AMBA总线协议AHB、APB、AXI对比分析
一、amba概述amba (advanced microcontroller bus architecture) 高级处理器总线架构
ahb (advanced high-performance bus) 高级高性能总线
asb (advanced system bus) 高级系统总线
apb (advanced peripheral bus) 高级外围总线
axi (advanced extensible interface) 高级可拓展接口
这些内容加起来就定义出一套为了高性能soc而设计的片上通信的标准。
ahb主要是针对高效率、高频宽及快速系统模块所设计的总线，它可以连接如微处理器、芯片上或芯片外的内存模块和dma等高效率模块。
apb主要用在低速且低功率的外围，可针对外围设备作功率消耗及复杂接口的最佳化。apb在ahb和低带宽的外围设备之间提供了通信的桥梁，所以apb是ahb或asb的二级拓展总线。
axi：高速度、高带宽，管道化互联，单向通道，只需要首地址，读写并行，支持乱序，支持非对齐操作，有效支持初始延迟较高的外设，连线非常多。
几种amba总线的性能对比分析
二、ahb总线ahb的组成master：能够发起读写操作，提供地址和控制信号，同一时间只有1个master会被激活。
slave：在给定的地址范围内对读写操作作响应，并对master返回成功、失败或者等待等状态。
arbiter：负责保证总线上一次只有1个master在工作。仲裁协议是规定的，但是仲裁算法可以根据应用决定。
decoder：负责对地址进行解码，并提供片选信号到各slave。
每个ahb都需要1个仲裁器和1个中央解码器。
ahb基本信号haddr：32位系统地址总线
htrans：m指示传输状态，nonseq、seq、idle、busy
hwrite：传输方向1-写，0-读
hsize：传输单位
hburst：传输的burst类型
hwdata：写数据总线，从m写到s
hready：s应答m是否读写操作传输完成，1-传输完成，0-需延长传输周期。需要注意的是hready作为总线上的信号，它是m和s的输入；同时每个s需要输出自hready。所以对于s会有两个hready信号，一个来自总线的输入，一个自己给到多路器的输出。
hresp：s应答当前传输状态，okay、error、retry、split。
hrdata：读数据总线，从s读到m。
ahb基本传输两个阶段
地址周期（ap），只有一个cycle
数据周期（dp），由hready信号决定需要几个cycle
流水线传送
先是地址周期，然后是数据周期
ahb突发传输与axi突发传输的特点ahb协议需要一次突发传输的所有地址，地址与数据锁定对应关系，后一次突发传输必须在前次传输完成才能进行。
axi只需要一次突发的首地址，可以连续发送多个突发传输首地址而无需等待前次突发传输完成，并且多个数据可以交错传递，此特征大大提高了总线的利用率。
ahb总线与axi总线均适用于高性能、高带宽的soc系统，但axi具有更好的灵活性，而且能够读写通道并行发送，互不影响；更重要的是，axi总线支持乱序传输，能够有效地利用总线的带宽，平衡内部系统。因此soc系统中，均以axi总线为主总线，通过桥连接ahb总线与apb总线，这样能够增加soc系统的灵活性，更加合理地把不同特征ip分配到总线上。
三、apb总线主要应用在低带宽的外设上，如uart、i2c，它的架构不像ahb总线是多主设备的架构，apb总线的唯一主设备是apb桥（与axi或apb相连），因此不需要仲裁一些request/grant信号。apb的协议也十分简单，甚至不是流水的操作，固定两个时钟周期完成一次读或写的操作。其特性包括：两个时钟周期传输，无需等待周期和回应信号，控制逻辑简单，只有四个控制信号。apb上的传输可用如图所示的状态图来说明。
1、系统初始化为idle状态，此时没有传输操作，也没有选中任何从模块。
2、当有传输要进行时，pselx=1,，penable=0，系统进入setup状态，并只会在setup状态停留一个周期。当pclk的下一个上升沿到来时，系统进入enable状态。
3、系统进入enable状态时，维持之前在setup状态的paddr、psel、pwrite不变，并将penable置为1。传输也只会在enable状态维持一个周期，在经过setup与enable状态之后就已完成。之后如果没有传输要进行，就进入idle状态等待；如果有连续的传输，则进入setup状态。
