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AMBA总线规范（解密版）.pdf
第1章 AMBA总线简介
1.1 AMBA总线概况
1.1.1 高级高性能总线（AHB）
1.1.2 高级系统总线（ASB）
1.1.3 高级外设总线（APB）
1.2 AMBA规范的目的
1.3 基于AMBA 的典型微控制器
1.4 术语
1.5 AMBA AHB介绍
1.6 AMBA ASB介绍
1.7 AMBA APB介绍
1.8 为系统选择合适的总线
1.8.1 系统总线的选择
1.8.2 系统总线和外设总线
1.8.3 什么时候使用AMBA AHB/ASB或者APB
1.9 AMBA规范备忘
1.9.1 工艺独立性
1.9.2 电气特征
1.9.3 时序规范
第2章 AMBA信号
2.1 AMBA信号名称
2.1.1 AHB信号前缀
2.1.2 ASB信号前缀
2.1.3 APB信号前缀
2.2 AMBA AHB信号列表
2.3 AMBA ASB信号列表
2.4 AMBA APB信号列表
第3章 AMBA AHB
3.1 关于AMBA AHB
3.1.1 基于AMBA AHB的典型微控制器
3.2 总线互联
3.3 AMBA AHB操作概括
3.4 基本传输
3.5 传输类型
3.6 突发操作
3.6.1 突发提前终止
3.7 控制信号
3.7.1 传输方向
3.7.2 传输大小
3.7.3 保护控制
3.8 地址译码
3.9 从机传输响应
3.9.1 传输完成
3.9.2 传输响应
3.9.3 双周期响应
3.9.4 错误响应
3.9.5 分块和重试
3.10 数据总线
3.10.1 HWDATA[31：0]
3.10.2 HRDATA[31：0]
3.10.3 端结构
3.11 仲裁
3.11.1 信号描述
3.11.2 请求总线访问
3.11.3 授予总线访问
3.11.4 突发提前终止
3.11.5 锁定传输
3.11.6 默认总线主机
3.12 分块传输
3.12.1 分块传输顺序
3.12.2 多重分块传输
3.12.3 预防死锁
3.12.4 分块传输的总线移交
3.13 复位
3.14 关于AHB数据总线的位宽
3.15 在宽总线上实现窄从机
3.16 在窄总线上实现宽从机
3.16.1 主机
3.17 关于AMBA AHB的组成部分
3.18 AHB总线从机
3.18.1 接口框图
3.18.2 时序图
3.18.3 时序参数
3.19 AHB总线主机
3.19.1 接口框图
3.19.2 总线主机时序
3.19.3 时序参数
3.20 AHB仲裁器
3.20.1 接口框图
3.20.2 时序图
3.20.3 时序参数
3.21 AHB译码器
3.21.1 接口框图
3.21.2 时序图
3.21.3 时序参数
第4章 AMBA ASB
4.1 关于AMBA ASB
4.1.1 基于AMBA ASB的典型微控制器
4.1.2 AMBA ASB和APB
4.2 AMBA ASB描述
4.3 ASB传输
4.3.1 非连续传输
4.3.2 连续传输
4.3.3 仅地址传输
4.4 地址译码
4.5 传输响应
4.6 多主机操作
4.6.1 仲裁器
4.6.2 总线主机移交
4.6.3 默认总线主机
4.6.4 锁定传输
4.7 复位操作
4.7.1 退出复位
4.8 ASB信号描述
4.8.1 时钟
4.8.2 复位
4.8.3 传输类型
4.8.4 地址和控制信息
4.8.5 地址总线
4.8.6 传输方向
4.8.7 传输大小
4.8.8 保护信息
4.8.9 地址和控制信号时序
4.8.10 地址和控制信号的三态使能
4.8.11 从机选择信号
4.8.12 传输响应
4.8.13 数据总线
4.8.14 仲裁信号
4.9 关于ASB AMBA的组成部分
4.10 ASB总线从机
4.10.1 接口框图
4.10.2 总线从机接口描述
4.10.3 时序图
4.10.4 时序参数
4.11 ASB总线主机
4.11.1 接口框图
4.11.2 总线主机接口描述
4.11.3 总线接口状态机
4.11.4 总线主机时序图
4.11.5 时序参数
4.12 ASB译码器
4.12.1 接口框图
4.12.2 译码器描述
4.12.3 时序图
4.12.4 时序参数
4.13 ASB仲裁器
4.13.1 接口框图
4.13.2 仲裁器描述
4.13.3 时序图
4.13.4 时序参数
第5章 AMBA APB
5.1 关于AMBA APB
5.1.1 基于AMBA的典型微控制器
5.2 APB规范
5.2.1 状态图
5.2.2 写传输
5.2.3 读传输
5.3 关于AMBA APB的组成部分
5.4 APB桥
5.4.1 接口框图
5.4.2 APB桥描述
5.4.3 时序图
5.4.4 时序参数
5.5 APB从机
5.5.1 接口框图
5.5.2 APB从机描述
5.5.3 时序图
5.5.4 时序参数
5.6 APB到AHB的接口
5.6.1 读传输
5.6.2 写传输
5.6.3 背靠背传输
5.6.4 三态数据总线的实现
5.7 APB到ASB的接口
5.7.1 写传输
5.7.2 读传输
5.8 APB D版外设到APB 2.0版外设的接口
第6章 AMBA测试方法
6.1 关于AMBA测试接口
6.2 外部接口
6.2.1 测试总线请求A
6.2.2 测试总线请求B
6.2.3 测试应答
6.2.4 测试时钟
6.2.5 测试总线
6.3 测试向量类型
6.4 测试接口控制器
6.4.1 测试传输参数
6.4.2 增量地址
6.4.3 进入测试模式
6.4.4 地址向量
6.4.5 控制向量
6.4.6 写测试向量
6.4.7 读测试向量
6.4.8 突发向量
6.4.9 改变突发的方向
6.4.10 退出测试模式
6.5 AHB测试接口控制器
6.5.1 控制向量
6.6 AMBA AHB测试序列样例
6.6.1 进入测试模式
6.6.2 写测试向量
6.6.3 读传输
6.6.4 控制向量
6.6.5 突发向量
6.6.6 读到写和写到读
6.6.7 退出测试模式
6.7 ASB测试接口控制器
6.7.1 控制向量位定义
6.8 AMBA ASB测试序列样例
6.8.1 进入测试模式
6.8.2 地址向量
6.8.3 控制向量
6.8.4 写测试向量
6.8.5 改变突发方向
6.8.6 退出测试模式
i
AMBATM 总线规范
(V2.0)
ARM
AMBA 总线规范
(V2.0)
©版权归 ARM 公司所有，保留所有权利。
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版权声明
ARM 以及 ARM 所支持的 logo，Thumb 和 StrongARM 是 ARM 有限公司注册的商标。
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ARM 网站地址
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ii
前言
这篇前言介绍了高级微控制器总线体系（Advanced Microcontroller Bus Architecture
AMBA ）规范。它由下面两个部分组成：
关于本文的介绍；
反馈。
iii
AMBA AHB
AMBA 信号
本文由下面的章节组成：
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章
这一章给出了
这一章描述了
这一章介绍了
这一章介绍了
这一章介绍了
这一章介绍了
AMBA APB
AMBA ASB
AMBA 总线概括。
AMBA 设备用到的信号。
AMBA 高级高性能总线（Advanced High-performance Bus）。
AMBA 高级系统总线（Advanced System Bus）。
AMBA 高级外设总线（Advanced Peripheral Bus）。
关于本文
本文是 AMBA 规范
适合的读者
本文用来帮助有经验的硬件或者软件工程师设计符合 AMBA 规范的模块。
文档结构
AMBA 总线简介
AMBA 测试方法
AMBA 总线中用到的测试方法。
排版惯例
以下是本文中使用的排版惯例：
type
type
文本形式高亮显示的 ARM 处理器信号，以及诸如选项名称之类的接
口元素。也可以用来强调合适的描述对象。
术语、交叉引用、引用的集合。
type 表示键盘输入的文本，比如命令、文件名或者程序名以及源代码。
type 表示一个允许的命令或者选项的缩写。带下划线的文本表示完整命令或者
选项名称的缩写。
type 表示函数或者命令的参数，这些参数可以用特定值来替代。
type 表示代码样例中程序语言的关键字。
时序图惯例
本文中包含一种或者多种时序图。下面的样例给出了时序图中的成分。时序图中发生任
何变化都有明显的标记。因此，除了特别说明之外这些元素中没有别的附加信息。
iv
时钟
高电平到低电平
暂态
高/低到高
稳定总线
高阻态总线
总线变化
高阻态到稳定总线
序图 1 时序图惯例
总线和信号中的阴影部分为未定义，所以总线和信号在阴影区域时间段时可以是任何
值。这时真实值并不重要同时也不影响正常操作。
反馈
ARM 有限公司欢迎反馈 AMBA 和 AMBA 总线规范中的信息。
对本文档的反馈
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同时也欢迎一般的建议和改进方法。
对 AMBA 总线标准的反馈
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产品名称；
对你评论的简单说明。
v
目 录
1.1
1.9
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
第 1 章 AMBA总线简介..............................................................................................1
AMBA总线概况.......................................................................................................1
1.1.1 高级高性能总线（AHB） ..............................................................................1
1.1.2 高级系统总线（ASB） ...................................................................................1
1.1.3 高级外设总线（APB） ...................................................................................1
AMBA规范的目的...................................................................................................1
