AMBA-AHB总线的基本操作和基本传输类型

        一般来说在AMBA AHB总线协议中，​​请求总线使用权的实体是AHB总线上的主设备Master​​，而非其他系统总线（如APB或ASB）。

​​（1）请求与仲裁机制​​

• ​​请求主体​​：
  AHB总线上的主设备（如CPU、DMA控制器等）通过​​HBUSREQx信号​​向仲裁器（Arbiter）发起总线访问请求。例如，CPU需要读写内存时，会主动向仲裁器发送请求信号。

• ​​仲裁逻辑​​：
  仲裁器根据优先级算法（如固定优先级或循环优先级）决定授权哪个主设备使用总线，并通过​​HGRANTx信号​​通知主设备。AHB协议规定，同一时刻仅允许一个主设备占用总线。

​​（2）总线层级与交互​​

• ​​AHB总线作为单一系统总线​​：
  AHB总线本身是系统内的高性能主干总线，负责连接主设备、从设备及仲裁器。主设备直接通过AHB总线向仲裁器发送请求，无需经过其他总线（如APB或ASB）。

• ​​其他总线的角色​​：
  例如APB总线用于低速外设，需通过AHB-APB桥与AHB总线连接，但桥接器本身作为AHB从设备存在，不参与总线仲裁请求。

​​一个典型场景示例​​：​​主设备竞争总线​​
        当多个主设备（如CPU和DMA）同时请求总线时，仲裁器通过采样HBUSREQx信号，优先授权高优先级主设备。例如，DMA突发传输可能打断CPU的普通读写，但若CPU使用HLOCKx信号锁定总线，仲裁器会维持其控制权直至传输完成。

基本传输

​​对AHB总线流水线特征的理解​​

        在AHB总线协议中，流水线特征通过​​地址段与数据段的时间交叠​​实现高吞吐量和时序优化，其核心原理是​​隐藏延迟​​并​​利用总线空闲时段​​。以下从技术原理、典型场景和实例分析三个角度展开说明：​

（1）​​流水线化的时序交叠​​
        AHB总线的传输分为两个阶段（地址段+数据段），每个阶段占用至少1个时钟周期。通过将​​当前传输的数据段​​与​​下一传输的地址段​​在时间上重叠，形成类似工厂装配线的流水线结构。例如：

• ​​周期1​​：Master发出地址A（地址段开始）。
• ​​周期2​​：Slave采样地址A，Master同时发出地址B（地址段B与数据段A交叠）。
• ​​周期3​​：Slave返回数据A，Master接收数据A并处理，同时Slave开始处理地址B的数据段。

​​（2）隐藏延迟的关键作用​​

• ​​Slave响应时间优化​​：Slave在地址段采样后，可利用后续周期处理数据操作（如内存读写），而无需等待当前传输完成。例如，若Slave需要2个周期准备数据，可通过延长数据段（HREADY拉低）隐藏延迟，而总线仍可并行处理下一地址段。
• ​​总线带宽利用率提升​​：地址与数据通道独立控制，避免总线空闲。例如，当Master连续发起写操作时，地址1的数据传输（周期3）与地址2的地址传输（周期2）并行进行。

（3）案例：AHB总线连续写操作​​
假设Master需要向Slave连续写入两个32位数据（Data1和Data2），时序如下：

1. ​​周期1​​：
   • Master驱动地址Addr1和控制信号（写操作）。
2. ​​周期2​​：
   • Slave采样Addr1，启动内部写操作（如存储到缓冲区）。
   • ​​同时​​，Master驱动下一地址Addr2（流水线交叠）。
3. ​​周期3​​：
   • Slave完成Data1写入，返回HREADY高电平。
   • Master在周期3的上升沿采样HREADY，确认Data1写入成功。
   • ​​同时​​，Slave开始处理Addr2的Data2写入，而Master可能已发起第三个地址Addr3。

（4）​​效果​​：

• ​​传统非流水线总线​​：3周期完成1次写操作（地址1周期 + 数据1周期 + 响应1周期），带宽为1/3数据/周期。
• ​​流水线总线​​：3周期完成2次写操作（地址1+数据1与地址2+数据2交叠），带宽提升至2/3数据/周期。​

​​（5）与非流水线总线的差异​​

​​   NOTE:扩展：CPU指令流水线​​
        类似总线流水线，CPU指令流水线将指令执行分为取指、译码、执行等阶段。例如：

• ​​周期1​​：取指阶段获取指令A。
• ​​周期2​​：译码指令A，同时取指阶段获取指令B。
• 通过阶段交叠，指令吞吐量显著提升。