AMBA APB4 slave 实例

APB4 Slave模块解析
本文详细介绍了一种基于AMBA APB4规范的Slave模块设计,该模块包含四个32位寄存器,支持字节级写入操作,并能够转换APB总线协议为简化寄存器读写协议。

整个slave 的框图如图所示,有三部分组成。

APB slave example包括以下功能:

  • 一个简单的APB slave接口。
  • 32位数据总线,与字节序无关。 请使用PSTRB信号对单个字节执行写操作。
  • 数据传输需要两个时钟周期。
  • 4个32bit的读写寄存器。
     

 

寄存器列表:

 

 

 

 

 

Abstract : APB example slave, support AMBA APB4.
 slave is always ready and response is always OKAY.

module  cmsdk_apb4_eg_slave #(
  // parameter for address width
  parameter ADDRWIDTH = 12)
 (
  // IO declaration
  input  wire                    PCLK,     // pclk
  input  wire                    PRESETn,  // reset

  // apb interface inputs
  input  wire                    PSEL,
  input  wire [ADDRWIDTH-1:0]    PADDR,
  input  wire                    PENABLE,
  input  wire                    PWRITE,
  input  wire [31:0]             PWDATA,
  input  wire [3:0]              PSTRB,

  input  wire [3:0]              ECOREVNUM, // Engineering-change-order revision bits

  // apb interface outputs
  output wire [31:0]             PRDATA,
  output wire                    PREADY,
  output wire                    PSLVERR);

//------------------------------------------------------------------------------
// internal wires
//------------------------------------------------------------------------------
  // Register module interface signals
  wire  [ADDRWIDTH-1:0]    reg_addr;
  wire                     reg_read_en;
  wire                     reg_write_en;
  wire  [3:0]              reg_byte_strobe;
  wire  [31:0]             reg_wdata;
  wire  [31:0]             reg_rdata;


//------------------------------------------------------------------------------
// module logic start
//------------------------------------------------------------------------------
 // Interface to convert APB signals to simple read and write controls
 cmsdk_apb4_eg_slave_interface
   #(.ADDRWIDTH (ADDRWIDTH))
   u_apb_eg_slave_interface(

