ARMベース・システムLSI開発の事例研究　――CPUの選択，バス構成，グラフィックス処理やビデオ表示制御の取り扱い

● 改良版のマルチレイヤAHBを採用

　ARMコアをベースにLSIを設計するとなると，そのバス・アークテクチャであるAMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）をよく知る必要があります．AMBAはいくつかあるバス方式の総称であり，もっとも普及しているのがAMBA Rev.2です．このうちの代表的なものにAHB（Advanced High-performance Bus）とAPB（Advanced Peripheral Bus）があります．

• AHB――高速転送用のバスで，アドレス・フェーズとデータ・フェーズがずれた，いわゆるパイプライン型のバス．コア側クロック（HCLK）の1サイクル・ピッチで転送できる．
• APB――周辺モジュールを接続する低速バスで，アドレスとデータは同一フェーズに現れる．周辺側クロック（PCLK）の2サイクル・ピッチで転送する．AHBとAPBをインターフェースするブリッジ回路がIPベンダから提供されている．

　最近のシステムLSIでは，純粋なAHBバスではなく，その改良版のマルチレイヤAHBを採用することが多くなっています．本LSIでもこれを採用しています．その考えかたを図2に示します．マルチマスタとマルチスレーブを簡単に接続でき，複数マスタのアクセス先スレーブが異なっていれば並行して同時アクセス可能です．これにより，システム性能を向上させることができます．各モジュールとマルチレイヤAHBの間は，AHB仕様からアービトレーション関係の信号を省いた「AHB Lite」というバス規格で接続します（図3，表4）．

図2　マルチレイヤAHB
マルチレイヤAHBは，複数のマスタ・モジュールと，複数のスレーブ・モジュールを相互結線する構造を持つ．例えばこの図では，マスタ＃1がスレーブ＃2にアクセスするのと同時に，マスタ＃2がスレーブ＃1にアクセスできる．各モジュールとマルチレイヤAHBの間は，AHB-Lite規格のバス信号で結ばれている．

図3　AHB Lite
AHB Liteは，標準的なAHBバスからアービトレーション関係の信号を省いたものである．マルチレイヤAHB上では，複数のバス・マスタが存在していてもバス側で調停を行い，マスタ側は基本的にはHREADYOUTだけを見てバス生成の制御を行う．これにより，設計上の見通しが良くなる．

表4　AHB Lite信号の意味