一、AHB-lite总线基础
AHB-Lite总线解决了高性能集成设计的要求。他是一个总线接口，支持单个总线主机，并提供高带宽操作。AHB支持以下性能：
（1）突发传输
（2）单时钟沿操作
（3）非三态实现
（4）宽数据总线配置
一个典型的AHB系统包括
（1）可支持高带宽传输的主干总线
（2）AHB主机
（3）AHB从机
最常见AHB-lite主机有高性能的CPU和DMA设备等，从机有内存设备，外部存储器接口，以及高带宽的外设。低带宽的外设也可以作为AHB-lite的从机但是必须挂在到APB桥上。如下图所示：
如下图所示的是一个具有1个主机3个从机的AHB-lite系统，
如图所示，该系统的总线互连逻辑包括一个地址解码器、一个多路复用器。解码器将总线传来的地址通过解码选择从机，从机通过多路器将数据反馈给主机。
二、AHB-lite接口信号
1、全局信号
|
HCLK |
时钟信号 |
|
HRESETN |
复位信号 |
2、主机信号
|
名字 |
目的对象 |
描述 |
|
HADDR |
从机和解码器 |
32位的地址总线 |
|
HBURST[2:0] |
从机 |
突发传输的类型，具体后面再讲 |
|
HMASTLOCK |
从机 |
主机标号，判断当前的传输由哪个主机控制 |
|
HPROT |
从机 |
协议类型，标记传输使用协议的额外信息 |
|
HSIZE[2:0] |
从机 |
指明一次传输的位宽 |
|
HTRANS[1:0] |
从机 |
当前传输的类型，主要包括四种类型 IDLE，BUSY，NONSEQUENTAL, SEQUENTAL（具体后面详细介绍） |
|
HWDATA[31:0] |
从机 |
写数据总线，主机发送到从机的总线 |
|
HWRITE |
从机 |
传输方向控制，当为高电平时为写，低电平的时候为读 |
3、从机信号
|
名字 |
目的对象 |
描述 |
|
HRDATA[31:0] |
多路复用器 |
从机发送数据到总机，读数据总线 |
|
HREADYOUT |
多路复用器 |
当该信号为高电平时，表明传输已经完成，当该信号为低电平时，传输周期延迟，当前还未结束传输。 |
|
HRESP |
多路复用器 |
当为低电平时，该信号指明传输状态是OKEY。 当为高电平时，该信号指明传输状态是ERROR。 |
4、解码器信号
|
名称 |
目的对象 |
描述 |
|
HSELXa |
从机 |
标记哪一个从机被选中，由地址解码产生 |
三、传输过程
AHB传输的过程：
1、从机获取总线使用权：主机向判决器发送总线请求信号，判决器发送应答后主机可以开始传输。
2、数据传输：主机向从机传输数据，分为两个部分：
（1）发送地址和控制信号：包括地址，位宽，突发类型等控制信号，仅一个时钟周期
（2）数据传输：进行数据交换，一个或多个时钟周期
3、从机应答：主机通过HRESP和HREADY标记完成状态，对于HRESP，有以下状态
（1）OKEY：标记传输完成，当HRESP为该状态且HREADY拉高时，传输完成
（2）ERROR:传输有错
（3）RETRY和SPLIT：标记传输未完成，主设备仍需要占用总线
3.1基本传输
1、地址/控制传输：传输地址信息和控制信息，仅占一个时钟周期
2、数据传输：可能需要多个时钟周期，由信号HREADY决定（拉高才算数据结束）
3.1.1无等待传输
1、读时序
2、写时序
主要包括三个过程
（1）在第一个时钟上升沿，主机将地址信息和数据信息发送到总线上。（HWRITE为传送方向控制信息，为高是写，为低是读）
（2）在第二个时钟上升沿，从机采集地址和控制信息
（3）在从机采集到地址和控制信息后，主机在下一个时钟上升沿采样从机响应信号HREADY，若为高则传输完成。
3.1.2有等待传输
