AHB vs APB: differenza e confronto

AHB (Advanced High-performance Bus) e APB (Advanced Peripheral Bus) sono due bus distinti comunemente utilizzati nei sistemi basati su ARM. AHB è un bus ad alte prestazioni progettato per connettere componenti più veloci come processori e memoria, offrendo larghezza di banda elevata e comunicazione a bassa latenza. D'altra parte, APB è un bus più lento destinato al collegamento di dispositivi periferici, fornendo un'interfaccia più semplice ed efficiente dal punto di vista energetico per i componenti a velocità inferiore.

Punti chiave

1. AHB (Advanced High Performance Bus) è un protocollo bus ad alte prestazioni che collega periferiche ad alta velocità. Allo stesso tempo, APB (Advanced Peripheral Bus) è un protocollo bus a bassa potenza per il collegamento di periferiche più lente.
2. AHB viene utilizzato per la comunicazione ad alta velocità tra diversi componenti su un chip, mentre APB viene utilizzato per la comunicazione a bassa velocità tra il processore e altre periferiche.
3. AHB è un protocollo sincrono, mentre APB è un protocollo asincrono.

AHB contro APB

AHB (Advanced High Performance Bus) è un tipo di sistema bus ARM Technology utilizzato per moduli di sistema ad alte prestazioni e frequenza di clock elevata. APB (Advanced Peripheral Bus) è un tipo di sistema bus in tecnologia ARM che viene utilizzato per periferiche a bassa larghezza di banda e bassa potenza, fornendo un'interfaccia meno complessa ea basso costo.

AHB sembra essere un protocollo bus che è stato proposto per la prima volta in Advanced di ARM Ltd Microcontrollori Pubblicazione di Bus Design versione 2. Principalmente su AHB, una transazione di base consiste solo in una fase di indirizzamento seguita da una fase di dati. Un MUX viene utilizzato per limitare l'accesso a un particolare dispositivo, consentendo a un solo bus master di utilizzarlo al momento.

L'APB (Advanced Peripheral Bus) è un bus periferico semplice, relativamente basso e ridotto, progettato per l'elettronica lenta. I processori SoC, i driver di archiviazione, l'archiviazione su chip e i sensori DMA pendono tutti dall'interfaccia di rete in una configurazione tipica. È responsabile dei collegamenti bus sopraelevati del processore.

Tavola di comparazione

caratteristica	AHB (autobus avanzato ad alte prestazioni)	APB (Bus periferico avanzato)
Missione	Collega periferiche e memoria ad alta velocità	Collega periferiche a bassa velocità
Cookie di prestazione	Larghezza di banda elevata, bassa latenza	Larghezza di banda ridotta, latenza elevata
Dimensioni del trasferimento dati	Fino a 16 battute (32 o 64 bit)	Fino a 256 byte
Complessità	Interfaccia di segnale più complessa	Interfaccia di segnale più semplice
Supporto principale	Supporta più master	Master singolo (il processore)
Arbitrato	Richiede la logica di arbitrato per più master	Non è necessario alcun arbitrato
Consumo di energia	Maggiore consumo di energia	un basso consumo energetico
Costo	Più costoso da implementare	Meno costoso da implementare
Periferiche tipiche	CPU, controller DMA, memoria ad alta velocità	Timer, GPIO, I2C, SPI

Cos'è l'AHB?

L'Advanced High-performance Bus (AHB) è un'architettura di bus di sistema ampiamente utilizzata nei sistemi basati su ARM. Serve come componente chiave nel facilitare la comunicazione ad alta velocità tra vari componenti hardware, fornendo un'infrastruttura di trasferimento dati robusta ed efficiente.

Caratteristiche e caratteristiche

1. Alte prestazioni: AHB è progettato per trasferimenti di dati ad alte prestazioni, rendendolo adatto per collegare componenti di sistema critici come processori e memoria. La sua architettura supporta una comunicazione veloce ed efficiente, soddisfacendo le esigenze dei moderni sistemi embedded.
2. Capacità di trasferimento a raffica: AHB incorpora funzionalità di trasferimento burst, consentendo più trasferimenti di dati in un singolo ciclo di bus. Questa funzionalità migliora l'efficienza complessiva degli scambi di dati tra i dispositivi master e slave collegati al bus.
3. Architettura bus multistrato: AHB presenta un'architettura multilivello, che include il master AHB, lo slave AHB e la matrice del bus di sistema. Questa struttura gerarchica facilita una connettività efficiente, consentendo a varie periferiche e componenti di comunicare senza problemi.
4. Supporto per transazioni divise: AHB supporta transazioni suddivise, consentendo al dispositivo master di rilasciare temporaneamente il bus mentre esegue altre attività. Questa funzionalità migliora l'utilizzo complessivo del bus e la reattività negli scenari di sistema dinamici.
5. Scalabilità: L'architettura del bus AHB è scalabile e si adatta a una vasta gamma di complessità di sistema. Fornisce la flessibilità di aumentare o diminuire in base ai requisiti specifici del sistema embedded, rendendolo adattabile a diversi scenari applicativi.

Applicazioni

L'AHB è comunemente utilizzato in una varietà di applicazioni, inclusi microcontrollori, processori di segnali digitali e altri sistemi integrati che richiedono un trasferimento dati efficiente ed ad alta velocità tra componenti critici.

Cos'è l'APB?