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asb (advanced system bus) 高级系统总线
apb (advanced peripheral bus) 高级外围总线
axi (advanced extensible interface) 高级可拓展接口
这些内容加起来就定义出一套为了高性能soc而设计的片上通信的标准。
ahb主要是针对高效率、高频宽及快速系统模块所设计的总线，它可以连接如微处理器、芯片上或芯片外的内存模块和dma等高效率模块。
apb主要用在低速且低功率的外围，可针对外围设备作功率消耗及复杂接口的最佳化。apb在ahb和低带宽的外围设备之间提供了通信的桥梁，所以apb是ahb或asb的二级拓展总线。
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二、ahb总线ahb的组成master：能够发起读写操作，提供地址和控制信号，同一时间只有1个master会被激活。
slave：在给定的地址范围内对读写操作作响应，并对master返回成功、失败或者等待等状态。
arbiter：负责保证总线上一次只有1个master在工作。仲裁协议是规定的，但是仲裁算法可以根据应用决定。
decoder：负责对地址进行解码，并提供片选信号到各slave。
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htrans：m指示传输状态，nonseq、seq、idle、busy
hwrite：传输方向1-写，0-读
hsize：传输单位
hburst：传输的burst类型
hwdata：写数据总线，从m写到s
hready：s应答m是否读写操作传输完成，1-传输完成，0-需延长传输周期。需要注意的是hready作为总线上的信号，它是m和s的输入；同时每个s需要输出自hready。所以对于s会有两个hready信号，一个来自总线的输入，一个自己给到多路器的输出。
hresp：s应答当前传输状态，okay、error、retry、split。
hrdata：读数据总线，从s读到m。
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先是地址周期，然后是数据周期
ahb突发传输与axi突发传输的特点ahb协议需要一次突发传输的所有地址，地址与数据锁定对应关系，后一次突发传输必须在前次传输完成才能进行。
axi只需要一次突发的首地址，可以连续发送多个突发传输首地址而无需等待前次突发传输完成，并且多个数据可以交错传递，此特征大大提高了总线的利用率。
ahb总线与axi总线均适用于高性能、高带宽的soc系统，但axi具有更好的灵活性，而且能够读写通道并行发送，互不影响；更重要的是，axi总线支持乱序传输，能够有效地利用总线的带宽，平衡内部系统。因此soc系统中，均以axi总线为主总线，通过桥连接ahb总线与apb总线，这样能够增加soc系统的灵活性，更加合理地把不同特征ip分配到总线上。
三、apb总线主要应用在低带宽的外设上，如uart、i2c，它的架构不像ahb总线是多主设备的架构，apb总线的唯一主设备是apb桥（与axi或apb相连），因此不需要仲裁一些request/grant信号。apb的协议也十分简单，甚至不是流水的操作，固定两个时钟周期完成一次读或写的操作。其特性包括：两个时钟周期传输，无需等待周期和回应信号，控制逻辑简单，只有四个控制信号。apb上的传输可用如图所示的状态图来说明。
1、系统初始化为idle状态，此时没有传输操作，也没有选中任何从模块。
2、当有传输要进行时，pselx=1,，penable=0，系统进入setup状态，并只会在setup状态停留一个周期。当pclk的下一个上升沿到来时，系统进入enable状态。
3、系统进入enable状态时，维持之前在setup状态的paddr、psel、pwrite不变，并将penable置为1。传输也只会在enable状态维持一个周期，在经过setup与enable状态之后就已完成。之后如果没有传输要进行，就进入idle状态等待；如果有连续的传输，则进入setup状态。
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