[发明专利]SoC架构中的多总线拓扑系统及总线互连方法

说明书

本发明公开了一种SoC架构中的多总线拓扑系统，包括若干路总线矩阵和若干个总线桥；各路总线矩阵上均连接若干个主机端口和若干个从机端口；总线矩阵与总线矩阵之间通过总线桥连接；任意一路总线矩阵还通过总线桥与Slave端口实现AHB/APB协议的转换。本发明还公开了一种所述SoC架构中的多总线拓扑系统的总线互连方法。本发明能够使得高性能高带宽的总线矩阵达到更高的工作频率，而且能够降低后端实现难度和功耗；而且能够快速确定各个总线矩阵的标识信息位宽、增补和删减标识信息的位置，实现总线矩阵的快速连接，减少时间成本和重新计算出错概率，可靠性高、实用性好、性能较高且能耗较低。

技术领域

本发明属于芯片设计领域，具体涉及一种SoC架构中的多总线拓扑系统及总线互连方法。

背景技术

随着全球化半导体技术的日益发展和半导体工艺材料的日益进步，单颗芯片上的集成度已经达到了前所未有的水平。集成度的增加、功能模块的多元化以及对于功耗管理的提升，都带来了设计架构的迭代更新。高级微控制器总线结构（AdvancedMicrocontroller Bus Architecture，AMBA）定义了高性能嵌入式微控制器的通信标准。当今嵌入式SoC设计中，大部分都是基于AMBA协议实现的。

AMBA总线根据不同的应用特点，具体包括APB总线、ASB总线、AHB总线和AXI总线；

APB总线（Advanced Peripheral Bus，APB）：APB总线用于为慢速外设提供总线技术支持。APB总线是一种优化的、低功耗的精简接口总线，其可以接入多种不同的慢速外设。由于APB总线是ARM公司最早提出的总线接口，因此APB总线可以桥接ARM体系下的每一种系统总线。

ASB总线（Advanced System Bus，ASB）：ASB总线主要用于高性能系统模块。ASB总线是能够适用于AHB总线不需要的高性能特性的芯片设计上的系统总线。ASB总线能够为高性能处理器、片上内存和片外内存提供接口，也能够用于桥接慢速外设。

AHB总线（Advanced High-performance Bus，AHB）：AHB总线适用于高性能、高时钟工作频率的模块。AHB总线在AMBA架构中为系统的高性能运行起到了基石作用。AHB总线能够为高性能处理器、片上内存和片外内存提供接口，也能够用于桥接慢速外设。

AXI总线（Advanced eXtensible Interface，AXI）：AXI总线是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线；无需复杂的桥接就能实现高频操作，同时能够满足大部分器件的接口要求，还能提供互连架构，提高了架构的灵活性与独立性，同时向下兼容已有的AHB和APB接口。

如图1所示为一种比较常规的总线拓扑结构：对于性能和带宽的需求，主机大部分采用AXI总线协议接口，通过AXI总线矩阵访问其他AXI从机；还可以通过AXI从机端口通过协议转换桥，去访问AHB总线或者APB总线的从机。图1中的总线拓扑结构相对简单，所有主机通过一个总线矩阵进行分发。但是，这样的拓扑结构必然会带来一定的弊端：主总线矩阵承载过多的主机操作，因此在仲裁策略和时序收敛方面不容易达到较高要求，而时序带来的问题与AXI的高性能相悖；同时，有一些主机不需要转换为更复杂的AXI协议，也不必须具备更高的工作频率，从而影响了总线的效率和性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、实用性好、性能较高且能耗较低的SoC架构中的多总线拓扑系统。

本发明的目的之二在于提供一种所述SoC架构中的多总线拓扑系统的总线互连方法。

本发明提供的这种SoC架构中的多总线拓扑系统，包括若干路总线矩阵和若干个总线桥；各路总线矩阵上均连接有各自的若干个主机端口和若干个从机端口；总线矩阵与总线矩阵之间通过总线桥连接，从而实现带宽和频率的转换；在任意一路总线矩阵上，还通过总线桥与Slave端口实现AHB/APB协议的转换。