解读AMBA-ATB spec
2016-09-17 09:58阅读：
ATB(Advanced Trace
Bus)共有两个版本，其中v1.0作为AMBA3的一部分，于2006年发布的，而v1.1则是2012年随着AMBA4发布的。ATB规范新增了数据（主要针对trace
data）不可知的接口，以便在跟踪系统中根据 AMBA 规范跟踪数据。
ATB组件
在一个ATB的系统中，通常会有多个master和多个slave,
而ATB使用的是1：1通信方式，因此需要funnel和replicator, 下图给出了ATB系统的结构。
ATB
relationships
在该系统中，xTM和HTM相当于master,
用于采集数据，ETB和TPIU相当于slave，接收数据。那么funnel则是仲裁器，它从多个master中选择一路数据送给replicator，而replicator则又将这一路数据复制多份分别给不同的slave。ATB只规定了其通信的协议，没有具体规定funnel和replicator的具体实现方式，因此需要用语根据需要实现。
另外，上面的介绍只是从master向slave信号，那么从slave向master的信号貌似用上面的方法又解释不通。以atready为例，ETB和TPIU均会输出atready信号，则replicato的输入端是两个atready，输出端是一个atready，那么replicator该怎样处理呢？这个处理
方法也是用户控制的，如可选择一路输出，也可进行&/|
等运算后输出，对于该方向的信号，replicator相当于承担了funnel的功能，而funnel相当于承担了replicator的功能。
ATB信号描述
ATB总线的信号线分为全局信号、数据信号、控制信号以及同步请求信号。
全局信号有ATCLK, ATCLKEN, ATRESETn，其相对于master和slave均为输入：
Global signals
Note: ATRESETn信号可以拉低时可以是异步的，但是必须是同步释放。
数据信号master向slave待发送的数据：
Data signals
控制信号分为data flow模式的控制信号和flush操作的控制信号，其中前缀为AT代表data
flow方式，前缀是AF代表flush操作方式：
control signals for data
flow
control signals for
flush
另外，ATBv1.1新增加了一个同步请求信号：
Synchronization request
signals
表中的Clamp value指的是当master/slave被disable或power
down时，信号线应表现出的数值。设置该值的目的是为了不影响其它的组件工作。如，当一个系统中有多个master和slave时，其中一个power
down，其总线上设置成clamp value，不会影响其它的master或者slave工作。
ATBYTES和ATDATA中的位宽满足如下关系：
m = log2(n+1) - 4
之所以设置了ATBYTES，是因为并非master端发出的所有ATDATA上的数据，都是slave端想要的，这样增加ATBYTES，master可以告诉slave有多少bytes是有效数据。
ATB信号连接
ATB connection
Flow 操作
flow操作是根据atvalid和atready信号提供的handshake进行数据传递，那么根据spec，flow操作必须遵循以下规则：
1、必须等到atresetn信号为高时，atvalid才能拉高。
2、当atvalid为低时，这时master不会查看atready信号，即：此时atready是高或低均不care。
3、当master端拉高atvalid信号，而atready信号仍为低时，master端的输出信号atvalid, atid,
atdata, atbytes必须保持不变，直到atready为高后，才可以改变。
4、当atvalid和atready均为高时，完成一次Flow操作，slave会接收master发出的atid,
atbytes以及atdata的有效数据位。
下面给出一个flow操作的例子：
flow control
signaling
T0: master拉高atvalid, 并更新atdata, atbytes, atid。
T1:
slave检测到bus上的数据，但是，此时slave还未准备好接收数据，因此atready为低，不进行数据传输，master必须保持其输出信号不变。
T2/T3: slave接收数据A/B。
T4: master拉低atvalid，不再care atready信号。
Flush操作
Flow操作是master主动发起，slave被动接收数据，那么slave可不可以主动发起向master要数据呢？ATB提供了Flush操作，slave端通过拉高afvalid信号，通知master端向其发送数据，而mater使用afready进行应答，告诉slave是否完成了该笔flush操作。
通常，Trace source可看成ATB的master,
mater则会包含用于存储数据的buffer，而对于某些系统，也可能没有buffer，则flush操作分为with
buffer和without buffer两种。
flush操作结构
同样，flush操作也必须遵循一定的规则：
1、当slave拉高afvalid信号，afvalid必须保持High，直到afready为高，即该笔flush操作结束。
2、当slave拉高afvalid请求flush操作时，此时master应立即响应地flush操作，但并不一定意味着，master必须在下一个时钟上升沿立即拉高atvalid信号，也可以delay多个cycles。
3、当master拉高atready后，并不意味着mater中的buffer是空的，master只是将slave请求时，buffer中的数据发给slave。（如，master向slave发送数据的同时，也在接收数据，当flush操作结束后，master的buffer中保留了slave请求后，master接收到的数据）
4、当afready为高时，afvalid必须在下一个cycle拉低。
Q:
当slave端拉高afvalid信号，请求数据时，若此时master中的buffer为空，该怎么操作呢？
A:
针对该类情况，spec没有明确规定该怎样操作，分析如下：此时buffer为空，master一定不能发送数据，但是master又必须要响应，因此master必须保持atvalid为低，并且拉高afready。
针对以上规则，给出下面flush操作的例子：
Flush
signaling
T0: slave拉高afvalid，发起flush操作。
T1: master检测到afvalid被拉高，响应flush操作（拉高atvalid准备传数据）。
T2: flush A
T3: atready为低，master保持信号不变，等待atready拉高。
T4/T5: flush B/C
T6:
afready为高，flush操作完成。但是，此时atvalid和atready均为高，因此master也会把D发给slave，即flow的操作方式。
T7: flow操作，master向发送数据E。
在上面的操作中，当afvalid为低时，slave不会care
afready信号。若master端buffer的大小为1，也叫without
buffer的情况，那么，afready信号完全由atvalid和afready信号控制了，只要两个信号为高，说明flush操作已经完成，afready就会在下一个cycle拉高。因此，针对without
buffer的情况，afready有如下的控制算法。
AFREADY control
algorithm
ATBv1.1新增功能
ATCLKEN
ATBv1.1增加了atclk的使能信号atclken。
Trigger操作
master可以向slave发起一个trigger，可以通过该方式告诉slave，master端可能会有某些重大事情（如：将会shut
down）发生，以便让slave做好准备。若atid为0x10的master执行trigger操作，可分为如下3步：
1、master将其atid该为0x7d
2、master向slave发送数据，atid为0x7d,
atdata为0x10（该master最初的atid），atbytes为0x00。
3、slave接收到atid为0x7d的数据后，知道master端将有xx发生。
同步请求操作
既然master可以主动通知slave有某些事情发生，同样，slave也可以通知master，即采用同步请求操作。
ATBv1.1增加了SYNCREQ的信号，当slave端将该信号拉高时，master就可以检测到slave端的请求。spec上只是给出了该信号的连接方式，以及哪些地方应该有该信号的接口，但是与trigger操作类似，并未给出实际的应用要求。因此，用户可以根据实际需要，灵活使用trigger操作和同步请求操作。
