【博文连载】Wishbone总线标准介绍

Wishbone名字的由来

根据美国韦伯斯特(Webster，1758—1843，美国词典编辑家)词典，WISHBONE是指大多数鸟类胸骨前的一块叉状型的锁骨。在名字定义初期，Silicore公司设想找一个能够反映双向总线这一特点的名字。这些总线是由多路选择器和三态门实现的，它们的形状类似Y，和锁骨(WISHBONE)相似，所以后来被称为WISHBONE总线。这个名字是由Wade Peterson，一名Silicore公司的工程师，在当年美国感恩节上提出的。

一般总线规范的共同特点

同时适用于于软核、固核和硬核设计；对开发工具和目标硬件没有特殊要求，并且几乎兼容已有的所有综合工具；可以用多种硬件描述语言来实现；支持结构化设计方法学，以提高大团队的设计效率；灵活的数据和地址总线宽度，支持大端和小端操作；支持主从设备接口，支持多主设备，这是片上共享总线通信所必须的，多个主设备同时需要进行总线操作时，由仲裁器决定当前哪个主设备可以使用总线，仲裁逻辑用户可以自行定义。

Wishbone总线的特点

·简单、紧凑，只需要很少的逻辑门就可以实现Wishbone的IP核的设计；

说明：熟悉AMBA总线的读者在读完本章后就能够理Wishbone比AMBA总线简单的多，但是两者各有个的优势。AMBA将所有的外设分为高速设备和低速设备，高速设备连接到系统总线，通常通信的数据量也较大，如SDRAM控制器、NAND Flash控制器、LCD控制器，低速设备连接外设总线，通常通信数据量小，如通用串口、计时器等。外设总线与系统总线通过总线桥接器相连。在实际系统中，处理器、系统总线、外设总线间的时钟频率的典型比值之一是4:2:1，因此整个系统的功耗被有效降低。另外一个好处是通过在总线桥接器中添加DMA引擎，系统总线和外设总线可以实现速率解耦。而依照Wishbone规范，Wishbone总线上所有设备都要连接到同一总线，无论是高速设备还是低速设备。与Wishbone总线相比，AMBA的缺点是设计较为复杂。但是实际上，Wishbone总线也设计为类似AMBA总线的架构，但此时系统为双Wishbone总线架构。

·支持大型项目所需要的结构化设计；

·数据传输模式包括：单次读写模式、块读写模式、RMW模式；

·可调整的数据总线宽度，最高可达64位；

·支持大小端模式；

·支持点对点模式、共享总线模式、switched fabric模式等连接方式；

·握手协议允许每个IP核调整数据传输速度；

·支持单时钟数据传输；

·支持正常周期结束、重试、以及周期错误。成功是操作的正常结束方式，错误表示操作失败，造成失败的原因可能是地址或者数据校验错误，写操作或者读操作不支持等。重试表示从设备当前忙，不能及时处理该操作，该操作可以稍后重新发起。接收到操作失败或者重试后，主设备如何响应取决于主设备的设计者；

·可调整的地址宽度；

·从机（SLAVEs）允许从设备进行部分地址解码，有利于减少了冗余地址译码逻辑，提高地址译码速度；

·支持用户定义的标签。这些标签可以用于为地址、数据总线提供额外的信息如奇偶校验，为总线周期提供额外的信息如中断向量、缓存控制操作的类型等。Wishbone规范只定义标签的时序，而标签的具体含义用户可自行定义。支持用户定义的标签是Wishbone规范区别与其他片上总线规范的重要特征之一；

·支持点对点、共享总线、Crossbar switch、数据流连接、片外连接等IP连接方式；

·同步化设计，包括复位方式；

·不依赖任何硬件设计技术（FPGA、ASIC等）、IP类型（软核、固核和硬核）、综合工具、布局布线工具和硬件测试技术等。

总结以上内容，Wishbone总线规范区别于其他总线规范的两个核心特点是：

·是轻量级规范，因此接口更加简单紧凑；

·支持支持用户定义的标签。