ahb 总线的一些思考

1. 如何处理对不存在地址的访问?

当主设备试图访问内存映射中不存在的地址时,系统需要处理这一情况以避免错误或未定义行为。通常通过使用默认从设备或错误响应机制来管理。具体如下:

  • 默认从设备:默认从设备响应对未定义或不存在内存地址的任何访问。它通常会生成一个错误响应,以表明访问是无效的。这可以防止系统由于未被确认的事务而挂起。
  • 错误响应:AHB协议允许使用错误响应(HRESP)来指示错误条件。当访问不存在的地址时,默认从设备或内存控制器可以发出错误响应,通知主设备请求的地址无效。

2. 仲裁器如何处理没有请求的总线授予?

在AHB中,当主设备请求总线时,仲裁器会将总线授予该主设备。如果当前没有主设备请求总线,仲裁器可以将总线授予默认主设备或保持当前总线的所有权。具体如下:

  • 默认主设备:当没有其他主设备请求总线时,仲裁器可以将总线授予默认主设备。这确保了总线始终处于控制之下并准备好处理任何新请求。
  • 空闲周期:仲裁器还可以允许总线进入空闲状态,保持当前的总线主设备直到有新的请求。这有助于减少不必要的总线转换和功耗。

Q1: 主设备如何推迟传输周期?

  • 如何让从设备等待主设备

主设备可以通过使用HTRANS信号指示非顺序(IDLE或BUSY)状态来推迟传输周期,从而使从设备等待。具体如下:

  • 空闲周期(HTRANS = 00):主设备指示它没有执行有效的传输,使从设备等待有效传输。
  • 忙碌周期(HTRANS = 01):主设备指示它正在执行传输但尚未准备好发送数据,使从设备等待。

Q2: 从设备如何推迟传输周期?

  • 如何让主设备等待从设备?

从设备可以通过将HREADY信号置低来推迟传输周期,表示它尚未准备好完成传输。具体如下:

  • HREADY低:从设备取消HREADY信号,使主设备等待直到从设备准备好完成当前传输。这延长了当前传输周期,给予从设备更多时间来准备数据传输。

Q3: 为什么从设备需要看到HREADY?

HREADY信号对于AHB协议中的主设备和从设备都非常重要,因为它表示当前传输的完成状态。具体原因如下:

  • 同步:HREADY有助于同步主设备和从设备之间的操作。当HREADY为高时,表示当前传输已完成,可以开始下一个传输。当HREADY为低时,表示从设备仍在处理当前传输,主设备应等待。
  • 流量控制:通过监视HREADY,从设备可以管理数据传输的流量,确保它们准备好处理新请求。它允许从设备在需要更多时间处理传输时发出信号,防止数据损坏或丢失。

这些机制确保了AHB总线高效且可靠地运行,处理各种场景,如访问不存在的地址、总线授予管理和传输推迟。

### AHB时钟及其在硬件设计中的作用 #### 什么是AHB时钟? 高级高性能总线(Advanced High-performance Bus, AHB)是一种用于连接和管理片上系统(SoC)中高速组件的总线协议。AHB的工作依赖于一个同步时钟信号,称为 **AHB时钟** 或者 **HCLK**[^3]。该时钟决定了整个AHB总线的操作频率以及数据传输的速度。 #### AHB时钟的作用 1. **同步操作**: 所有挂载在AHB上的主设备(Master)、从设备(Slave)以及其他控制逻辑都通过同一个时钟源进行同步工作。这确保了所有通信过程的一致性和可靠性。 2. **定义周期时间**: 数据的有效性与时序关系完全基于 HCLK 的上升沿或下降沿触发。例如,在一次事务处理过程中,地址阶段和数据阶段都需要按照固定的时钟节拍完成相应的动作[^4]。 3. **性能优化**: 设计师可以通过调整 HCLK 频率来平衡功耗与吞吐量之间的需求。较高的 HCLK 可提高带宽但增加能耗;反之则降低速度以节省电能消耗。 4. **支持突发模式(Burst Mode)**: 利用稳定的时钟驱动机制,AHB能够实现高效的连续多字节传输——即所谓的“突发”。这种特性极大地提升了整体系统的效率并减少了延迟。 5. **握手机制保障可靠传递**: 在某些情况下如果目标模块未能准备好接收新信息,则可通过等待状态插入(Wait State Insertion)延长时间窗口直到条件满足为止—这一切也都离不开精确的时间基准提供给各个节点去判断当前所处的状态是否允许继续前进至下一步骤。 #### 关键参数说明 - `HCLK` 是指实际应用于 AHBLite/AHB5 协议层面上作为全局参考脉冲序列名称; - 不同版本之间可能还存在局部衍生变种比如 PCLK 对应外设专用低频选项等等具体情况需参照官方文档进一步确认[^2]。 --- 以下是关于此主题的一些扩展思考: ```python # 示例代码展示如何配置简单的时钟分频器模拟不同速率下的行为表现 def ahb_clock_divider(input_clk, div_ratio): output_clk = False counter = 0 while True: if input_clk: counter += 1 if counter >= div_ratio: output_clk = not output_clk counter = 0 yield output_clk # 使用方法 clk_gen = ahb_clock_divider(True, 4) # 输入高电平持续四个单位长度后切换输出高低变化节奏 print(next(clk_gen)) # 输出第一个结果... ```
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