сложности (например, без пакетов). Кроме того, это интерфейс, разработанный для низкочастотной системы с малой разрядностью (32 бита).

Видео:АПС Л19. ШиныСкачать

Продукция AMBA

Семейство синтезируемых ядер интеллектуальной собственности ( IP ) AMBA Products лицензируется ARM Limited, которые реализуют цифровую шину в SoC для эффективного перемещения и хранения данных с использованием спецификаций протокола AMBA. Семейство AMBA включает в себя сетевое соединение AMBA (CoreLink NIC-400), Cache Coherent Interconnect (CoreLink CCI-500), контроллеры памяти SDRAM (CoreLink DMC-400), контроллеры DMA (CoreLink DMA-230, DMA-330), кэш 2-го уровня. контроллеры (L2C-310) и др.

Ряд производителей используют шины AMBA для конструкций, не относящихся к ARM. В качестве примера Infineon использует шину AMBA для SoC ADM5120 на основе архитектуры MIPS .

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Русские Блоги

Видео:С чего начать ремонт ЭБУ: Типы шин данных, CANСкачать

Сравнительный анализ шины AMBA по протоколам AHB, APB, AXI

Видео:Шина CAN. Часть 1. Разбираемся как работает CAN bus, разберем кадр данных до "костей".Скачать

1. Обзор AMBA

AMBA (усовершенствованная архитектура шины микроконтроллера)

AHB (усовершенствованная высокопроизводительная шина)

ASB (усовершенствованная системная шина)

APB (усовершенствованный периферийный автобус)

AXI (Расширенный расширяемый интерфейс) Расширенный расширяемый интерфейс

Вместе эти элементы определяют набор стандартов для внутрикристальной связи, предназначенных для высокопроизводительных SoC.

AHB в основном предназначен для высокопроизводительных, высокоскоростных и высокоскоростных системных модулей и может подключать высокопроизводительные модули, такие как микропроцессоры, модули памяти внутри или вне кристалла, а также DMA.

APB в основном используется в низкоскоростных и маломощных периферийных устройствах, которые могут оптимизировать энергопотребление и сложные интерфейсы для периферийных устройств. APB обеспечивает коммуникационный мост между AHB и периферийными устройствами с низкой пропускной способностью, поэтому APB является вторичной шиной расширения для AHB или ASB.

AXI: высокая скорость, высокая пропускная способность, конвейерное соединение, однонаправленный канал, требуется только первый адрес, параллельное чтение и запись, поддержка не по порядку, поддержка невыровненных операций, эффективная поддержка периферийных устройств с высокой начальной задержкой и множество соединений.

Сравнительный анализ производительности нескольких шин AMBA

Видео:MCP2515, контроллер CAN шины с интерфейсом SPIСкачать

2. AHB автобус

Видео:Лекция 281. Шина ISAСкачать

Состав АХБ

Мастер: он может инициировать операции чтения и записи, предоставлять адреса и сигналы управления, и одновременно может быть активирован только один Мастер.

Читайте также: Размер шин для зил 130

Подчиненный: отвечает на операции чтения и записи в заданном диапазоне адресов и возвращает мастер, состояние успеха, сбоя или ожидания.

Арбитр: Он отвечает за то, чтобы в автобусе одновременно работал только один мастер. Арбитражное соглашение уточняется, но алгоритм арбитража может быть определен согласно заявке.

Декодер: декодирует адрес и предоставляет сигналы выбора микросхемы каждому ведомому.

Каждый AHB требует арбитра и центрального декодера.

Видео:Что такое CAN шинаСкачать

AHB основной сигнал

HADDR: 32-битная системная адресная шина

HTRANS: M указывает состояние передачи, NONSEQ, SEQ, IDLE, BUSY

HWRITE: направление передачи 1-запись, 0-чтение

HBURST: тип передаваемого пакета

HWDATA: запись шины данных, запись с M на S

HREADY: S отвечает на M независимо от того, завершена ли операция чтения и записи, 1 — передача завершена, 0 — цикл передачи необходимо продлить. Следует отметить, что HREADY — это сигнал на шине, который является входом M и S, в то же время каждый S должен выводиться из HREADY. Таким образом, для S будет два сигнала HREADY, один с входа шины и один с выхода на мультиплексор.

