AMBA息线SOC系统IP核的即插即用研究

2 基于AMBA总线的OCP接口设计
AMBA(Advaneed Microcontroller Bus Architecture)总线规范是ARM公司设计的一种用于高性能嵌入式系统的总线标准。AMBA总线规范是开放标准，通过ARM公司的授权就可以免费获得。它独立于处理器和制造工艺技术，增强了各种应用中的外设和系统IP核单元的可重用性。2．O版AMBA标准定义了3组总线：AHB(AM-BA高性能总线)、ASB(AMBA系统总线)、和APB(AM-BA外设总线)。AHB总线应用于要求高速度高带宽的系统。本文以AHB总线为例，说明OCP -IP如何集成到SoC系统总线上。AMBA总线基本传输时序如图3所示。HCLK表示AMBA系统时钟，HADDR[31：0]表示32位地址总线， HWDATA[31：O]表示32位写操作时的数据总线，HREADY是AMBA总线的读写状态信号(状态为低电平时，表示一次读写操作完成)， HRDATA[31：0]表示读操作时的数据总线。

OCP-IP核的功能是可裁剪的，即OCP-IP的大部分信号都是可选择的。根据核的功能，选择使用不同的信号。OCP协议中共有三大类型号：数据流信号 (dataflowsignals)、边带信号(sideband)、测试信号(test signals)。数据流信号主要包括：基本信号(basic signals)、简单扩展信号(simple extensions signals)、突发扩展信号(burst exten-sions signals)和线程扩展信号(thread extensions signals)。边带信号主要包括：复位(．Reset)、中断(Interrupt)、错误(Error)等信号。测试信号主要包括用于支持扫描 (Scan)、时钟控制和IEEE 1149．1(JTAG)的信号。此处用到的OCP信号包括：Reset(复位)、Clk(时钟)、En-ableClk(时钟使能)、MAddr(地址)、MCmd(命令)、MData(数据)、SCmdAccept(命令接受)、SData(Slave数据)、SResp(操作成功标志)。简单的 OCP读写时序如图4所示。Request Phase表示请求阶段，Response Phase表示响应阶段。A处由系统Master发出1个WR写命令，并给出地址A1和数据D1。随即Slave发出命令接受响应ScmdAccept，此处一个周期完成了一个写周期操作，不需要Slave给出写操作成功响应。C处系统Master发出一个RD读命令，并给出要读取的地址A2。Slave 随即给出命令接受响应信号SCmdAccept，在下一个时钟周期D处Slave给出要读取的数据D2并在Slave响应信号SResp上给出读操作成功标志DVA。此处读操作用了2个时钟周期。

OCP-IP跟AMBA总线的通信通过设计2个状态机来实现，1个用于接收AMBA总线上的流水数据，1个用于发送接收的数据并以OCP标准的方式发送。接收数据的状态机编码如下：

H_CTRL_PHASE1用于存储第1级流水指令，H_CTRL_PHASE2用于存储第2级流水指令，其状态转移图如图5所示。当AMBA总线上发出第1个读写指令，状态机进入H_CTRL_PHASE1状态，并将第1个读写指令转换成OCP命令。因为AMBA总线是基于流水的操作，所以第2条指令的发出不需要等第1条指令执行结束。这时候，状态机进入H_CTRL_PHASE2状态，并将此指令存储起来，等OCP命令执行结束立即将此存储的指令转换成OCP命令。这时如果AMBA总线上再次发出第3条指令，则状态机进入H_CTRL_PHASE1状态，并存储此指令。