Wishbone總線產(chǎn)生、發(fā)展
市場是推動技術(shù)前進(jìn)的主要動力，人們對各種電子產(chǎn)品不斷的更新，更好，更完美的追求刺激了技術(shù)的不斷升級和創(chuàng)新。反映在IC設(shè)計領(lǐng)域，人們開始追求芯片的系統(tǒng)化，單一化，整體化，突出強(qiáng)調(diào)從宏觀上提高芯片上的性能。SoC正是在這樣的環(huán)境下孕育而生，并獲得了快速的發(fā)展。調(diào)查，2004年SoC芯片占芯片設(shè)計的26％；預(yù)測，到2010年市場上90％的芯片是SOC芯片。Wishbone總線也是順應(yīng)了芯片技術(shù)的發(fā)展，提出的一種片上總線系統(tǒng)方案。該方案有助于SoC芯片的整合，加快芯片設(shè)計及充分利用前人開發(fā)的IP核等。傳統(tǒng)的IP核設(shè)計沒有考慮到可重用設(shè)計方法，因此在SoC中要將這些由不同廠家開發(fā)的IP核集成到一個芯片中不是一件很容易的事。首先遇到的是如何有效，可靠的把兩個或以上的IP核信號互聯(lián)起來。Silicore公司開發(fā)的Wishbone總線能有效的將各種需要的IP核整合起來，使他們之間可以無障礙的通信。而且Wishbone的設(shè)計簡單、易行，能夠適應(yīng)各種類型IP(軟核，固核，硬核)。
1999年6月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線標(biāo)準(zhǔn)A版，即初級版：
1999年7月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線標(biāo)準(zhǔn)A．1版；
2001年1月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線標(biāo)準(zhǔn)B版；
2001年1月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線標(biāo)準(zhǔn)B．1版；
2002年1月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線標(biāo)準(zhǔn)B．2版：
2002年9月，Silicore公司發(fā)布Wishbone總線標(biāo)準(zhǔn)B．3版。Wishbone總線設(shè)計思想
片上總線設(shè)計遵循簡單，靈活和可移植性。這樣能夠在不增加復(fù)雜度的情況下將各個不同IP模塊連接起來。Wishbone就是這樣的一種總線，它能夠有效的幫助系統(tǒng)工程師標(biāo)準(zhǔn)化IP模塊的接口，實現(xiàn)SOC。Wishbone是采用主端(MASTER)和從端(S“wE)的架構(gòu)。主端模塊發(fā)出數(shù)據(jù)傳送請求，然后通過一個互連網(wǎng)絡(luò)和從端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如圖3一l所示。這個互連網(wǎng)絡(luò)我們稱之為INTERCON，它使得主端順利訪問從端。圖1中圓圈部分是INTERCON，起到連接主端和從端的作用。它的作用類似電信領(lǐng)域的術(shù)語“云朵”。在電信領(lǐng)域，電話系統(tǒng)被模擬成云朵，它代表電話交換和傳輸系統(tǒng)。電話機(jī)根據(jù)電話號碼通過云朵和另一端建立連接。如果電話連接的是同一幢大樓的另一電話，那么云朵代表的是當(dāng)?shù)氐囊粋€小交換系統(tǒng)：如果電話連接是另一個國家的，那么云朵代表的是光纖和衛(wèi)星組成的一個傳輸系統(tǒng)。也就是說，不同地域的主端和從端相連，使用不同的連接方式。Wishbone總線與此相同，終端類似電話機(jī)，1NTERCON類似電話網(wǎng)絡(luò)“云朵”，各終端之間訪問通過INTERCON，再根據(jù)不同的情況采用不同的互連方式。Wishbone將它稱為可變互連網(wǎng)絡(luò)?？勺兓ミB網(wǎng)絡(luò)的連接形式有點對點，數(shù)據(jù)流，共享總線和交叉總線。
圖 1 Wishbone系統(tǒng)架構(gòu)
Wishbone名字的由來
根據(jù)美國韋伯斯特(Webster，1758—1843，美國詞典編輯家)詞典，WISHBONE是指大多數(shù)鳥類胸骨前的一塊叉狀型的鎖骨。在名字定義初期，Silicore公司設(shè)想找一個能夠反映雙向總線這一特點的名字。這些總線是由多路選擇器和三態(tài)門實現(xiàn)的，它們的形狀類似Y，和鎖骨(WISHBONE)相似，所以后來被稱為WISHBONE總線。這個名字是由Wade Peterson，一名Silicore公司的工程師，在當(dāng)年美國感恩節(jié)上提出的。Wishbone總線的主要特征
