AMBA总线中APB interconnect的介绍

之前的两篇文章给大家介绍了APB协议相关的知识点，并结合实际的代码给大家讲解了一下APB slave的设计。并说明了一下APB slave mux这个模块。

上一篇文章提到：通常而言，APB的interconnect模块只能连接一个master，多个Slave。因此继续管它叫interconnect感觉差了点意思。所以一般就叫它slave mux了。巧的是前几天有个同事碰到了需要多个APB master的情况。本人便帮忙调研APB是否真的只能是一主多从的结构。没想到还真搜到了一些公司的设计，是支持多主多从的APB Interconnect，这种情况下确实是名副其实的Interconnect了。

首先解释一下什么是Interconnect，顾名思义，互联。起作用是把不同的组件连接在一起，包括但不限于：

处理器和处理器

处理器和Memory

处理器和Cache

Cache和Cache

IO设备等

对于SoC工程师，把互联理解成一个开关即可。它用来管理并指挥所连接的设备之间的通信。

1、一主多从的APB Interconnect

这种情况下Interconnect和mux没有本质区别，所以很多情况下直接叫它APB mux或者APB slave mux。具体到实际的SoC设计中大概长下面这样子，可以看到它只有一个Master，AHB2APB的转接桥。同时有多个Slave模块。这也是我们在SoC中最常遇到的情况。

我们看一下这个Interconnect的内部具体长什么样子，如下图所示，可以看到主要逻辑就是译码器+MUX。 对于Master-->Slave的信号而言，PENABLE、PWRITE、PWDATA、PADDR信号直接由Master给所有的Slave。而PSELx信号有SLave数量这么多组，其逻辑应该是PSELx = PSEL & dec[ x] & en[ x]; 译码器根据PADDR选择拉高某个SLAVE的dec信号，也就是最多选中其中的某一个Slave。此外下面这个图中有一个默认slave，当没有任何slave被选择的话，则会选中默认的slave，用来应对地址越界的错误情况。该Slave默认的PRDATA默认为0，PSLVERR默认为1。 对于Slave-->Master的信号而言，PREADY、PRDATA、PSLVERR由MUX进行选择，从指定的Slave传给Master。

1.1、Decoder

译码器模块对每一笔传输进行地址译码，给每一个Slave相应的PSEL信号。Decode逻辑非常简单，就是根据当前的PADDR选中某一个Slave，如下图所示。这个模块功能更加丰富，地址映射可以静态的配置（工作的时候不能配置），实际上大部分的SoC设计中，地址映射应该是完全固定死的，无法更改的。这个是FPGA提供的IP，所以相对更灵活一点。

1.2、Multiplexor

该模块基于MUX提供的PSELX信号，从多个Slave中选择合适的PRDATA、PREADY、PSLVERR信号，设计很简单，就不多讲解了，直接看图：

2、多主多从的APB Interconnect

上面这套东西和我上一篇文档的APB slave mux其实没有本质区别，也非常的好理解。但是如果实际的需求真的需要多个Master怎么办呢？虽然APB官方没有提供这种设计示例，但实际上当然是可以实现的。我们只需要在一主多从的Interconnect的基础上增加一个Arbiter mux即可：

当然这种情况下，只支持一对一的访问，所以实际上效率还是比较低的。仲裁方式可以使用固定优先级仲裁，也可以使用Round Robin仲裁。

2.1、Arbiter Mux

顾名思义，Arbiter+MUX。Master to Slave Multiplexor对多个PSEL进行仲裁，然后选择其中的一个PSELX，基于这个PSELX，选择合适的PADDR、PWRITE、PSELX、PENABLE给Single Master Interconnect模块。 相应的，Slave to Master Multiplexor将PRDATA、PREADY、PSLVERR路由到相对应的Master。从而完成整个传输流程。下图这些向右的箭头实际上是双向的。Master和Slave互相交互，完成传输过程。

 

这篇文章给大家讲解了APB Interconnect这个模块。除了官方说的一主多从，实际上我们也可以实现多主多从的Interconnect。当然这个模块实际用的很少很少，大家可以根据实际需求决定是否要使用该模块。