基于arm核的嵌入式cpu内ahb接口的实现

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1、2002年7月通信学报Vol.23No.7第23卷第7期JOURNALOFCHINAINSTITUTEOFCOMMUNICATIONSJuly2002短文基于ARM核的嵌入式CPU内AHB接口的实现1江先阳，沈绪榜，张天序（华中科技大学图像识别与人工智能研究所图像信息处理与智能控制教育部重点实验室，湖北武汉430074）摘要：本文分析了基于芯核的嵌入式CPU设计的特点，提出了设计基于ARM核的嵌入式CPU内AHB接口存在的空洞问题。结合体系的设计，给出了通过改进AHB总线解决这些空洞的方法。最后讨论了嵌

2、入式CPU在硬件上对AHB接口的实现。关键词：IC设计；芯核；ARM核；AHB总线中图分类号：TP302.1文献标识码：A文章编号：1000-436X（2002）07-0083-08ImplementationofAHBinterfaceinanembeddedCPUbasedonARMcoreJIANGXian-yang,SHENXu-bang,ZHANGTian-xu(StateKeyLaboratoryforImageProcessing&IntelligentControl,Institutef

3、orPatternRecognition&ArtificialIntelligence,HuazhongUniversityofScience&Technology,Wuhan430074,China)Abstract:ThecharacteristicsofdesignforembeddedCPUbasedonIPcoreareanalyzed,thenprovidestheholeproblemsexistingindesignofAHB(advancedhigh-performancebus)in

4、terfaceinaARMcorebasedCPU.BymodificationontheAHBprotocol,hole-avoidingmethodsarepresented.Intheend,hardwareimplementationofAHBinterfaceisdiscussed.Keywords:ICdesign;IPcore;ARMcore;AHB1引言[1]基于芯核的设计方法是IC设计中的复杂系统特别是片上系统SOC的主流设计方法。基于芯核的嵌入式CPU的设计特点在于它与相关应用的紧密

5、结合，从而呈现结构多样性和应用灵活性，因此它不同于以PC为代表的自主式微处理器设计。不同的应用中嵌入式微处理器的收稿日期：2001-02-21；修订日期：2002-01-18基金项目：国家“909”工程单位中兴集成电路设计公司基金资助项目作者简介:江先阳（1974–），男，湖北大悟人，华中科技大学博士生，主要研究方向为计算机体系结构、模式识别及DSP的VLSI实现等；沈绪榜（1933–），男，湖南临澧人，中国科学院院士，华中科技大学教授，博士生导师，主要研究方向为计算机体系结构、嵌入式计算机及芯片设计等

6、；张天序（1947–），男，重庆人，华中科技大学图像识别与人工智能研究所所长，教授，博士生导师，主要研究方向为图像分析、模式识别及DSP等。·84·通信学报2002年结构和性能指标不同，它不存在软件兼容性的限制，但往往要在设计中重点考虑速度和低功耗[2,3]以及对各种接口的支持。为了获得最优的性能价格比，当前绝大部分基于芯核的嵌入式微处理器在设计中采用RISC体系结构。与CISC体系结构相比，RISC体系结构的微处理器的设计特点在于可以以最小的硬件开销来获得极高的速度，同时也能更好满足低功耗的设计要求。

7、就设计难度而言，RISC体系结构的微处理器远比CISC体系结构的微处理器简单。得到广泛应用的典型RISC体系结构微处理器结构主要有ARM、PowerPC两大类，由于[4]ARM公司提供的ARM芯核具有优良性能，基于ARM核的嵌入式CPU设计成为商家主要的设计选择。2基于ARM核的嵌入式CPU设计存在的空洞问题ARM核是ARM公司提供的一种可复用芯核，用户根据自己的需要可以选择源码形式或者网表形式的芯核。网表形式的芯核不仅价格较低，而且这种芯核不需要再进行综合，在集成到用户的系统中后易于保证其预期功能的实

8、现，也易于保证时延特性和满足技术规范；源码形式的芯核可以方便用户根据自己的需要进行修改，但价格较高，而且修改源码不仅需要对ARM核有深厚的了解，而且还存在不能保证正确性的风险。本设计选择源码方式的芯核，以便于修改。基于ARM核嵌入式CPU设计的关键是完成ARM芯核与CPU外围部分例如存储通道控制器，DMA控制器，SPI接口等的整合，其中的主要工作是解决ARM核系统高性能总线[5]AHB（advancedhigh-performancebus