Суворова Е.А., Шейнин Ю.Е. Проектирование цифровых систем на VHDL (2003), страница 54

Эта шина предназначена для организации взаимодействия ядра системы-на-кристалле с периферийными блоками. Протокол обмена по этой шине упрощен, по сравнению с протоколами АНВ и АБВ. В стандарте АМВА предусмотрено три варианта физической реализации подключения устройств: по схеме с тремя состояниями, по схеме с мультиплексированием выходов, по схеме с логикой ов.

Для систем-на-кристалле, в соответствии с требованиями технологии, наиболее широкое применение получила схема с мультиплексированием выходов. Практика и именения УНО~ В настоящее время коммуникационные системы на базе стандарта АМВА находят широкое применение в системах-на-кристалле аэрокосмического назначения. Например, шины АМВА используются для организации системы коммуникаций в системах-на-кристалле на процессорном ядре ьвон, организованном в соответствии с архитектурой вяляс чв [7[. Шина АМВА АНВ используется и в разрабатываемых отечественных системах-накристалле, например, в рамках проекта "Мультикор" [21[.

Высокоскоростная шина АМВА АНВ для систем-на-кристалле Этот стандарт разработан лля построения высокопроизводительных систем. Обмен данными в соответствии с этим стандартом осушествляется в синхронном режиме. В рамках стандарта предусмотрена поддержка пакетных передач и расщепленных транзакций (яр1ьс скааяесегооя). В системе должно быть не более 1б ведущих устройств, число ведомых устройств не ограничено.

Организация коммуникаций по шине осуществляется под управлением арбитра. Поскольку в настояшее время для построения систем-на-кристалле используется, в основном, схема подключения устройств к шине с мультиплексированием выходов, в дальнейшем в этой главе будет рассматриваться именно она. Кзждое из устройств шины АНВ может принадлежать к одному из следующих типов: П ведущее устройство, способное начинать циклы обмена по шине; П ведомое устройства, способное отвечать на запросы ведушего устройства; П арбитр — устройство, управляющее предоставлением доступа ведущих и ведомых устройств к шине в соответствии с выбранной схемой арбитража. Рассмотрим назначение сигналов, входящих в состав АНВ. Можно выделить следующие основные группы сигналов: П адрес — по этим линиям происходит передача адреса от ведущих устройств к ведомым; П управление — по этим линиям происходит передача управляющей информации от ведущих устройств к ведомым; П данные для записи — по этим линиям происходит передача данных от ведущих устройств для записи в ведомые; П данные для чтения — по этим линиям происходит передача данных от ведомых устройств к ведущим; П сигналы подтверждения — по этим линиям передается информация о состоянии от ведомых устройств к ведущим.

Глава 5 Шина АМВА АНВ является шиной с раздельными линиями для адреса и дпя данных. Более того, линии данных разделены на две независимые группы: линии данных для передачи от ведущих устройств к ведомым и линии данных для передачи в обратном направлении — от ведомых устройств к ведущим. Кроме дополнительных возможностей распараллеливания информационных потоков в системе, такая организация шин адреса и данных, основных по числу линий, определяет симплексный, однонаправленный характер большинства линий на шине АНВ.

Это является важным положительным фактором, и с точки зрения скоростных характеристик, и с точки зрения аппаратных затрат при их схемотехнической и топологической реализации в кристалле, а также лля разработки модулей, аогс- и 51ктк-тв-олекса, инвариантных к схемотехнике и специфике технологий реализации в кристалле 11]. Для групп сигналов 1 — 3 источниками являются ведущие устройства. Их выходы подключаются на шины через мультиплексоры, управление которыми осуществляет арбитр. Подключение нескольких источников к шине через мультиплексор иллюстрирует рис.

