【摘 要】
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在嵌入式系统硬件设计中,总线结构对系统性能影响很大,往往是系统设计的关键。良好的总线结构可以提高系统性能,节省资源,简化设计,提高系统的扩展性和可移植性。
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在嵌入式系统硬件设计中,总线结构对系统性能影响很大,往往是系统设计的关键。良好的总线结构可以提高系统性能,节省资源,简化设计,提高系统的扩展性和可移植性。
本文深入研究了应用广泛的ARM7(Advanced RISC Machines)处理器总线结构,对ARM公司的总线协议AMBA2.0(Advanced Microcontroller BusArchitecture)的AHB(Advanced High-performance Bus)部分进行分析。介绍了AHB总线的基本信号、传输类型、操作方式和常用模块。列举它的常见结构,并简要分析不同结构的优缺点和适用场合。
针对单层AHB总线结构的不足,本文重点研究了采用AHB总线矩阵来实现多层AHB总线结构的方法。详细介绍了其设计过程。对AHB总线矩阵的核心模块仲裁器进行优化,提高了仲裁效率,节省了总线面积。
然后,本文把设计的AHB总线矩阵,应用到具体的ARM7系统中。该系统由ARM7TDMI-S处理器、USB2.0、SRAM控制器、eFlash、100M/10MFEMAC(Fast Ethernet Media Access Control)控制器和其它的低速接口电路构成。文中详细介绍了硬件的集成方法,驱动程序设计步骤,系统软件工作过程。在初期使用软硬件协同仿真的方式进行调试。调试完成后再使用FPGA进行原型验证,补充仿真测试的不足。为了分析性能,本文使用了大量的工具对系统进行分析,综合,资源使用评估。
作为参照,本文还介绍了具有同样模块的基于单层AHB总线的系统。两个系统使用相同的模块驱动,测试软件,仿真环境和验证平台。实验证明,基于AHB总线矩阵的多层AHB系统和单层AHB系统相比,不用增加FPGA资源,就可以获得总线带宽成倍的提高。
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