L'Advanced Peripheral Bus (APB) è un'architettura bus ampiamente utilizzata nei sistemi basati su ARM, progettata specificamente per il collegamento di dispositivi periferici al sistema. Fornisce un'interfaccia di comunicazione efficiente e a basso consumo per periferiche a velocità ridotta.

Caratteristiche principali

1. Semplicità ed efficienza:
   • APB è caratterizzato dalla sua semplicità, che lo rende adatto per il collegamento di dispositivi periferici più lenti.
   • Utilizza un'architettura semplice, a master singolo e multi-slave, ottimizzando la comunicazione con le periferiche.
2. Dispositivi a bassa velocità:
   • APB è ideale per l'interfacciamento con periferiche a bassa velocità come timer, UART e controller I/O.
   • L'architettura del bus ottimizza il consumo energetico, rendendolo adatto a dispositivi che non richiedono comunicazioni ad alta velocità.
3. Indipendenza dal dominio dell'orologio:
   • APB funziona indipendentemente dall'orologio di sistema, consentendo alle periferiche di avere i propri domini di orologio.
   • Questa funzionalità consente flessibilità nel collegare periferiche con requisiti di clock variabili senza influire sulle prestazioni complessive del sistema.
4. Operazione sincrona:
   • APB opera in modo sincrono, semplificando la progettazione e garantendo caratteristiche temporali prevedibili.
   • La natura sincrona dell'APB aiuta a facilitare l'integrazione e la sincronizzazione dei dati tra il microcontroller e le periferiche collegate.

Casi d'uso

APB trova ampio utilizzo nei microcontrollori e nei sistemi embedded in cui è necessario interfacciare una varietà di dispositivi periferici con l'unità di elaborazione principale. Il suo design si concentra sull'efficienza delle risorse e sulla semplicità, rendendolo adatto per applicazioni in cui sono cruciali un basso consumo energetico e velocità di trasferimento dati moderate.

Principali differenze tra AHB e APB

• Scopo:
  • AHB (autobus avanzato ad alte prestazioni): Progettato per la comunicazione ad alte prestazioni tra componenti critici come processori e memoria.
  • APB (Bus Periferico Avanzato): Progettato su misura per il collegamento di dispositivi periferici, fornendo un'interfaccia più semplice ed efficiente dal punto di vista energetico per i componenti a velocità inferiore.
• Velocità e larghezza di banda:
  • AHB: Offre larghezza di banda elevata e comunicazione a bassa latenza, adatta per il trasferimento dati ad alta velocità tra componenti veloci.
  • APB: Orientato verso periferiche a velocità più lenta, enfatizzando la semplicità e l'efficienza rispetto al trasferimento dati ad alta velocità.
• Tipi di dispositivi:
  • AHB: Utilizzato principalmente per collegare processori, memoria e altri componenti ad alte prestazioni all'interno del sistema.
  • APB: Specificamente progettato per l'interfacciamento con dispositivi periferici a bassa velocità come timer, UART e controller I/O.
• Complessità:
  • AHB: Presenta un'architettura più complessa con supporto per più master e slave, adatta per sistemi ad alte prestazioni.
  • APB: Caratterizzato da semplicità, utilizza un'architettura single-master e multi-slave, che lo rende adatto a connessioni periferiche meno complesse.
• Dominio dell'orologio:
  • AHB: In genere funziona in modo sincrono con l'orologio di sistema, garantendo il trasferimento coordinato dei dati tra i componenti.
  • APB: Funziona indipendentemente dall'orologio di sistema, consentendo alle periferiche di avere i propri domini di orologio, garantendo flessibilità nella gestione dell'orologio.
• Casi d'uso:
  • AHB: Comunemente impiegato in scenari in cui la comunicazione ad alta velocità tra componenti critici è essenziale, come nei microprocessori avanzati.
  • APB: Ampiamente utilizzato nei microcontrollori e nei sistemi embedded in cui è necessario collegare una varietà di dispositivi periferici con requisiti di trasferimento dati inferiori.
• Consumo:
  • AHB: Enfatizza il trasferimento dati ad alte prestazioni, portando potenzialmente a un maggiore consumo energetico.
  • APB: Ottimizzato per un consumo energetico inferiore, rendendolo adatto a dispositivi con requisiti di comunicazione meno impegnativi.

Bibliografia

1. https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/51490114/O0701018790.pdf?1485238518=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DDesign_And_Verification_of_AMBA_APB_Prot.pdf&Expires=1623271280&Signature=Jz2ICAKVzQmveWgfRO7i5x7hVnLxHfPfJx9sFjW9YYmv5JEYx6c1sCo-Pdaw3nLr5qVfbdLpvxE1M9cppaTzyJqR0S5O13qwG4XzdqUWrZsJ5WJKuPN7pz2JlI3ym4hwD4UryjpoCi0tPj~iZQMKooMoFY20hbyibUPFfNB9-f4NUbLXAKPgxEySwwZYpJz7LKH9tykDntnFU18uvaEgoFkF5vJasCP~mn6Df5j-d7EIHn5OaqEpx1HvfxVV-yKc~LDHAoaE8IEUJUgLXp9Fd4Z~eVYVT5SOhB3TCZtCaeTv~yrhs1zdR-McSMPxQTmpyqiEfZc0ylMK96NgmdWDvg__&Key-Pair-Id=APKAJLOHF5GGSLRBV4ZA
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1388245713009711