引 言

SoC" target="_blank">SoC設計的快速發(fā)展是以IP核復用為基礎的。IP核的復用極大地提高了SoC系統(tǒng)設計的開發(fā)效率，SoC 片上總線的選擇是IP核間集成與互連的關鍵技術之一。目前片上總線的標準協(xié)議眾多，如ARM公司提出的AMBA總線、OPEN CORES組織提出的WishBone總線、IBM公司提出的CoreConnect總線等。SoC片上總線的多樣性對IP核的封裝規(guī)范提出了要求。標準的IP核封裝規(guī)范有助于提高IP核的復用甚至實現(xiàn)核的即插即用。基于提高IP核復用以及即插即用目的，OCP-IP組織提出了OCP-IP標準。

1 OCP-lP標準介紹

1．1 OCP協(xié)議

OCP(Open Core Protoco1)標準是OCP-IP組織制定的一種以提高IP核的復用及實現(xiàn)IP核的即插即用為目的的IP核標準。SoC芯片設計不再是門級的設計，而是IP核復用及其接口的設計。IP核要集成到一個SoC系統(tǒng)中，要考慮很多問題，例如：模塊間的同步，如全局執(zhí)行、數(shù)據(jù)交換的同步操作等；協(xié)議轉換匹配，不同IP核模塊間可能使用不同的協(xié)議，這樣必須考慮協(xié)議轉換的問題。這些問題給IP復用帶來了一定的難度，并使SoC芯片的time-to-market (上市時間)延長。為解決這些問題，一些大公司提出了自己的總線接口標準，如ARM的AMBA總線、IBM的CoreConnect總線、Altera的 Avalon總線等。因為核的多樣性，使用完全相同的總線接口是不現(xiàn)實的。這就意味著，如果總線A上的一個IP核要移植到另一系統(tǒng)的總線B上，就需要更改此IP的接口以及數(shù)據(jù)交換的方式。如果設計者不了解總線B的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，這樣就對SoC系統(tǒng)的開發(fā)帶來一系列困難。OCP-IP正是針對這些問題提出的。OCP協(xié)議是免費的，獨立于具體的總線。它將軟件中的分層概念應用到IP核接口，提供一種具有通用結構定義、可擴展的接口協(xié)議，能完全滿足IP內(nèi)核通信機制的所有要求，方便了IP核與系統(tǒng)的集成。

OCP協(xié)議使IP核的功能與系統(tǒng)的接口無關，設計人員不需要了解IP核的功能也能利用它進行系統(tǒng)設計。OCP接口允許設計者根據(jù)不同的目的配置接口，包括接口的數(shù)據(jù)寬度、交換的握手協(xié)議等，并且在SoC設計中可以裁剪核的功能，降低設計復雜性，減小面積，同時滿足SoC的要求；OCP接口還保持核在集成到系統(tǒng)的過程中完全不被改變(即在總線寬度、總線頻率或電氣負載有變化時核保持不變)。使用OCP接口的設計可以交付即插即用的模塊，同時支持核的開發(fā)與系統(tǒng)設計并行，節(jié)省設計時間。

OCP采用套接口(socket)的方法實現(xiàn)IP核的即插即用，如圖1所示。Target Bus A表示總線A，Target Bus B表示總線B。不論總線A或者總線B是哪一類總線協(xié)議，只要總線上提供了OCP的接口，那么符合OCP協(xié)議的IP核就可以隨意集成到任意總線上去，不需要重新設計IP核的接口。
 

1．2 OCP通信方式

OCP協(xié)議定義了兩個通信實體問點到點的接口。其中一個實體作為通信的主體(Master)，另一個作為從體(Slave)。只有Master可以發(fā)命令，Slave響應Master的命令，接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。封裝接口模塊必須擔當每個連接實體的對應端，當連接實體是Master時，封裝接口模塊就作為對應的Slave；當連接實體是Slave時，封裝接口模塊作Master。

OCP的系統(tǒng)架構如圖2所示。圖中有3個IP核，其中左邊標有主控的IP核是通信的發(fā)起方或者主控方，稱為Master；最右邊標有目標的是通信的目標對象，稱為Slave；中間的IP核既可作為Master又可作Slave；下面的框代表OCP-IP封裝接口模塊；從Master出來并進入Slave的箭頭表示OCP請求命令，從Slave出來并進入Master的箭頭表示OCP的響應。2個IP核通過接口通信的過程是：功能為Master的IP核發(fā)出請求命令給對應的Slave端(總線封裝接口模塊)；封裝接口模塊將請求命令轉換成對應的總線命令傳送給接收方的總線封裝模塊；接收方的總線封裝模塊再作為Master，把對應的內(nèi)部總線傳輸轉換成標準的OCP命令傳送給目標IP核，目標IP核接收到命令并響應命令和返回讀寫的數(shù)據(jù)。

2 基于AMBA總線的OCP接口設計

AMBA(Advaneed Microcontroller Bus Architecture)總線規(guī)范是ARM公司設計的一種用于高性能嵌入式系統(tǒng)的總線標準。AMBA總線規(guī)范是開放標準，通過ARM公司的授權就可以免費獲得。它獨立于處理器和制造工藝技術，增強了各種應用中的外設和系統(tǒng)IP核單元的可重用性。2．O版AMBA標準定義了3組總線：AHB(AM-BA高性能總線)、ASB(AMBA系統(tǒng)總線)、和APB(AM-BA外設總線)。AHB總線應用于要求高速度高帶寬的系統(tǒng)。本文以AHB總線為例，說明OCP -IP如何集成到SoC系統(tǒng)總線上。AMBA總線基本傳輸時序如圖3所示。HCLK表示AMBA系統(tǒng)時鐘，HADDR[31：0]表示32位地址總線， HWDATA[31：O]表示32位寫操作時的數(shù)據(jù)總線，HREADY是AMBA總線的讀寫狀態(tài)信號(狀態(tài)為低電平時，表示一次讀寫操作完成)， HRDATA[31：0]表示讀操作時的數(shù)據(jù)總線。