基于AMBA 的典型微控制器 .................................................................................2
术语...........................................................................................................................2
AMBA AHB介绍......................................................................................................3
AMBA ASB介绍 ......................................................................................................4
AMBA APB介绍 ......................................................................................................4
为系统选择合适的总线...........................................................................................5
1.8.1 系统总线的选择...............................................................................................5
1.8.2 系统总线和外设总线.......................................................................................5
1.8.3 什么时候使用AMBA AHB/ASB或者APB .....................................................5
AMBA规范备忘.......................................................................................................5
1.9.1 工艺独立性.......................................................................................................6
1.9.2 电气特征...........................................................................................................6
1.9.3 时序规范...........................................................................................................6
第 2 章 AMBA信号......................................................................................................7
AMBA信号名称.......................................................................................................7
AHB信号前缀 ..................................................................................................7
ASB信号前缀...................................................................................................7
APB信号前缀...................................................................................................7
AMBA AHB信号列表..............................................................................................7
AMBA ASB信号列表 ..............................................................................................9
AMBA APB信号列表 ............................................................................................10
第 3 章 AMBA AHB...................................................................................................12
关于AMBA AHB....................................................................................................12
3.1.1 基于AMBA AHB的典型微控制器................................................................12
总线互联.................................................................................................................13
AMBA AHB操作概括............................................................................................14
基本传输.................................................................................................................14
传输类型.................................................................................................................17
突发操作.................................................................................................................18
3.6.1 突发提前终止.................................................................................................19
控制信号.................................................................................................................22
3.7.1 传输方向.........................................................................................................22
3.7.2 传输大小.........................................................................................................22
3.7.3 保护控制.........................................................................................................23
地址译码.................................................................................................................23
从机传输响应.........................................................................................................24
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1
2.2
2.3
2.4
3.1
3.7
3.8
3.9
vi
3.11
3.9.1 传输完成.........................................................................................................24
3.9.2 传输响应.........................................................................................................24
3.9.3 双周期响应.....................................................................................................25
3.9.4 错误响应.........................................................................................................27
3.9.5 分块和重试.....................................................................................................27
3.10 数据总线.................................................................................................................27
