2025年AMBA总线—AHB总线协议详解

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一、典型AMBA系统

AHB总线的强大之处在于它可以将微控制器CPU、高带宽的片上RAM、高带宽的外部存储器接口、DMA总线master、各种拥有AHB接口的控制器等连接起来构成一个独立的完成SOC系统，不仅如此，还可以通过AHB-APB桥来连接APB总线系统。
AHB可以成为一个完成的SOC芯片的骨架
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二、AHB总线简介

1、AHB总线组成

完成的AHB总线由四个部分构成：

AHB主设备Master：发起一次读/写操作，某时刻只允许一个主设备使用总线
AHB从设备Slave：响应一次读/写操作，通过地址映射来选择使用那个从设备
AHB仲裁器Arbiter：允许某一个主设备控制总线
AHB译码器Decoder：通过地址译码来决定选择哪一个从设备

2、AHB总线互连

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总线可分为三组：

写数据总线（HWDATA）
读数据总线（HRDATA）
地址控制总线（HADDR）

3、AHB操作概述

有需要占用总线的Master向Arbiter发出请求，Arbiter授权给指定的Master。任一时间周期只有一个Master可以接入总线，对其指定的Slave进行读写操作。

获得授权的总线开始AHB传输，首先发出地址和控制信号，提供地址信息、传输方向、带宽和brust类型。总线统一规划Slave的地址，译码器根据地址和控制信号确定那个Slave与Master进行数据通信。数据传输通过数据总线完成。为避免出现三态总线，AHB将读写总线分开，写数据总线用于从Master到Slave的数据传输，读数据总线用于从Slave到Master的数据传输。每笔传输包括一个地址和控制周期，一个或多个数据周期。地址和控制周期不能被拓展，因此Slave必须在一个周期内采样地址信号。数据周期可以通过HREADY信号拓展，但HREADY为低时给传输加入一个等待状态以使Slave获得额外的时间来提供或采集数据，另外Slave通过响应信号HRESP反映传输状态。

4、AHB基本传输阶段

AHB的传送模式包含两个阶段。第一个阶段为地址传递，第二个阶段为数据传递

地址期间：一个周期
数据期间：一个周期（以HREADY信号控制周期数目）

三、AHB总线传输

1、AHB信号描述

信号名	含义	源	I O	描述
HCLK	总线时钟	clock source	各module	总线时钟，上升沿采样
HRESETn	复位	reset controller	各module	总线复位，低电平有效
HADDR[31:0]	地址总线	Master	decoder； mux to slave； arbiter	32位系统地址总线
HTRANS[1:0]	传送类型	Master	mux to slave	当前传输类型 IDLE, BUSY, NONSEQ, SEQ
HWRITE	传送方向	Master	mux to slave	1为写，0为读
HSIZE[2:0]	传送带宽	Master	mux to slave	每一个transfer传输的数据大小，以字节为单位，最高支持1024位
HBURST[2:0]	批量传送	Master	mux to slave	burst类型，支持4、8、16 burst，incrementing/wrapping
HPROT[3:0]	保护控制	Master	mux to slave	保护控制信号，需要slave带保护功能，一般不用
HWDATA[31:0]	写数据总线	Master	mux to slave	写数据总线，Master到Slave
HRDATA[31:0]	读数据总线	Slave	mux to master	读数据总线，Slave到Master
HREADY	传送完成	Slave	mux to master； arbiter	控制HRDATA的读出数据周期高：Slave输出传输结束低：Slave需延长传输周期
HRESP[1:0]	传送响应	Slave	mux to master； arbiter	Slave发给Master的总线传输状态OKAY, ERROR, RETRY, SPLIT
HSELx	从选择	Decoder	slave	slave选择信号