集成PWM控制器在不间断电源系统中的应用
◇支持多个总线主设备控制器;
◇支持猝发、分裂、流水等数据传输方式;
◇单周期总线主设备控制权转换;
◇32~128位数据总线宽度;
◇具有访问保护机制,以区分特权模式和非特权模式访问,指令和数据读取等;
◇数据猝发传输最大为16段;
◇地址空间32位;
◇支持字节、半字和字传输。
AMBA的ASB适用于高性能的系统模块。在不必要适用AHB的高速特性的场合,可选择ASB作为系统总线。它同样支持处理器、片上存储器和片外处理器接口与低功耗外部宏单元之间的连接。其主要特性与AHB类似,主要不同点是它读数据和写数据采用同一条双向数据总线。
AMBA的APB适用于低功耗的外部设备,它已经过优化,以减少功耗和对外设接口的复杂度;它可连接在两种系统总线上。其主要特性如下:
◇低速、低功耗外部总线;
◇单个总线主设备控制器;
◇非常简单,加上CLOCK和RESET,总共只有4个控制信号;
◇32位地址空间;
◇最大32位数据总线;
◇读数据总线与写数据总线分开。
2 Wishbone总线
Wishbone最先是由Silicore公司提出的,现在已被移交给OpenCores组织维护。由于其开放性,现在已有不少的用户群体,特别是一些免费的IP核,javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>大多数都采用Wishbone标准。
Wishbone总线规范是一种片上系统IP核互连体系结构。它定义了一种IP核之间公共的逻辑接口,减轻了系统组件集成的难度,提高了系统组件的可重用性、可靠性和可移植性,加快了产品市场化的速度。Wishbone总线规范可用于软核、固核和硬核,对开发工具和目标硬件没有特殊要求,并且几乎兼容已有所有的综合工具,可以用多种硬件描述语言来实现。
Wishbone总线规范的目的是作为一种IP核之间的通用接口,因此它定义了一套标准的信号和总线周期,以连接不同的模块,而不是试图去规范IP核的功能和接口。
Wishbone总线结构十分简单,它仅仅定义了一条高速总线。在一个复杂的系统中,可以采用两条Wishbone总线的多级总线结构:其一用于高性能系统部分,其二用于低速外设部分,两者之间需要一个接口。这个接口虽然占用一些电路资源,但这比设计并连接两种不同的总线要简单多了。用户可以按需要自定义Wishbone标准,如字节对齐方式和标志位(TAG)的含义等等,还可以加上一些其它的特性。Wishbone的一种互连结构如图。
灵活性是Wishbone总线的另一个优点。由于IP核种类多样,其间并没有一种统一的间接方式。为满足不同系统的需要,Wishbone总线提供了四种不同的IP核互连方式:
◇点到点(point-to-point),用于两IP核直接互连;
◇数据流(data flow),用于多个串行IP核之间的数据并发传输;
◇共享总线(shared bus),多个IP核共享一条总线;
◇交叉开关(crossbar switch)(图2),同时连接多个主从部件,提高系统吞吐量。
还有一种片外连接方式,可以连接到上面任何一种互连网络中。比如说,两个有Wishbone接口的不同芯片之间就可以用点到点方式进行连接。
Wishbone总线主要特征如下:
◆ 所有应用适用于同一种总线体系结构;
◆ 是一种简单、紧凑的逻辑IP核硬件接口,只需很少的逻辑单元即可实现;
◆ 时序非常简单;
◆ 主/从结构的总线,支持多个总线主设备;
◆ 8~64位数据总线(可扩充);
◆ 单周期读写;
◆ 支持所有常用的总线数据传输协议,如单字节读写周期、块传输周期、控制操作及其它的总线事务等;
◆ 支持多种IP核互连网络,如单向总线、双向总线、基于多路互用的互连网络、基于三态的互连网络等;
◆ 支持总线周期的正常结束、重试结束和错误结束;
◆ 使用用户自定义标记(TAG),确定数据传输类型、中断向量等;
◆ 仲裁器机制由用户自定义;
◆ 独立于硬件技术(FPGA、ASIC、bipolar、MOS等)、IP核类型(软核、固核或硬核)、综合工具、布局和布线技术等。
3 Avalon总线
Avalon总线是Altera公司设计的用于SOPC(System On Programmable Chip,可编程片上系统)中,连接片上处理器和其它IP模块的一种简单的总线协议,规定了主部件和从部件之间进行连接的端口和通信的时序。
Avalon总线的主要设计目的如下:① 简单性,提供一种非常易于理解的协议;② 优化总线逻辑的资源使用率,将逻辑单元保存在PLD(Programmable Logic Device,可编程逻辑器件)中;③ 同步操作,将其它的逻辑单元很好地集成到同一PLD中,同时避免复杂的时序。
传统的总线结构中,一个中心仲裁器控制多个主设备和从设备之间的通信。这种结构会产生一个瓶颈,因为任何时候只有一个主设备能访问系统总线。Avalon总线的开关构造使用一种称之为从设备仲裁(Slave-side arbitration)的技术,允许多个主设备控制器真正地同步操作。当有多个主设备访问同一个从设备时,从设备仲裁器将决定哪个主设备获得访问权。图3是一个多主设备同时访问存储器的例子。在此系统中,高带宽外设,如100M以太网卡,可以不需暂停CPU而直接访问