HRESP: S отвечает на текущий статус передачи, OKAY, ERROR, RETRY, SPLIT.

HRDATA: чтение шины данных, чтение из S в M.

Видео:Конструкция шиныСкачать

AHB базовая трансмиссия

Цикл адреса (AP), только один цикл

Цикл данных (DP), определяемый сигналом HREADY, требует нескольких циклов

Первый адресный цикл, затем цикл данных

Видео:Блок управления, генератор, CAN или LIN шина либо АКБ? P0401, P0523, U1113, U1132, U0106 (Видео 90)Скачать

Характеристики пакетной передачи AHB и пакетной передачи AXI

Протокол AHB требует всех адресов в пакетной передаче и соответствующей взаимосвязи между адресом и блокировкой данных. Последующая пакетная передача должна быть завершена после предыдущей передачи.

AXI нужен только первый адрес пакета. Он может непрерывно отправлять несколько первых адресов пакетной передачи, не ожидая завершения предыдущей пакетной передачи, и можно чередовать несколько данных. Эта функция значительно повышает коэффициент использования шины.

И шина AHB, и шина AXI подходят для высокопроизводительных систем SoC с высокой пропускной способностью, но AXI обладает большей гибкостью и может параллельно читать и записывать каналы, не влияя друг на друга, что более важно, шина AXI поддерживает передачу вне очереди. Может эффективно использовать пропускную способность шины для балансировки внутренней системы. Следовательно, в системе SoC шина AXI является главной, а шина AHB и шина APB соединены через мост, что может повысить гибкость системы SoC и более рационально распределить IP-характеристики шины по различным характеристикам.

Видео:CAN Шина. Что такое протокол КАН. Часть 1Скачать

3. APB автобус

Он в основном используется в периферийных устройствах с низкой пропускной способностью, таких как UART, I2C, его архитектура не похожа на шину AHB, являющуюся архитектурой с несколькими хозяевами, единственным ведущим устройством шины APB является мост APB (подключенный к AXI или APB), поэтому нет необходимости в арбитраже некоторых сигналов запроса / предоставления. Протокол APB также очень прост, даже не конвейерная операция, а операция чтения или записи выполняется за два фиксированных тактовых цикла. Его характеристики включают в себя: два такта передачи, без ожидания цикла и ответного сигнала, логика управления проста, всего четыре управляющих сигнала. Передача на APB может быть проиллюстрирована диаграммой состояний, как показано.

1. Система инициализируется в состояние IDLE, в это время операция передачи не выполняется и ведомый модуль не выбран.

2. Когда должна быть выполнена передача, PSELx = 1, PENABLE = 0, система переходит в состояние SETUP и будет оставаться в состоянии SETUP только один цикл. Когда наступает следующий передний фронт PCLK, система переходит в состояние ENABLE.

3. Когда система перейдет в состояние ENABLE, оставьте PADDR, PSEL и PWRITE в состоянии SETUP неизменными и установите PENABLE на 1. Передача останется в состоянии ENABLE только в течение одного цикла и будет завершена после состояний SETUP и ENABLE. После этого, если передача не продолжается, он переходит в состояние IDLE и ждет, а если идет непрерывная передача, он переходит в состояние SETUP.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  🔍 Видео

  АПС Л14. ШиныСкачать

  

  Лекция 308. Шина I2CСкачать

  

  Плюсы и минусы сервисной шины данных I Enterprise service bus (ESB) I kt.teamСкачать

  

  STM32 Матрица шин Bus matrixСкачать

  

  Гайд по повышению уровня игры в APB от GentleCatСкачать

  

  Лекция 256. Интерфейс RS-485Скачать