1、读时序
2、写时序
有等待传输下，数据传输阶段可以扩展，即在HREADY拉高之前，数据传输阶段不结束。要求写数据在HREADY拉高前保持稳定，主机在HREADY拉高后采样读数据。 对于写操作来说，主机保持数据稳态直到扩展的周期，对于读操作来说，从机不需要一直保持，只需要在将要结束传输时提供数据，如图所示。
当数据传输阶段被扩充后，他会对下一个传输阶段造成影响。例如B的读数据扩展造成了C的地址扩展。
3.2 传输类型
|
HTRANS[1:0] |
类型 |
描述 |
|
b00 |
IDLE |
标志主机占有AHB总线，但是没有数据传输发生。从机需要使用OKAY状态回应该类型 |
|
b01 |
BUSY |
标志主机占有AHB总线并在进行突发传输，但下一个传输不能立刻发生。从机需要使用OKAY状态回应 |
|
b10 |
NONSEQ |
标志主机当前发送的地址和控制信号与上一次传输无关（单次传输就是该状态） |
|
b11 |
SEQ |
标记主机处于突发传输的中间部分，即当前发送的地址和控制信号与上一次地址和控制信号有关 |
例子如下：
第一次传输，开启一次突发传输，因此该地址与上一次传输无关，使用类型NONSEQ。第二次传输，无法立刻进行传输，因此使用BUSY标记延迟一个周期，延迟后可以进行传输，且处于突发传输中，因此地址与上一次地址有关，使用SEQ标记。之后均为猝发传输，均使用SEQ类型
3.3 传输类型
|
HSIZE[2] |
HSIZE[1] |
HSIZE[0] |
Size |
Description |
|
0 |
0 |
0 |
8 |
Byte |
|
0 |
0 |
1 |
16 |
Halfword |
|
0 |
1 |
0 |
32 |
Word |
|
0 |
1 |
1 |
64 |
Doubleword |
|
1 |
0 |
0 |
128 |
4-word line |
|
1 |
0 |
1 |
256 |
8-word line |
|
1 |
1 |
0 |
512 |
- |
|
1 |
1 |
1 |
1024 |
- |
注意：传输位宽一定要小于或者等于数据总线的位宽，例如32bit的数据位宽，HSIZE必须只能试着用b000，b001，b010。
3.3 突发传输
突发传输有4、8、16、、无定义长度传输以及单个数据传输。
传输分为两大类：
增量突发：传输过程中传输地址递增。下一次传输的地址是上一次地址加上一个增量
回卷突发：猝发的地址范围被限制在一个固定范围之内，传输地址递增，若是超出则回到地址范围的开始的地址。例如从0x34进行增量为4，范围为16的回卷猝发，地址顺序为0x34、0x38、0x3c，0x30
|
HBURST[2:0] |
类型 |
描述 |
|
000 |
SINGLE |
单个传输 |
|
001 |
INCR |
无限制长度的增量突发传输 |
|
010 |
WRAP4 |
4拍回卷突发 |
|
011 |
INCR4 |
4拍增量突发 |
|
100 |
WRAP8 |
8拍回卷突发 |
|
101 |
INCR8 |
4拍增量突发 |
|
110 |
WRAP16 |
16拍回卷突发 |
|
111 |
INCR16 |
16拍增量突发 |
注意一次猝发传输不能跨越1kB的地址区间，且传输的起始地址必须与数据类型对应，例如传输字数据的二进制起始地址必须满足后两位为00。
3.3 .1 突发终止
1、在未定义传输长度的情况，也就是无限制长度传输
2、在定义了固定长度的突发后，不允许主机发送一个BUSY信号结束传输。
3、在单个突发的时候，不允许使用BUSY信号结束突发。
4、若猝发传输是提前终止的，如总线控制权被剥夺，那么主机需要在可以进行传输时重建猝发传输。例如一个4拍传输仅发送了一拍就终止，主机需要使用INCR类型的猝发构建3拍传输以重建。
