系統芯片設計—系統總線(System Bus)

系統總線(System Bus)是系統芯片中各個設備（如嵌入式處理器,存儲器和外設等IP核）之間通信與互連的公共硬件通道，其為設備間訪問共享硬件提供了一種互連機制，在數字系統中承擔數據傳輸的任務。

系統總線連接的設備根據功能的不同分為主設備和從設備。主設備指可以主動發起傳輸任務的設備。例如，處理器可以通過總線控制外設，讀/寫數據；一些外設也可以通過總線訪問其他外設，讀/寫數據。從設備是響應主設備發起的傳輸任務的設備。例如，存儲器響應主設備的讀操作，返回讀數據。此外，一些設備既可以作為主設備主動對總線發起訪問，又可以作為從設備被動響應總線事務。

系統芯片中，通常設計多個主設備和多個從設備。不同的從設備在總線上對應著互不重疊的地址區間，總線通過主設備發起傳輸任務的目標地址。不同總線協議會設計不同的主設備訪問方式。例如：AMBA 2.0協議中規定，同一條AHB(Advanced High Perfoormance Bus)總線上的設備共享固定的地址數據傳輸通道，這意味著其中一個主設備占用AHB總線后其余主設備均處于等待狀態；而AMBA 3.0協議中的AXI總線則使用不同的ID號來區分主設備，主設備可以在其他主設備的訪問未完成的情況下繼續發起請求。

一個基于AMBA 2.0總線的系統芯片架構如圖5-96所示。AHB總線連接嵌入式處理器和存儲器等高速設備，APB總線連接串口,定時器等低速設備?？偩€仲裁機制包括輪詢機制和優先級機制?？偩€在傳輸數據時，可以采用不同的傳輸類型以適應不同長度和速度的傳輸需求。高性能ARM處理器是系統的主設備，它可以通過AHB總線訪問高帶寬的外部存儲器接口和高帶寬片上RAM，也可以通過橋接器訪問APB總線上的低速設備UART,鍵盤,定時器和PIO等。

根據工作頻率的不同，總線被設計為高速總線和低速總線：高速總線支持較高的時鐘頻率，擁有較高的數據帶寬和性能，但功耗也較高，一般適用于CPU和DMA等高速設備的連接；低速總線工作頻率較低，雖然性能較差，但功耗較低，適合掛載鍵盤,串口等低速外設。高速總線和低速總線之間可以用過橋進行連接通信。目前，業界系統芯片中較有影響力的總線包括AMBA總線,CoreConnect總線,Wishbone總線和OCP總線等。

審核編輯 ：李倩