一般總線規(guī)范的共同特點為同時適用于于軟核、固核和硬核設(shè)計；對開發(fā)工具和目標(biāo)硬件沒有特殊要求，并且?guī)缀跫嫒菀延械乃芯C合工具；可以用多種硬件描述語言來實現(xiàn)；支持結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法學(xué)，以提高大團(tuán)隊的設(shè)計效率；靈活的數(shù)據(jù)和地址總線寬度，支持大端和小端操作；支持主從設(shè)備接口，支持多主設(shè)備，這是片上共享總線通信所必須的，多個主設(shè)備同時需要進(jìn)行總線操作時，由仲裁器決定當(dāng)前哪個主設(shè)備可以使用總線，仲裁邏輯用戶可以自行定義。此外，在作者看來，Wishbone總線規(guī)范的特點還包括：
本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/201612/330221.htm1.支持點到點、共享總線、十字交叉（Crossbar）和基于交換結(jié)構(gòu)（Switchfabric）的互聯(lián)。Wishbone總線規(guī)范是"輕量級(Lightweight)"規(guī)范，它實際上更加側(cè)重于點對點互聯(lián)以及復(fù)雜度不高的共享總線片上系統(tǒng)互聯(lián)。因此，與其他總線規(guī)范相比，Wishbone的接口更加簡單緊湊，接口需要的互聯(lián)邏輯非常少（見本章后續(xù)的例子），這是Wishbone的一個重要優(yōu)勢。熟悉AMBA總線的讀者在讀完本章后就能夠理Wishbone比AMBA總線簡單的多，但是兩者各有個的優(yōu)勢。AMBA將所有的外設(shè)分為高速設(shè)備和低速設(shè)備，高速設(shè)備連接到系統(tǒng)總線，通常通信的數(shù)據(jù)量也較大，如SDRAM控制器、NANDFlash控制器、LCD控制器，低速設(shè)備連接外設(shè)總線，通常通信數(shù)據(jù)量小，如通用串口、計時器等。外設(shè)總線與系統(tǒng)總線通過總線橋接器相連。在實際系統(tǒng)中，處理器、系統(tǒng)總線、外設(shè)總線間的時鐘頻率的典型比值之一是4:2:1，因此整個系統(tǒng)的功耗被有效降低。另外一個好處是通過在總線橋接器中添加DMA引擎，系統(tǒng)總線和外設(shè)總線可以實現(xiàn)速率解耦。而依照Wishbone規(guī)范，Wishbone總線上所有設(shè)備都要連接到同一總線，無論是高速設(shè)備還是低速設(shè)備。與Wishbone總線相比，AMBA的缺點是設(shè)計較為復(fù)雜。但是實際上，Wishbone總線也設(shè)計為類似AMBA總線的架構(gòu)，但此時系統(tǒng)為雙Wishbone總線架構(gòu)。
2.支持典型的數(shù)據(jù)操作，包括：單次讀/寫操作、塊讀/寫操作，讀改寫（RMW，Read-Modify-Write，細(xì)節(jié)見后文）操作。最快情況下一個時鐘周期可完成一次操作，操作的結(jié)束方式包括：成功、錯誤和重試(Retry)。一個總線周期完成一次操作，一次操作可以是單次讀/寫操作、塊讀/寫操作或者讀改寫操作。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，兩者說法在后文將視情況使用。成功是操作的正常結(jié)束方式，錯誤表示操作失敗，造成失敗的原因可能是地址或者數(shù)據(jù)校驗錯誤，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)計者。
3.允許從設(shè)備進(jìn)行部分地址解碼，有利于減少了冗余地址譯碼邏輯，提高地址譯碼速度。這一點本書將通過實例說明。
4.支持用戶定義的標(biāo)簽。這些標(biāo)簽可以用于為地址、數(shù)據(jù)總線提供額外的信息如奇偶校驗，為總線周期提供額外的信息如中斷向量、緩存控制操作的類型等。Wishbone規(guī)范只定義標(biāo)簽的時序，而標(biāo)簽的具體含義用戶可自行定義。支持用戶定義的標(biāo)簽是Wishbone規(guī)范區(qū)別與其他片上總線規(guī)范的重要特征之一。
5.全同步化設(shè)計，包括復(fù)位方式。但是實際上復(fù)位方式采用同步還是異步并不影響IP的互聯(lián)互通，因此兼容Wishbone規(guī)范的IP完全可以采用異步方式，http://www.opencores.org上面的很多兼容Wishbone規(guī)范的開源IP采用的就是異步復(fù)位。
總結(jié)以上內(nèi)容，Wishbone總線規(guī)范區(qū)別于其他總線規(guī)范的兩個核心特點是：（1）是輕量級規(guī)范，因此接口更加簡單緊湊；（2）支持支持用戶定義的標(biāo)簽。
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