如何理解AHB_slave中的hready和hready_out以及hready_in

1.前言

相信很多朋友對AMBA都比較熟悉了，對AHB總線也不陌生，在AHB總線中，hready這個信號是最難理解，最容易搞錯，也是系統(tǒng)調試的過程中出問題最多的地方之一，同時也是很多面試官最喜歡問的知識點之一。本文做一個梳理，幫助大家徹底理解這個知識點。

2.理解一下hready和hready_out的含義

我們先看一個簡單的場景，就是系統(tǒng)中只有一個AHB Slave的場景。

下圖是AHB2協(xié)議中的一張截圖，其中hready作為Slave發(fā)給Master的握手信號，它表明AHB總線上該筆傳輸?shù)耐瓿?。AHB Slave的HREADY信號是Slave“延長”AHB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)階段的指示。如果Slave不能立即響應，通常會發(fā)生這種情況，因此該Slave將HREADY信號拉低，以通知Master延長數(shù)據(jù)階段，以便Slave有足夠的時間響應。這種場景比較簡單，根本不需要hready_in信號，我就不仔細分析了，相信大家都能看懂。

寫到這里，補充一下，AHB2協(xié)議里只有hready的叫法，并沒有hready_out這一說法的，到AHB3和AHB5協(xié)議里就有了hready_out的叫法。但協(xié)議原文中都沒有hready_in的稱呼，hready_in只是工程項目中比較形象、比較好溝通的一種稱呼。這種稱呼很流行，甚至很多ip廠商也這么給信號命名。大家對照理解，不要搞混了。下圖中的hready就是通常所說的hready_out。到這里，相信你已經(jīng)理解了hready和hready_out的含義。

3.為什么AHB_slave還會有hready_in信號

下面讓我們看一個復雜的場景，就是系統(tǒng)中有多個AHB Slave，那么當發(fā)生流水操作(pipeline)的時候應該怎么處理呢？關于這個問題，AHB5協(xié)議中給出了一個經(jīng)典的方案，參見下方截圖。每個Slave的HREADYOUT都“與”在一起，以給出系統(tǒng)范圍的HREADY信號，該信號再作為輸入反饋給每個Slave。這意味著每個Slave將具有2個HREADY信號: HREADY_in(系統(tǒng)范圍的HREADY信號)和HREADY_out。因此，如果任何Slave將HREADYOUT設為低，則hready_in將變?yōu)榈碗娖健Ｒ虼嗣總€Slave都等該hready_in變?yōu)楦唠娖?，然后才能做出響應。每個Slave的HREADYOUT用來擴展數(shù)據(jù)階段，并且每個Slave必須有hready_in，以便知道系統(tǒng)上是否有任何其他Slave正在請求數(shù)據(jù)階段擴展。如果任何Slave的hready_in為低電平，則該Slave必須等待其hready_in變?yōu)楦唠娖?，然后才能響應任何AHB請求。因此每個Slave都有兩個hready信號，一個hready_in信號，一個hready_out信號。建議每個Slave的HREADY信號默認值設為“1”。 感謝關注微信公眾號《芯片驗證日記》

4.hready_in作用示例

即便是pipeline操作，如果AHB連續(xù)對同一個Slave進行突發(fā)讀寫，hready_in的作用也體現(xiàn)不出來，只有下邊的情況才能體現(xiàn)hready_in的作用：

①AHB流水操作；②AHB連續(xù)訪問，并且是跨多個Slave訪問；③Slave存在反壓。如下圖所示:

AHB master第二次訪問S0時，S0出現(xiàn)反壓，但此時訪問S1的addr phase已經(jīng)出現(xiàn)，且此時S1處于ready狀態(tài)（hready_out_s1=1），但由于此時訪問S0的data_phase未結束，S0通過hready_out_s0反壓hready_in_s1，因此即便S1處于ready狀態(tài)也必須hold住。因此在設計AHB slave時，必須hready_out和hready_in同時為高，當次訪問才能完成。感謝關注微信公眾號《芯片驗證日記》

審核編輯 黃昊宇