ARM 总线技术 —— AMBA 入门

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ARM 总线技术 —— AMBA 入门
ARM 总线技术 —— AHB

1、AMBA 概述

  AMBA（ Advanced Microcontroller Bus Architecture） 的全称是“高级微控制器总线架构”。它是一套开放标准，为芯片内部各个功能模块的连接与管理制定了规范，可以被看作是片上系统设计中的一套“交通规则”。

  简单来说，AMBA 协议的作用就是定义芯片内部不同功能单元之间如何“对话”和交流。

  如下图所示，这是一个典型的 SoC 设计。其中，许多功能模块正是通过 AXI 等 AMBA 协议来实现彼此通信的：

1.1 AMBA 用在哪儿

  AMBA 极大地简化了包含多处理器、大量控制器和外设的芯片设计。然而，随着时间推移，AMBA 的适用范围早已远超微控制器领域。如今，AMBA 被广泛应用于各种 ASIC 和 SoC 芯片中。这些芯片包括用于物联网子系统、智能手机和网络 SoC 等设备中的应用处理器。

1.2 为什么使用 AMBA

  使用 AMBA 能带来多重优势：

• 高效的 IP 复用：IP 复用是降低 SoC 开发成本与周期的关键。AMBA 规范提供的接口标准，使得 IP 复用成为可能。因此，目前有成千上万的 SoC 和 IP 产品都在使用 AMBA 接口
• 灵活性：AMBA 具有高度的灵活性，能适应各种不同的 SoC 设计。IP 复用既需要一个统一的标准，也必须支持在功耗、性能和尺寸上各有侧重的多样化 SoC。Arm 提供的一系列接口规范，正是为优化这些不同需求而生
• 兼容性：像 AMBA 这样的标准接口规范，确保了来自不同设计团队或厂商的 IP 组件能够相互兼容
• 支持度：AMBA 拥有强大的行业支持。它在整个半导体界被广泛采纳和实施，包括获得第三方 IP 产品和开发工具的全面支持

  像 AMBA 这样的总线接口标准，其关键区别在于它们所能实现的性能。衡量总线接口性能的两个主要特征是：

• 带宽：数据通过接口传输的速率。在同步系统中，最大带宽受限于时钟频率与数据总线宽度的乘积
• 延迟：从发起一个传输到完成该传输之间的延迟时间。在基于突发传输（Burst）的系统中，延迟通常指的是完成第一笔数据传送所需的时间，而非整个数据块。

  一个接口的效率高低，就取决于它能在多大程度上接近零延迟下的最大带宽。

1.3 发展历程

  AMBA 协议族多年来不断演进，以满足处理器和新技术的需求，其演进历程如下图所示：