5.10. Каждое ведущее устройство связано с арбитром выделенными линиями запроса шины и подтверждения получения шины. Арбитр, в соответствии с выбранной в системе схемой арбитрирования, определяет, какому ведущему устройству будет предоставлена шина. Рис 6.10. Схема подключения нескольких источников сигнала к шине через мультиплексор. На эти шины подключаются входы всех ведомых устройств. Обработку сигналов осуществляет то ведомое устройство, которое выбирается арбитром в соответствии с адресом, который выставленным ведущим устройством, получившим доступ к шине. Каждое ведомое устройство связано с арбитром выделенной линией выбора ведомого устройства. Ведомые устройства, не получившие сигнал выбора, игнорируют значения сигналов на своих входах.

Для групп сигналов 4 — 5 источниками являются ведомые устройства. Их выходы также подключаются на шину через мультиплексоры, управление Практика применения УНРс которыми осуществляет арбитр. Входы всех ведущих устройств подключаются к этим шинам, однако обработку сигналов осуществляет только то ведущее устройство, которому арбитром предоставлена шина. Остальные ведущие устройства игнорируют эти сигналы.

Сигналы шины АвдВА АНВ На рис. 5.11 представлены интерфейсы ведущего устройства, ведомого устройства и арбитра для шины АМВА АНВ. Рис. 5.11. Интерфейсы ведомого устройства, ведущего устройства и арбитра на шине АМВА АНВ Перечень и описание сигналов шины АНВ приведены в табл.

5.1. В этой таблице в графе "Источник сигнала" использованы следующие обозначения: П зув — системный сигнал; Г1 и — источником сигнала является ведущее устройство; Глава б Таблица б.1. Сигналы шины АНВ Описание Название Источник сигнале Системный сигнал тактирования. Значения всех сигналов на шинах анализируются по восходящему фронту сигнала тактирования Системный сигнал сброса. Активным считается низкий уровень сигнала нськ Яуэ наеаетп Адресная шина Тип текущей передачи, см. табл, 5.2 НАОЕЕ[З1..0] М нтеамя[1..0] м Направление обмена. 1 — запись данных в ведомое устройство, 0 — чтение данных из ведомого уст- ройства нха1те НЯХЕЕ[2..0] Разрядность передаваемого слова данных, см.

табл. 5.3 Индикатор пакетной передачи, см. табл. 5.4 нВоаят[2..0] м Указатель типа защиты. Предоставляет дополни- тельную информацию о типе выполняемого запро- са, см. табл, 5,5, нРаот[2..0] Шина передачи данных от ведущего устройства к ведомому устройству Сигнал выборки ведомого устройства. Для каждого ведомого устройства используется выделенная линия для передачи этого сигнала Н]тЮАтА []тй .. 0 ] М НЯЕГ к Шина передачи данных от ведомого устройства к ведущему Сигнал завершения передачи, 1 указывает на за- вершение ведомым устройством обработки теку- щей передачи наоАтА[АЙ..О! я наеАот наеяР[1..0] Информация о статусе выполнения передачи, см. табл. 5.6 Сигнал запроса шины ведущим устройством.

Для каждого ведущего устройства используется выде- ленная линия ннояаеок Сигнал блокировки шины. Если значение этого сигнала установлено в 1, то шина должна быть предоставлена ведущему устройству до тех пор, пока значение этого сигнала не будет сброшено з О. Для каждого ведущего устройства используется выделенная линия ньоскк П я — источником сигнала является ведомое устройство; 0 А — источником сигнала является арбитр. Практика применения МНР(. Таблица 5.1 (окончание) Название Источник Описание сигнала Установка 1 на этой линии указывает ведущему устройству, на то, что оно получило наивысший приоритет в использовании шины.

Ведущее устройство может начать использовать шину, если его сигнал НОВА(ЧТ установлен в 1 только после того, как сигнал НЯЕАРУ также будет установлен в 1, что указывает на завершение выполнения предыдущего обмена данными новлнтх Идентификатор (номер) ведущего устройства, ко- торое в данный момент использует шину нихзтеа(3..01 А Если этот сигнал установлен в 1, зтоозначает, что ведущее устройство, которое в данный момент использует шину, выполняет запрос с блокировкой нилвтьоск Каждая линия этой шины соответствует одному ведущему устройству с соответствующим номером.