5、突发也可以被以下两种方式结束
（1）从机发送error响应
（2）多系统。。。（这个这里不讲，需要时在添加）
3.3 .2 例子讲解
1、4拍回卷突发
因为传输方式是突发为4拍回卷突发且位宽是Word也就是32位的。所以地址回卷为16byte的边界（4×4byte）
2、4拍增量突发
3、无定义长度突发
第一个突发执行写操作，包含两个halfword的突发从地址ox20开始，地址按照两个字增加，第二个突发执行读操作，，包含三个word的传输，地址开始为0X5C，并且按照4个字节地址增加。
3.4等待传输中的问题
从机使用HREADY去插入等待状态如果他们需要更多的时间去提供或者抓取数据，在这个等待过程中主机可以在一定的约束下改变传输的类型和地址。
3.4 .1 在等待过程中传输类型改变
当从机请求等待状态时，主机禁止改变传输类型，除非以下几种情况
（1）当前处于IDLE传输中
（2）BUSY传输中，固定的突发长度
（3）BUSY传输中，没有定义传输的长度
（4）从机反馈ERROR
1、IDLE传输
在等待期间主机可以从IDLE状态下改变为NONSEQ状态。当传输类型变为NONSEQ状态，HTRANS信号必须一直保持这个状态直到HREADY变为高电平。（IDLE状态下不传送数据，所以在HREADY拉低的情况下，地址可以一直改变，直到变为不是IDLE的状态）如上图所示，主机给地址Z设置的传输状态是IDLE，在HREADY拉低后，主机该改变了传输状态为NONSEQ并且初始化了INCR4无限制突发方式给地址B。在HREADY为低电平的时候，主机一直保持为HTRANS不变。
2、BUSY传输
在等待传输期间，对于一个固定长度的突发来说，主句被允许将传输状态由BUSY变为SEQ。当HTRANS变为SEQ时，主机必须保持这个信号一直不变，知道HREADY变为高电平。
3、从机反馈错误
在T3-T4时，从机响应error信号，此时主机将传输类型修改为IDLE，并且修改了地址。
四、从机响应信号
HRESP信号解析
|
HRESP |
反馈 |
描述 |
|
0 |
OKEY |
传输完全成功，或者请求额外的周期完成从机传输数据，此时这个信号代表了当前传输成功或者依然进行中。 |
|
1 |
ERROE |
在传输攻错中发生了一个错误。对于HREADY在第二个周期中被断言的错误条件，需要两个周期响应。 |
下表中表明了一个完成的传输响应是由HRESP信号与HREADY信号组成的。
|
HRESP |
HREADY |
|
|
|
0 |
1 |
|
0 |
处于传输中 |
传输成功 |
|
1 |
错误响应，第一个时钟周期 |
错误，第二个时钟周期 |
这里我们分析下最后一种情况，
虽然OKAY响应可以在一个周期内给出，但错误响应需要两个周期。为了启动错误响应，从驱动器HRESP高表示错误，而驱动HREADY低延长一个额外的周期传输。在下一个循环中，HREADY被驱动到高位以结束传输，HRESP被驱动到高位以指示错误。
由于总线的流水线特性，所以需要两个周期的响应。当一个slave开始发出一个错误响应时，下面的传输地址已经被广播到总线上了。两个周期的响应为主服务器提供了足够的时间来取消下一次访问，并在下一次传输开始之前使HTRANS[1:0]空闲。
在T2-T3时从机发出了一个错误信号，这是第一个错误周期，此时HREADY处于低电平。在T3到T4时，此时从机再次发出了一个错误周期，这是最后一个错误响应，此时HREADY拉高。此时主机改变了传输状态为IDLE，这样取消了B地址上传送的数据。
原文：https://www.cnblogs.com/tedymafpga/p/13542818.html