Avalon总线是ALTEra公司设计的用于SOPC(System On Programmable Chip,可编程片上系统)中,连接片上处理器和其它IP模块的一种简单的总线协议,规定了主部件和从部件之间进行连接的端口和通信的时序。
Avalon总线的主要设计目的如下:① 简单性,提供一种非常易于理解的协议;② 优化总线逻辑的资源使用率,将逻辑单元保存在PLD(Programmable LogIC Device,可编程逻辑器件)中;③ 同步操作,将其它的逻辑单元很好地集成到同一PLD中,同时避免复杂的时序。
传统的总线结构中,一个中心仲裁器控制多个主设备和从设备之间的通信。这种结构会产生一个瓶颈,因为任何时候只有一个主设备能访问系统总线。Avalon总线的开关构造使用一种称之为从设备仲裁(Slave-side arbitration)的技术,允许多个主设备控制器真正地同步操作。当有多个主设备访问同一个从设备时,从设备仲裁器将决定哪个主设备获得访问权。图3是一个多主设备同时访问存储器的例子。在此系统中,高带宽外设,如100M以太网卡,可以不需暂停CPU而直接访问存储器。通过允许存储访问独立于CPU。Avalon开关结构优化了数据流,从而提高了系统的吞吐量。
Avalon总线主要特性如下:
三种 片上总线 比较
通过以上对三种总线特性的介绍,可以对三种总线作个比较,如表1所列。
基于三种总线的特性,可以得出其应用的综合比较,如表2所列。
三种总线各有特点,决定了其应用范围的不同。AMBA 总线规范拥有众多第三方支持,被ARM公司90%以上的合作伙伴采用,已成为广泛支持的现有互连标准之一。Wishbone异军突起,其简单性和灵活性受到广大 SoC 设计者的青睐。由于它是完全免费的,并有丰富的免费IP核资源,因此它有可能成为未来的片上系统总线互连标准。Avalon主要用于Altera公司系列PLD中,最大的优点在于其配置的简单性,可由EDA工具快速生成,受PLD厂商巨头Altera极力推荐,其影响范围也不可忽视。
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