Если ведомое устройство устанавливает 1 на какой-либо линии, зто указывает на его готовность к завершению расщепленной транзакции от соответствующего ведущего устройства яярь|тх(15..0) я Рассмотрим более подробно назначение управляющих сигналов. Сигнал нтвлнв предназначен для указания типа текущей передачи. Значения, кото- рые может принимать этот сигнал, описаны в табл. 5.2. Шина данных в АМВА АНВ разделена на две однонаправленные шины— нкплтл и ньпзхтл. Для ведущих устройств шина нкплтл является входной (по ней ведущее устройство читает, принимает данные из памяти), а шина пнпхтл — выходной (по ней ведущее устройство пересылает данные для записи в ведомом устройстве), рис. 5.11. Для ведомых устройств, наоборот, шина няолтл является выходной, а шина ннплтл — входной. Эта логика наименования шин данных понятна, если представить себе в качестве примера ведущего устройства процессор, а в качестве ведомого — память.

Стандартом АМВА АНВ предусматривается возможность различной разрядности шин данных. Протоколом шины определен числовой ряд возможной разрядности шин данных: 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 и 1024 разряда. Так что в таблице 5.1 параметр ьс1 может быть, соответственно равным 7, 15, 31, 63, 127, 255, 511, 1023. Типовой разрядностью шин данных считается 32 разряда, м =31. Разрядность шин нпплтл и нэпздтл — одинакова. гВВ Значение Название Описание 00 тгн е 01 10 ноняец Сигналы нвтхв позволяют указать разрядность передаваемого слова данных. Описание значений этих сигналов приведено в табл. 5.3. Таблица 5.3. Код разрядности передаваемых данных, Н$1хЕ Значение Название 8 бит 000 16 бит 001 010 011 100 101 110 Сигнал нвгтязт — позволяет определить тип пакета при выполнении пакет- ной передачи (Ьцгзг ггапзасггоп). Возможные типы приведены в табл.

5.4. 32 бита 64 бита 128 бит 256 бит 512 бит 1024 бит Глава Б Таблица 5.2. Коды типа передачи, НТВАИ$1 1;О) Ведущее устройство не требует обработки данных. Ведомое устройство должно в этом случае выставить ННЕЯР40КЛХ Позволяет ведущему устройству вставить трьи-циклы (пустые циклы) в середине пакетного обмена. Когда ведущее устройство выдает впят, оно должно выдавать адрес и команду управления для следующей передачи в пакете.

В ответ на это ведомое устройство должно выдать оклу Указывает на первую передачу в пакете или одиночную передачу. Сигналы адреса и управления не связаны с предыдущими передачами Идет последовательная передача. Адрес связан с предыдущим. Управляющая информация такая же, как и при предыдущей передаче Описание Передача одного байта Передача полуслова Передача слова Передача двойного слова Передача четырехсловной строки Передача восьмисловной строки Передача 16-слоеной строки Передача 32-словной строки Практика применения МН01.

Таблица б.4. Код типа пакета, НВОЯВТ Значение Название Описание Одиночная передача 000 ЯХИСЬЕ Инкрементируемая пакетная передача нефиксиро- ванной длины. Адрес каждого последующего слова получается путем инкрементирования адреса пре- дыдущего 001 1ИСН 4-словный пакет, перебор адресов с оборотом по границе области адресного пространства 010 ИНАР 4 4-слоеный пакет, последовательный перебор адре- сов 011 1ИСН4 8-словный пакет, перебор адресов с оборотом по границе области адресного пространства 100 ннАРа 8-словный пакет, последовательный перебор адре- сов 101 1иснв 16-слоеный пакет, перебор адресов с оборотом по границе области адресного пространства !10 НРАР1 6 16-слоеный пакет, последовательный перебор адре- сов 1ИСН1б В пакетной передаче пересылаются несколько слов. Код типа пакета Нноаэт[2 ..01 определяет, сколько слов передается в пакете, как перебираются адреса пересылаемых слов. На шине АНВ предусмотрено два режима перебора адресов последовательно пересылаемых по шине слов.