总线架构

简介

芯片采用多层 AXI 互连矩阵(Multi-layer AXI Matrix)作为片内通信总线架构。可以将其理解为芯片内部的"多车道立交枢纽":多个主设备(Master,即发起传输的模块,如 CPU、DMA)可同时通过不同路径访问从设备(Slave,即被访问的目标,如 SRAM、Flash、外设),互不干扰。其核心特性如下:

  • 多通道并行访问:多个主设备可在同一时刻通过不同路径访问不同的从设备,消除了传统单总线的串行瓶颈,显著提升数据吞吐量。

  • 分层外设集成:高速 AXI 矩阵直连 CPU 和存储器,低速外设(APB)通过专用的 AXI-to-AHB/APB 桥接器降速接入,保证高速核心不因等待慢速外设而降效。

备注

ARM AMBA 总线协议按性能分三档:AXI4(高速,用于 CPU/DMA/存储器)、AHB(中速,常用于总线桥)、APB4(低速,用于外设寄存器访问)。

架构示意图

各芯片总线架构如下图所示。图中可看到各主控端口(M*)如何通过互连矩阵连接到各从端口(S*),以及 AXI/AHB/APB 桥的层级位置。

RTL8721Dx:
../../_images/bus_architecture_dplus.png

主控端口

主控端口(Master Port)是发起总线事务的一侧,CPU、DMA、Wi-Fi 等需要主动读写数据的模块均通过主控端口接入互连矩阵。

RTL8721Dx:

端口 ID

主控

互连类型

数据总线宽度

描述

M0

KM0

AXI4

32 bits

KM0 CPU 主控

M1

KM4

AXI4

32 bits

KM4 CPU 主控

M2

GDMA0

AXI4

32 bits

GDMA0 控制器主控

M3

Wi-Fi

AXI4

32 bits

Wi-Fi 主控

M4-0

SDIO

AHB

32 bits

SDIO 主控

M4-1

LX_Master_AES_Hash

AXI4

32 bits

AES/SHA 主控

M5-0

SIC

APB4

32 bits

SIC 主控

M5-1

OTPC

APB4

32 bits

OTP 控制器主控

M6

PPE

AXI4

32 bits

PPE 主控

从端口

从端口(Slave Port)是响应总线访问的一侧,存储器和外设作为从设备挂接于此。表格中的"安全属性"列说明了该端口的访问控制机制:

  • MPC (Memory Protection Controller):对该存储区域进行安全/非安全分区管控,只有授权主控才能访问对应分区。

  • PPC (Peripheral Protection Controller):对外设寄存器进行访问权限管控。

  • Non-secure:不受安全控制,所有主控均可直接访问。

RTL8721Dx:

端口 ID

从设备

互连类型

数据总线宽度

安全属性

描述

S0

SPIC 自动模式

AXI4

32 位

Non-secure

Flash 自动模式访问,通过 SPI Flash 控制器连接到总线矩阵

S1

HS SRAM0

AXI4

64 位

MPC

片上 SRAM

S2

HS_SHARE_SRAM

AXI4

32 位

MPC

BT/Wi-Fi 共享 SRAM,当 BT/Wi-Fi 关闭时可供主设备使用。

S3

HS 外设

AXI4/AHB/APB4

32 位

PPC

High-speed 外设

S4

LS_ON 外设

APB4

32 位

PPC

Low-speed 外设,且睡眠模式下依然保持供电。

S5

LS 外设

APB4

32 位

PPC

Low-speed 外设

S6

PSRAM

AXI4

32 位

MPC

外部 PSRAM

备注

各个从端口包含的详细内容参考 存储器组织