Wishbone總線產(chǎn)生、發(fā)展
市場(chǎng)是推動(dòng)技術(shù)前進(jìn)的主要?jiǎng)恿?，人們?duì)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(jí)和創(chuàng)新。反映在IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域，人們開(kāi)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(jì)的26％；預(yù)測(cè)，到2010年市場(chǎng)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(jì)及充分利用前人開(kāi)發(fā)的IP核等。傳統(tǒng)的IP核設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到可重用設(shè)計(jì)方法，因此在SoC中要將這些由不同廠家開(kāi)發(fā)的IP核集成到一個(gè)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(gè)或以上的IP核信號(hào)互聯(lián)起來(lái)。Silicore公司開(kāi)發(fā)的Wishbone總線能有效的將各種需要的IP核整合起來(lái)，使他們之間可以無(wú)障礙的通信。而且Wishbone的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易行，能夠適應(yīng)各種類(lèi)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(jí)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(jì)思想
片上總線設(shè)計(jì)遵循簡(jiǎn)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(gè)不同IP模塊連接起來(lái)。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(shí)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(qǐng)求，然后通過(guò)一個(gè)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(gè)互連網(wǎng)絡(luò)我們稱(chēng)之為INTERCON，它使得主端順利訪問(wèn)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(lèi)似電信領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)“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(hào)碼通過(guò)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€(gè)小交換系統(tǒng)：如果電話連接是另一個(gè)國(guó)家的，那么云朵代表的是光纖和衛(wèi)星組成的一個(gè)傳輸系統(tǒng)。也就是說(shuō)，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(lèi)似電話機(jī)，1NTERCON類(lèi)似電話網(wǎng)絡(luò)“云朵”，各終端之間訪問(wèn)通過(guò)INTERCON，再根據(jù)不同的情況采用不同的互連方式。Wishbone將它稱(chēng)為可變互連網(wǎng)絡(luò)?？勺兓ミB網(wǎng)絡(luò)的連接形式有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，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(lái)
根據(jù)美國(guó)韋伯斯特(Webster，1758—1843，美國(guó)詞典編輯家)詞典，WISHBONE是指大多數(shù)鳥(niǎo)類(lèi)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(gè)能夠反映雙向總線這一特點(diǎn)的名字。這些總線是由多路選擇器和三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)的，它們的形狀類(lèi)似Y，和鎖骨(WISHBONE)相似，所以后來(lái)被稱(chēng)為WISHBONE總線。這個(gè)名字是由Wade Peterson，一名Silicore公司的工程師，在當(dāng)年美國(guó)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(diǎn)為同時(shí)適用于于軟核、固核和硬核設(shè)計(jì)；對(duì)開(kāi)發(fā)工具和目標(biāo)硬件沒(méi)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(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)；支持結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法學(xué)，以提高大團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)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(gè)主設(shè)備同時(shí)需要進(jìn)行總線操作時(shí)，由仲裁器決定當(dāng)前哪個(gè)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(lái)，Wishbone總線規(guī)范的特點(diǎn)還包括：
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/330221.htm1.支持點(diǎn)到點(diǎn)、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(jí)(Lightweight)"規(guī)范，它實(shí)際上更加側(cè)重于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(jiǎn)單緊湊，接口需要的互聯(lián)邏輯非常少（見(jiàn)本章后續(xù)的例子），這是Wishbone的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。熟悉AMBA總線的讀者在讀完本章后就能夠理Wishbone比AMBA總線簡(jiǎn)單的多，但是兩者各有個(gè)的優(yōu)勢(shì)。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(jì)時(shí)器等。外設(shè)總線與系統(tǒng)總線通過(guò)總線橋接器相連。在實(shí)際系統(tǒng)中，處理器、系統(tǒng)總線、外設(shè)總線間的時(shí)鐘頻率的典型比值之一是4:2:1，因此整個(gè)系統(tǒng)的功耗被有效降低。另外一個(gè)好處是通過(guò)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(shí)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(wú)論是高速設(shè)備還是低速設(shè)備。與Wishbone總線相比，AMBA的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。但是實(shí)際上，Wishbone總線也設(shè)計(jì)為類(lèi)似AMBA總線的架構(gòu)，但此時(shí)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：?jiǎn)未巫x/寫(xiě)操作、塊讀/寫(xiě)操作，讀改寫(xiě)（RMW，Read-Modify-Write，細(xì)節(jié)見(jiàn)后文）操作。最快情況下一個(gè)時(shí)鐘周期可完成一次操作，操作的結(jié)束方式包括：成功、錯(cuò)誤和重試(Retry)。一個(gè)總線周期完成一次操作，一次操作可以是單次讀/寫(xiě)操作、塊讀/寫(xiě)操作或者讀改寫(xiě)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(chēng)為總線周期結(jié)束方式，兩者說(shuō)法在后文將視情況使用。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(xiě)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。
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(diǎn)本書(shū)將通過(guò)實(shí)例說(shuō)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(yàn)，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(lèi)型等。Wishbone規(guī)范只定義標(biāo)簽的時(shí)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(jì)，包括復(fù)位方式。但是實(shí)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(kāi)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(gè)核心特點(diǎn)是：（1）是輕量級(jí)規(guī)范，因此接口更加簡(jiǎn)單緊湊；（2）支持支持用戶定義的標(biāo)簽。
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