信號分類

SYSCON模塊信號

MASTER和SLAVE的共有信號

MASTER端信號

SLAVE端信號

圖1Wishbone總線規(guī)范中使用的主要信號（一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)互聯(lián)的例子）

在圖1中，主設(shè)備具有遵守Wishbone規(guī)范的主設(shè)備接口，從設(shè)備具有遵守Wishbone規(guī)范的從設(shè)備接口，INTERCON模塊將主設(shè)備和從設(shè)備的對應(yīng)數(shù)據(jù)、地址和控制線連接起來，SYSCON模塊提供時(shí)鐘和復(fù)位信號，這兩個(gè)信號被送入主設(shè)備和從設(shè)備。圖1給出了Wishbone接口的常見信號，這些信號有些是必須的，有些是可選的。這些信號的基本功能描述如下：

CLK_O/CLK_I：時(shí)鐘信號。時(shí)鐘信號由SYSCON模塊產(chǎn)生，并送入各個(gè)主設(shè)備和從設(shè)備。SYSCON通常內(nèi)部存在一個(gè)鎖相環(huán)，將來源于芯片外的晶體振蕩器或者時(shí)鐘輸入信號整形、分頻或者倍頻為芯片內(nèi)所需要的時(shí)鐘信號。所有Wishbone信號都同步到時(shí)鐘信號上，包括復(fù)位信號。

RST_O/RST_I：同步復(fù)位信號，高電平有效。復(fù)位信號由SYSCON模塊產(chǎn)生，并送入各主設(shè)備及從設(shè)備。

DAT_O()/DAT_I()：主設(shè)備和從設(shè)備的之間的數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)可以由主設(shè)備傳送給從設(shè)備，也可以由從設(shè)備傳送給主設(shè)備。一對主設(shè)備和從設(shè)備之間最多存在兩條數(shù)據(jù)總線，一條用于主設(shè)備向從設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，另外一條用于從設(shè)備向主設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)。Wishbone規(guī)定數(shù)據(jù)總線的最大寬度為64位，這一規(guī)定實(shí)際上是考慮到目前商用處理器的最大位數(shù)為64，實(shí)際上數(shù)據(jù)總線的寬度可以是任意值。就筆者看來，在64位處理器以后，處理器將向多核方向發(fā)展，總線將向高速串行方向發(fā)展。

ADR_O(n…m)/ADR_I(n…m)：地址信號，主設(shè)備輸出地址到從設(shè)備。n取決于IP核的地址寬度，m取決于數(shù)據(jù)總線DAT_O()/DAT_I()的寬度和粒度。數(shù)據(jù)總線的粒度指的是數(shù)據(jù)總線能夠一次傳送的最小比特?cái)?shù)，很多處理器如ARM的數(shù)據(jù)總線的粒度為1個(gè)字節(jié)，但是也有一些處理器如CEVATeakLiteDSP的數(shù)據(jù)總線粒度為2個(gè)字節(jié)。一個(gè)位寬為32比特、粒度為1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)總線的地址信號應(yīng)定義為ADR_O(n…2)/ADR_I(n…2)。在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，具體哪些字節(jié)有效通過SEL_O()/SEL_I()信號（見下文）控制。

TGD_O/TGD_I()、TGA_O()/TGA_I()：TGD_O/TGD_I()為數(shù)據(jù)標(biāo)簽，具體講是附加于在數(shù)據(jù)總線DAT_O()/DAT_I()的標(biāo)簽，該標(biāo)簽可以用于傳送關(guān)于數(shù)據(jù)總線的額外信息如奇偶校驗(yàn)信息、時(shí)間戳信息等。TGA_O/TGA_I()為地址標(biāo)簽，具體講是附加于在地址總線ADR_O()/ADR_I()的標(biāo)簽，該標(biāo)簽可以用于傳送關(guān)于地址總線的額外信息如地址總線奇偶校驗(yàn)信息、存儲器保護(hù)信息等。Wishbone只規(guī)定了TGD_O/TGD_I和TGA_O()/TGA_I()的接口時(shí)序，用戶可以定義TGD_O/TGD_I的具體含義。

TGC_O/TGC_I()：TGC_O/TGC_I()為總線周期標(biāo)簽，該標(biāo)簽可以用于傳送關(guān)于當(dāng)前總線周期所進(jìn)行操作的描述如操作類型（包括單次操作、塊操作、RMW操作）、中斷應(yīng)答類型、緩存操作類型等。類似的，Wishbone只規(guī)定了TGC_O/TGC_I()的接口時(shí)序，用戶可以定義TGD_O/TGD_I的具體含義。

