基于FPGA的OPB_AHB总线桥接器的设计

　摘要：本文首先介绍了 AHB和OPB总线协议特点，并在此基础上详细阐述了 OPB_AHB总线桥接器的功能和设计思路，最后给出了 OPB_AHB的验证方法和仿真结果。并在 Xilinx的EDK环境下利用MicroBlaze软核构建了 SoC系统并通过 FPGA验证。

　　1.引言

　　SoC（System on a Chip）自20世纪90年代后期出现以来，广受学术界和工业界的关注， SoC通常将微处理器、 IP（Intelligence Property）核和存储器（或片外存储控制接口）集成在单一芯片上，具有小型、轻量、低功耗、多功能、高可靠和低成本化等特征，在计算机、通信、消费类电子、工控、交通运输等领域应用十分广泛。

　　随着基于IP复用技术的 SoC设计的不断发展，片上总线 OCB(on-chip Bus)技术成为解决 SoC发展的关键技术。目前主要有三大主流片上总线标准： IBM公司的 CoreConnect，ARM公司的AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture)以及Silicore Corp公司的 Wishbone。本文针对两大主流 OCB总线标准 AMBA和CoreConnect,完成AMBA高性能系统总线AHB和CoreConnect的外围总线 OPB之间的桥接转换，设计出 OPB_AHB桥接器。

　　2.OPB_AHB桥接器功能特性

　　AHB是ARM公司微控制器总线体系结构 AMBA规范定义的三种总线之一，它是先进的系统总线，用于连接高性能系统模块，支持突发数据传输方式及单个数据传输方式， AHB总线可挂接多个功能模块（主 /从），并为它们提供高带宽、低延迟的总线连接。

　　OPB总线是IBM公司推出的一种芯片级的外围设备总线， OPB总线主要连接外围低速设备，降低外围设备对系统性能的影响，支持突发（ Burst）操作。

　　Xilinx公司的软核处理器 MicroBlaze能够很好的支持 OPB总线协议， MicroBlaze环境的 OPB总线都是 32位的地址位宽和数据位宽，支持 8bit、16bit、32bit的数据传输。本文设计的OPB_AHB桥接器主要是完成以下四个功能。

　　3.OPB_AHB桥接器结构

　　图1是一个简单的基于 MicroBlaze的OPB_AHB 桥接器拓扑结构图。 MicroBlaze是一个软核处理器，整个系统在 Xilinx的EDK环境下实现， AHB_OPB桥接器可以作为 OPB设备和 AHB设备之间数据、地址和控制命令的传输通道。

　　当OPB主设备要向 AHB从设备读写数据时， OPB_AHB桥接器可以作为 OPB总线这一侧的从设备（ Slave）,同时在 AHB总线这一侧充当主设备 (Master)的角色，此时 OPB_AHB桥接器主要工作是由图 2中OPB2AHB bridge完成。当 AHB主设备要向 OPB从设备读写数据时， OPB_AHB桥接器可以作为AHB总线这一侧的从设备（ Slave）,同时在 OPB总线这一侧充当主设备 (Master)的角色，此时 OPB_AHB桥接器主要工作是由图 2中AHB2OPB bridge完成。