3.10.1 HWDATA[31：0] ...........................................................................................27
3.10.2 HRDATA[31：0] ............................................................................................28
3.10.3 端结构.............................................................................................................29
仲裁.........................................................................................................................29
3.11.1 信号描述.........................................................................................................29
3.11.2 请求总线访问.................................................................................................30
3.11.3 授予总线访问.................................................................................................30
3.11.4 突发提前终止.................................................................................................32
3.11.5 锁定传输.........................................................................................................33
3.11.6 默认总线主机.................................................................................................33
3.12 分块传输.................................................................................................................33
3.12.1 分块传输顺序.................................................................................................34
3.12.2 多重分块传输.................................................................................................34
3.12.3 预防死锁.........................................................................................................34
3.12.4 分块传输的总线移交.....................................................................................35
3.13 复位.........................................................................................................................36
3.14 关于AHB数据总线的位宽 ....................................................................................36
3.15 在宽总线上实现窄从机.........................................................................................37
3.16 在窄总线上实现宽从机.........................................................................................37
3.16.1 主机.................................................................................................................38
3.17 关于AMBA AHB的组成部分................................................................................38
AHB总线从机 ........................................................................................................38
3.18
3.18.1 接口框图.........................................................................................................38
3.18.2 时序图.............................................................................................................39
3.18.3 时序参数.........................................................................................................40
AHB总线主机 ........................................................................................................42
3.19.1 接口框图.........................................................................................................42
3.19.2 总线主机时序.................................................................................................42
3.19.3 时序参数.........................................................................................................43
AHB仲裁器 ............................................................................................................44
3.20.1 接口框图.........................................................................................................44
3.20.2 时序图.............................................................................................................45
3.20.3 时序参数.........................................................................................................46
AHB译码器 ............................................................................................................47
3.21.1 接口框图.........................................................................................................47
3.21.2 时序图.............................................................................................................48
3.21.3 时序参数.........................................................................................................48
第 4 章 AMBA ASB ...................................................................................................49
3.20
3.19
3.21
vii
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
关于AMBA ASB ....................................................................................................49
4.1.1 基于AMBA ASB的典型微控制器.................................................................49
AMBA ASB和APB.........................................................................................50
