片上系统的总线结构发展现状及前景

引言

　　片上系统是在单芯片上实现全部电子系统的集成，通过使多个设备集成在一个芯片上，实现系统级的功能，减少甚至不再需要外部器件的使用，达到应用功能的快速实现、灵活修改及方便升级。进行片上系统设计时，首先要考虑的问题是系统的体系结构。为了提高开发模块的重复利用率，降低开发成本，用户采用了片上系统（芯片内部）总线。与芯片间总线（如SPI、I2C、UART、并行总线）、板卡间总线（ISA、PCI、VME）、设备间总线（USB、1394、RS232）不同的是，片上系统总线为用户提供了一个堪称“理想”的环境：片上系统模块间不会面临干扰、匹配等传统问题；但是片上系统的时序要求异常严格。

　　由于OpenCore和其它致力于开放知识产权（Open Intellectual Property）的组织的大力推广（开发设计了大量基于标准化片上总线的免费模块），用户在片上系统总线的选择上更倾向于采用那些标准化、开放化的方案。目前，业界采用比较多的标准化、开放化的总线方案包括：IBM 公司的CoreCONnect、ARM的AMBA和Silicore公司的Wishbone。

1 三种总线的逻辑结构图及描述

1.1 IBM CoreConnect综述

　　图1是CoreConnect的逻辑总线结构图。

图1 CoreConnect逻辑总线结构图

　　从图1可以看到CoreConnect定义了一个清晰的结构，囊括了所有系统组件和它们之间的连接。它一共设计了3种总线和1个高性能总线与低性能总线连接的桥，分别是OPB、PLB、DCR总线和OPB桥。OPB总线连接外部设备；PLB总线连接处理器、外部高速缓存和高速存储器，是解决处理器运算瓶颈的总线；DCR总线将所有连接在PLB上的模块通过雏菊花环的方式进行互联配置，通过它来分配配置信息，减少对OPB和PLB总线的带宽占用；OPB桥实现了PLB总线和OPB总线的互联。因为PLB和OPB的性能差异，所以设计中OPB桥在OPB总线端相当于一个主OPB设备，而在PLB总线端则相当于一个从PLB设备。这样在从PLB设备发出信号时，主OPB设备就根据它的可接收情况进行分拆、重发等等。

1.2 ARM的AMBA综述

　　图2是AMBA的逻辑总线结构图。

图2 AMBA逻辑总线结构图