ACK_O/ACK_I、ERR_O/ERR_I、RTY_O/RTY_I：主從設(shè)備間的操作結(jié)束方式信號。ACK表示成功，ERR表示錯(cuò)誤，RTY表示重試(Retry)。操作總是在某一總線周期內(nèi)完成的，因此操作結(jié)束方式也稱為總線周期結(jié)束方式。成功是操作的正常結(jié)束方式，錯(cuò)誤表示操作失敗，造成失敗的原因可能是地址或者數(shù)據(jù)校驗(yàn)錯(cuò)誤，寫操作或者讀操作不支持等。重試表示從設(shè)備當(dāng)前忙，不能及時(shí)處理該操作，該操作可以稍后重新發(fā)起。接收到操作失敗或者重試后，主設(shè)備如何響應(yīng)取決于主設(shè)備的設(shè)計(jì)者。

SEL_O()/SEL_I()：有效數(shù)據(jù)總線選擇信號，標(biāo)識當(dāng)前操作中數(shù)據(jù)總線上哪些比特是有效的，以總線粒度為單位。SEL_O()/SEL_I()的寬度為數(shù)據(jù)總線寬度除以數(shù)據(jù)總線粒度。比如一個(gè)具有32位寬、粒度為1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)總線的選擇信號應(yīng)定義為SEL_O(3:0)/SEL_I(3:0)，SEL(4’b1001)代表當(dāng)前操作中數(shù)據(jù)總線的最高和最低字節(jié)有效。

CYC_O/CYC_I、LOCK_O/LOCK_I、GNT_O()/GNT_I：總線周期信號CYC_O/CYC_I有效代表一個(gè)主設(shè)備請求總線使用權(quán)或者正在占有總線，但是不一定正在進(jìn)行總線操作（是否正在進(jìn)行總線操作取決于選通信號STB_O/STB_I是否有效）。只有該信號有效，Wishbone主設(shè)備和從設(shè)備接口的其它信號才有意義。CYC_O/CYC_I信號在一次總線操作過程中必須持續(xù)有效，比如一次塊讀操作可能需要多個(gè)時(shí)鐘周期，CYC_O/CYC_I信號必須保持持續(xù)有效。實(shí)際上，該信號的實(shí)際作用等同于其他總線標(biāo)準(zhǔn)中的仲裁申請信號。當(dāng)存在多個(gè)主設(shè)備時(shí)，它們可能希望同時(shí)進(jìn)行總線操作，主設(shè)備通過仲裁申請信號向仲裁器申請總線占有權(quán)，仲裁器通過一定的仲裁優(yōu)先級邏輯向其中一個(gè)選定的主設(shè)備發(fā)送總線允許信號GNT_O()/GNT_I，表示該主設(shè)備可以占用總線。GNT_O()是仲裁器輸出的允許信號，一般有多個(gè)；而對于一個(gè)主設(shè)備，其允許信號輸入GNT_I卻只有一個(gè)。一次總線操作可能需要多個(gè)時(shí)鐘周期，比如一次塊操作。在操作過程中，仲裁器可能會提前將總線占用權(quán)收回并分配給其他主設(shè)備從而打斷當(dāng)前主設(shè)備的操作，LOCK_O/LOCK_I有效代表本次總線操作是不可打斷的。仲裁器收到LOCK_I信號，就不會提前收回總線使用權(quán)。圖1中只有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備，因此沒畫出仲裁器模塊，該模塊可以視為是INTERCON的一部分，見本章最后給出的例子。

STB_O/STB_I：選通信號。選通有效代表主設(shè)備發(fā)起一次總線操作。只有選通信號有效（此時(shí)CYC_O/CYC_I也必須為高），ADR_O/ADR_I()、DAT_O()/DAT_I()、SEL_O()/SEL_I()才有意義。在Wishbone總線規(guī)范中，CYC_O/CYC_I是最高層的控制信號，只有該信號有效，STB_O/STB_I信號才有意義。一個(gè)信號有意義是指該信號的當(dāng)前值是需要主設(shè)備或者從設(shè)備解釋的，0為無效，1為有效，而一個(gè)信號沒有意義是指該信號的當(dāng)前值主設(shè)備和從設(shè)備不必關(guān)心，是0還是1都無效。

WE_O/WE_I：寫使能信號，代表當(dāng)前周期中進(jìn)行的操作是寫操作還是讀操作。1代表寫，0代表讀。