AMBA片上總線在基于IP復(fù)用的SoC設(shè)計中的應(yīng)用

基于AMBA的片上系統(tǒng)

一個典型的基于AMBA總線的系統(tǒng)框圖如圖3所示。

大多數(shù)掛在總線上的模塊(包括處理器)只是單一屬性的功能模塊：主模塊或者從模塊。主模塊是向從模塊發(fā)出讀寫操作的模塊，如CPU，DSP等;從模塊是接受命令并做出反應(yīng)的模塊，如片上的RAM，AHB/APB 橋等。另外，還有一些模塊同時具有兩種屬性，例如直接存儲器存取(DMA)在被編程時是從模塊，但在系統(tǒng)讀傳輸數(shù)據(jù)時必須是主模塊。如果總線上存在多個主模塊，就需要仲裁器來決定如何控制各種主模塊對總線的訪問。雖然仲裁規(guī)范是AMBA總線規(guī)范中的一部分，但具體使用的算法由RTL設(shè)計工程師決定，其中兩個最常用的算法是固定優(yōu)先級算法和循環(huán)制算法。AHB總線上最多可以有16個主模塊和任意多個從模塊，如果主模塊數(shù)目大于16，則需再加一層結(jié)構(gòu)(具體參閱ARM公司推出的Multi-layer AHB規(guī)范)。APB 橋既是APB總線上唯一的主模塊，也是AHB系統(tǒng)總線上的從模塊。其主要功能是鎖存來自AHB系統(tǒng)總線的地址、數(shù)據(jù)和控制信號，并提供二級譯碼以產(chǎn)生APB外圍設(shè)備的選擇信號，從而實現(xiàn)AHB協(xié)議到APB協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

使用DesignWare搭建基于AMBA的SOC芯片

為了更有效地在有限時間內(nèi)完成復(fù)雜的系統(tǒng)級芯片設(shè)計，越來越多的芯片開發(fā)中采用了可重復(fù)使用的IP。為了滿足日益成長的IP需求，Synopsys提供了一系列已驗證的IP,如Synopsys DesignWare，來幫助設(shè)計者加速系統(tǒng)級芯片的開發(fā)。

DesginWare里面包含了兩種IP：可實現(xiàn)IP(Implement IP)以及VIP(Verification IP)。VIP是為了應(yīng)對系統(tǒng)級芯片設(shè)計帶來的驗證挑戰(zhàn)而特別設(shè)計的，專為簡化驗證流程。可實現(xiàn)IP是指已通過驗證、可物理實現(xiàn)的IP，分為Star IP、宏單元(Macro Cell)和 foundation IP。宏單元中包含與AMBA總線相關(guān)的IP，有DW_ahb (ARM AMBA2.0 AHB 總線 IP、DW_amba_ictl (ARM AMBA2.0 中斷IP)、DW_apb (ARM AMBA2.0 APB 總線IP)和DW_apb_uart ( ARM AMBA2.0 APB UART )等。

由此，可以借助Synopsys公司提供的AMBA總線IP構(gòu)建SoC，加速系統(tǒng)集成和驗證。首先到 Synopsys的FTP或EST下載所需要的宏單元,借助coreConsultant在相應(yīng)的目錄下安裝coreKit并且創(chuàng)建一個工作環(huán)境.然后設(shè)定此宏單元的可變參數(shù)，以符合系統(tǒng)要求，此外還必須設(shè)定綜合相關(guān)的參數(shù)。設(shè)定完參數(shù)后，還要驗證所設(shè)定的參數(shù)是否符合系統(tǒng)規(guī)范。初步驗證后，便可進(jìn)一步將宏單元綜合成所需的網(wǎng)表。產(chǎn)生網(wǎng)表之后，仍須利用宏單元內(nèi)的驗證環(huán)境來確定綜合后網(wǎng)表的所有功能都能正常工作。如果所有功能都驗證完成，就可以將這個IP放置到系統(tǒng)中。用DesignWare搭建的一個基于AMBA總線結(jié)構(gòu)的SoC系統(tǒng)如圖4所示，其中包括了用于驗證AMBA總線協(xié)議的VIP。

結(jié)語

隨著復(fù)雜IP核在目前和下一代ASIC設(shè)計中的廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體公司開始采用片上總線標(biāo)準(zhǔn)化集成技術(shù)。ARM公司研發(fā)的AMBA總線規(guī)范提供了一種特殊的機(jī)制，可將RISC處理器集成在其他IP核和外設(shè)中。同時，Synopsys提供的DesignWare中的IP可以加速基于AMBA總線結(jié)構(gòu)的SoC芯片設(shè)計。這種技術(shù)成功地應(yīng)用在TD-SCDMA系統(tǒng)終端基帶數(shù)字芯片的設(shè)計中，縮短了系統(tǒng)設(shè)計、IP集成和驗證的時間。