  .pclk            (PCLK),     // pclk
  .presetn         (PRESETn),  // reset

  .psel            (PSEL),     // apb interface inputs
  .paddr           (PADDR),
  .penable         
<think>嗯,用户想了解AMBA3 AHB Lite协议中宽总线和窄Slave以及窄总线和宽Slave的交互实现方式,还希望有代码示例。首先,我需要回忆一下AMBA3 AHB Lite的基本结构和信号。AHB Lite是AMBA3的一部分,主要用于高性能总线连接,主设备和从设备之间的数据传输。 宽总线和窄Slave的情况,比如总线是32位,而Slave只有16位。这种情况下,主设备发起的传输可能一次传输32位,但Slave只能处理16位。这时候需要考虑如何拆分传输,可能需要两个周期来完成一次传输,或者通过字节选通信号来调整。另外,地址对齐的问题,比如Slave的地址可能只能处理半字对齐,而主设备可能发送字对齐的地址,这时候需要Slave正确处理地址的低位。 反过来,如果总线是16位,而Slave是32位,那么主设备可能需要两次传输才能组成一个32位的数据,但Slave可能需要等待两次传输完成后才能处理。或者,这里可能涉及到数据宽度的扩展,比如Slave内部有更大的数据宽度,但总线较窄,这时候需要Slave能够接收多个传输周期并组合数据。 接下来是代码示例部分。需要根据这两种情况分别给出Verilog或VHDL的示例。比如,对于宽总线到窄Slave,可能需要使用HSIZE信号来判断传输大小,然后拆分数据。同时,HRESP信号可能需要返回OKAY或者SPLIT/RETRY,不过AHB Lite不支持SPLIT,所以可能需要使用WAIT状态。HREADY信号需要拉低来延长传输周期,让主设备等待。 在窄总线到宽Slave的情况下,可能需要将多个传输的数据组合起来,比如两次16位的传输组合成一个32位的字。这时候需要注意地址的递增,以及如何存储部分数据直到完成整个字的接收。 另外,引用中的内容提到APB协议的发展,特别是APB4增加了PSTRB信号用于部分写操作,这可能与数据选通有关,但AHB中是否有类似的机制呢?AHB使用HSIZE和HBURST来控制传输大小和突发类型,可能需要利用这些信号来处理不同宽度的交互。 还要注意AHB-Lite的协议细节,比如不支持SPLIT和RETRY,所以从设备只能通过HREADY来延长传输。在宽总线和窄Slave交互时,如果传输的数据宽度超过Slave的处理能力,Slave必须将传输分解为多个周期,每次处理一部分数据,并通过HREADY控制节奏。 例如,总线是32位,Slave是16位。当主设备发起32位传输时,Slave需要分两次处理,每次处理16位,并在第一次传输时拉低HREADY,通知主设备需要等待,然后在第二个周期完成剩下的16位传输。这时候地址可能需要递增,或者根据传输大小调整地址偏移。 代码示例部分需要展示如何拆分数据,控制HREADY和HRESP,以及如何处理地址的变化。可能需要使用状态机来管理传输的状态,比如在第一个周期处理低16位,第二个周期处理高16位,然后合并数据。 同样,对于窄总线到宽Slave的情况,比如总线是16位,Slave是32位,主设备需要两次传输来发送32位数据。Slave需要将两次16位的数据组合成一个32位的字,可能需要临时寄存器存储第一次的数据,直到第二次传输完成,然后一起处理。 需要确保代码示例符合AHB-Lite的协议规范,正确使用HSEL, HADDR, HWRITE, HSIZE, HTRANS, HWDATA, HRDATA, HREADY, HRESP等信号。特别是HREADY和HTRANS的配合,确保传输的连续性。 最后,生成相关问题时要围绕AMBA协议、总线交互、数据宽度转换等方面,帮助用户进一步理解相关概念和实现细节。</think>### AMBA3 AHB-Lite协议中宽/窄总线交互实现解析 #### 1. 宽总线与窄Slave交互 当总线宽度(如32位)大于Slave设备的数据宽度(如16位)时,需通过**地址对齐**和**数据分片**实现交互: - **地址对齐**:Slave需根据总线宽度调整地址偏移。例如,总线为32位,Slave为16位时,需将总线地址右移1位以匹配Slave的地址空间。 - **数据分片**:通过`HSIZE`(传输大小)和`HBURST`(突发类型)控制数据分片传输,利用`HREADY`信号延长传输周期。 **代码示例(Verilog)**: ```verilog module narrow_slave ( input wire HSEL, input wire [31:0] HADDR, input wire HWRITE, input wire [2:0] HSIZE, input wire [31:0] HWDATA, output reg [31:0] HRDATA, output reg HREADY, output reg HRESP ); reg [15:0] slave_mem[0:1023]; // 16位窄Slave存储 reg [1:0] state; always @(posedge HCLK or negedge HRESETn) begin if (!HRESETn) begin HREADY <= 1'b1; state <= 2'b00; end else if (HSEL && HTRANS[1]) begin case (state) 2'b00: begin // 处理低16位 if (HWRITE) slave_mem[HADDR[10:1]] <= HWDATA[15:0]; else HRDATA[15:0] <= slave_mem[HADDR[10:1]]; HREADY <= (HSIZE <= 3'b001) ? 1'b1 : 1'b0; // 16位传输完成,32位需分片 state <= (HSIZE == 3'b010) ? 2'b01 : 2'b00; end 2'b01: begin // 处理高16位 if (HWRITE) slave_mem[HADDR[10:1]+1] <= HWDATA[31:16]; else HRDATA[31:16] <= slave_mem[HADDR[10:1]+1]; HREADY <= 1'b1; state <= 2'b00; end endcase end end endmodule ``` #### 2. 窄总线与宽Slave交互 当总线宽度(如16位)小于Slave设备数据宽度(如32位)时,需通过**多周期传输**和**数据拼接**实现: - **数据拼接**:Slave需缓存多次传输的数据,并通过`HTRANS`信号判断传输连续性。 - **地址递增**:使用`HBURST`类型(如INCR4)自动递增地址完成多周期传输。 **代码示例(Verilog)**: ```verilog module wide_slave ( input wire HSEL, input wire [31:0] HADDR, input wire HWRITE, input wire [2:0] HSIZE, input wire [15:0] HWDATA, output reg [15:0] HRDATA, output reg HREADY, output reg HRESP ); reg [31:0] slave_mem[0:511]; // 32位宽Slave存储 reg [31:0] temp_data; reg phase; always @(posedge HCLK or negedge HRESETn) begin if (!HRESETn) begin HREADY <= 1'b1; phase <= 1'b0; end else if (HSEL && HTRANS[1]) begin if (HWRITE) begin case (phase) 0: begin temp_data[15:0] <= HWDATA; HREADY <= 1'b0; phase <= 1; end 1: begin slave_mem[HADDR[9:2]] <= {HWDATA, temp_data[15:0]}; HREADY <= 1'b1; phase <= 0; end endcase end else begin HRDATA <= (phase) ? slave_mem[HADDR[9:2]][31:16] : slave_mem[HADDR[9:2]][15:0]; HREADY <= ~phase; phase <= ~phase; end end end endmodule ``` #### 3. 关键协议信号作用 - `HSIZE`:定义传输粒度(字节/半字/字)[^3] - `HREADY`:控制传输节奏,支持窄设备延长周期[^5] - `HBURST`:突发类型决定地址递增规则[^1] ---
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