3.6 Внутрисистемный интерфейс amba
AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture) – шина, разработанная фирмой ARM для организации эффективного взаимодействия компонентов устройств, построенных на базе ядер фирмы. Шина AMBA – стандартная встроенная ASIC-шина, обеспечивающая быстрое модульное проектирование систем при упрощении многократного использования схемотехники и тестов.
ARM также обеспечивает возможность использования библиотеки PrimeCell периферии, которая соответствует AMBA стандарту и обеспечивают простую разработку ASIC и ASSP. При использовании AMBA с синтезируемыми версиями периферийных устройств, аппаратные средства системы и программное обеспечение могут быть разработаны на начальном этапе проектирования и, следовательно, может быть снижен риск ошибок проектирования конечной системы [6].
Согласно спецификации AMBA Rev 2.0 (AMBA Specification (Rev 2.0)) типовая шина AMBA 2 содержит высокоскоростную системную магистральную шину (AHB или ASB) и шину периферии (APB).
Рис. 60. Типовая вычислительная система на базе AMBA.
Системная шина соединяет встраиваемые процессоры, такие как ARM- ядра, с высокопроизводительной периферией, контроллерами DMA, встроенными памятью и интерфейсами.
Шина периферии работает с упрощенным протоколом и разработана для организации интерфейса с периферийными устройствами общего назначения или дополнительными периферийными устройствами. С системной шиной она соединяется через мост (bridge), способствующий снижению потребления системы.
В спецификации шины AMBA 2 определена методология тестирования, обеспечивающая быстрое тестирование модулей и кэш.
Фирмой ARM разработан набор макроячеек периферийных компонентов, которые фирма на основе лицензионных соглашений предоставляет заказчикам. Периферийные компоненты фирмы ARM, библиотека которых получила наименование PrimeCell, представляют собой готовые к применению программные макроячейки (IP-блоки), при разработке которых обращалось внимание на возможность многократного их использования. Применяя PrimeCell периферию разработчик существенно экономит время и стоимость
разработки за счет концентрации усилий на создании именно системы на кристалле, а не на разработке сначала необходимой периферии и лишь затем системы. В настоящее время в библиотеку входят:
Контроллеры статической памяти (SRAM). Контроллеры динамической памяти (DDR, DDR2). Контроллеры прямого доступа к памяти. Контроллеры прерываний (VIC, Advanced VIC).
UART, синхронные последовательные интерфейсы (SPI), часы реального времени, средства ввода-вывода общего назначения (GPIO),
интерфейсы смарт-карт, контроллеры цветных ЖКИ.
Рис. 61. Инструментальная система CoreLinkT AMBA Designer, предназначенная для разработки микроконтроллеров и СнК на базе ядра ARM с шинами AMBA AHB и AMBA APB.
Ведутся работы по дальнейшему расширению библиотеки. Производительность устройств класса "система-на-кристалле" (СнК) в
значительной мере зависит от эффективности взаимодействия всех встроенных компонентов и от эффективности их взаимодействия с внешним, относительно прибора, миром. В первую очередь это связано с различием в быстродействии
встроенных компонентов, в особенностях организации интерфейсов.
Рис. 62. Пример простой системы на базе ARM7 с шинами AHB и APB, прилагаемый к CoreLinkT AMBA Designer.
Для разработки микроконтроллеров и СнК на базе AMBA существуют специальные инструментальные средства. Например, CoreLinkT AMBA Designer [5] позволяет скомпоновать СнК из готовых IP компонентов. В состав IP-компонентов входят:
Контроллер памяти.
Арбитр.
Матрица.
Подчиненный контроллер (32 и 64 бита).
Тестовый контроллер. Мост AHB-APB. Контроллер SRAM.
Подчиненный контроллер для APB.
Сторожевой таймер для APB.
Таймеры для APB.
Другие IP-компоненты.