基于FPGA的OPB_AHB總線(xiàn)橋接器的設(shè)計(jì)

　摘要：本文首先介紹了 AHB和OPB總線(xiàn)協(xié)議特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了 OPB_AHB總線(xiàn)橋接器的功能和設(shè)計(jì)思路，最后給出了 OPB_AHB的驗(yàn)證方法和仿真結(jié)果。并在 Xilinx的EDK環(huán)境下利用MicroBlaze軟核構(gòu)建了 SoC系統(tǒng)并通過(guò) FPGA驗(yàn)證。

　　1.引言

　　SoC（System on a Chip）自20世紀(jì)90年代后期出現(xiàn)以來(lái)，廣受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注， SoC通常將微處理器、 IP（Intelligence Property）核和存儲(chǔ)器（或片外存儲(chǔ)控制接口）集成在單一芯片上，具有小型、輕量、低功耗、多功能、高可靠和低成本化等特征，在計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)類(lèi)電子、工控、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。

　　隨著基于IP復(fù)用技術(shù)的 SoC設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，片上總線(xiàn) OCB(on-chip Bus)技術(shù)成為解決 SoC發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前主要有三大主流片上總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)： IBM公司的 CoreConnect，ARM公司的AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture)以及Silicore Corp公司的 Wishbone。本文針對(duì)兩大主流 OCB總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) AMBA和CoreConnect,完成AMBA高性能系統(tǒng)總線(xiàn)AHB和CoreConnect的外圍總線(xiàn) OPB之間的橋接轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)出 OPB_AHB橋接器。

　　2.OPB_AHB橋接器功能特性

　　AHB是ARM公司微控制器總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu) AMBA規(guī)范定義的三種總線(xiàn)之一，它是先進(jìn)的系統(tǒng)總線(xiàn)，用于連接高性能系統(tǒng)模塊，支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸方式及單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸方式， AHB總線(xiàn)可掛接多個(gè)功能模塊（主 /從），并為它們提供高帶寬、低延遲的總線(xiàn)連接。

　　OPB總線(xiàn)是IBM公司推出的一種芯片級(jí)的外圍設(shè)備總線(xiàn)， OPB總線(xiàn)主要連接外圍低速設(shè)備，降低外圍設(shè)備對(duì)系統(tǒng)性能的影響，支持突發(fā)（ Burst）操作。

　　Xilinx公司的軟核處理器 MicroBlaze能夠很好的支持 OPB總線(xiàn)協(xié)議， MicroBlaze環(huán)境的 OPB總線(xiàn)都是 32位的地址位寬和數(shù)據(jù)位寬，支持 8bit、16bit、32bit的數(shù)據(jù)傳輸。本文設(shè)計(jì)的OPB_AHB橋接器主要是完成以下四個(gè)功能。

　　3.OPB_AHB橋接器結(jié)構(gòu)

　　圖1是一個(gè)簡(jiǎn)單的基于 MicroBlaze的OPB_AHB 橋接器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。 MicroBlaze是一個(gè)軟核處理器，整個(gè)系統(tǒng)在 Xilinx的EDK環(huán)境下實(shí)現(xiàn)， AHB_OPB橋接器可以作為 OPB設(shè)備和 AHB設(shè)備之間數(shù)據(jù)、地址和控制命令的傳輸通道。

　　當(dāng)OPB主設(shè)備要向 AHB從設(shè)備讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)， OPB_AHB橋接器可以作為 OPB總線(xiàn)這一側(cè)的從設(shè)備（ Slave）,同時(shí)在 AHB總線(xiàn)這一側(cè)充當(dāng)主設(shè)備 (Master)的角色，此時(shí) OPB_AHB橋接器主要工作是由圖 2中OPB2AHB bridge完成。當(dāng) AHB主設(shè)備要向 OPB從設(shè)備讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)， OPB_AHB橋接器可以作為AHB總線(xiàn)這一側(cè)的從設(shè)備（ Slave）,同時(shí)在 OPB總線(xiàn)這一側(cè)充當(dāng)主設(shè)備 (Master)的角色，此時(shí) OPB_AHB橋接器主要工作是由圖 2中AHB2OPB bridge完成。