4.1.2
AMBA ASB描述 ....................................................................................................50
ASB传输.................................................................................................................51
4.3.1 非连续传输.....................................................................................................51
4.3.2 连续传输.........................................................................................................52
4.3.3 仅地址传输.....................................................................................................53
地址译码.................................................................................................................55
传输响应.................................................................................................................56
多主机操作.............................................................................................................58
4.6.1 仲裁器.............................................................................................................58
4.6.2 总线主机移交.................................................................................................59
4.6.3 默认总线主机.................................................................................................60
4.6.4 锁定传输.........................................................................................................60
复位操作.................................................................................................................60
4.7.1 退出复位.........................................................................................................60
ASB信号描述.........................................................................................................61
4.8.1 时钟.................................................................................................................61
4.8.2 复位.................................................................................................................61
4.8.3 传输类型.........................................................................................................62
4.8.4 地址和控制信息.............................................................................................63
4.8.5 地址总线.........................................................................................................63
4.8.6 传输方向.........................................................................................................63
4.8.7 传输大小.........................................................................................................63
4.8.8 保护信息.........................................................................................................64
4.8.9 地址和控制信号时序.....................................................................................64
4.8.10 地址和控制信号的三态使能.........................................................................67
4.8.11 从机选择信号.................................................................................................68
4.8.12 传输响应.........................................................................................................70
4.8.13 数据总线.........................................................................................................73
4.8.14 仲裁信号.........................................................................................................75
关于ASB AMBA的组成部分 ................................................................................76
ASB总线从机.........................................................................................................76
4.10.1 接口框图.........................................................................................................77
4.10.2 总线从机接口描述.........................................................................................77
4.10.3 时序图.............................................................................................................78
4.10.4 时序参数.........................................................................................................79
ASB总线主机.........................................................................................................80
4.11.1 接口框图.........................................................................................................80
4.11.2 总线主机接口描述.........................................................................................81
4.11.3 总线接口状态机.............................................................................................81
4.11.4 总线主机时序图.............................................................................................84
4.11.5 时序参数.........................................................................................................87
4.9
4.10
4.11
viii
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