如何理解AHB_slave中的hready和hready_out以及hready_in

1.前言

相信很多朋友对AMBA都比较熟悉了，对AHB总线也不陌生，在AHB总线中，hready这个信号是最难理解，最容易搞错，也是系统调试的过程中出问题最多的地方之一，同时也是很多面试官最喜欢问的知识点之一。本文做一个梳理，帮助大家彻底理解这个知识点。

2.理解一下hready和hready_out的含义

我们先看一个简单的场景，就是系统中只有一个AHB Slave的场景。

下图是AHB2协议中的一张截图，其中hready作为Slave发给Master的握手信号，它表明AHB总线上该笔传输的完成。AHB Slave的HREADY信号是Slave“延长”AHB传输的数据阶段的指示。如果Slave不能立即响应，通常会发生这种情况，因此该Slave将HREADY信号拉低，以通知Master延长数据阶段，以便Slave有足够的时间响应。这种场景比较简单，根本不需要hready_in信号，我就不仔细分析了，相信大家都能看懂。

写到这里，补充一下，AHB2协议里只有hready的叫法，并没有hready_out这一说法的，到AHB3和AHB5协议里就有了hready_out的叫法。但协议原文中都没有hready_in的称呼，hready_in只是工程项目中比较形象、比较好沟通的一种称呼。这种称呼很流行，甚至很多ip厂商也这么给信号命名。大家对照理解，不要搞混了。下图中的hready就是通常所说的hready_out。到这里，相信你已经理解了hready和hready_out的含义。

3.为什么AHB_slave还会有hready_in信号

下面让我们看一个复杂的场景，就是系统中有多个AHB Slave，那么当发生流水操作(pipeline)的时候应该怎么处理呢？关于这个问题，AHB5协议中给出了一个经典的方案，参见下方截图。每个Slave的HREADYOUT都“与”在一起，以给出系统范围的HREADY信号，该信号再作为输入反馈给每个Slave。这意味着每个Slave将具有2个HREADY信号: HREADY_in(系统范围的HREADY信号)和HREADY_out。因此，如果任何Slave将HREADYOUT设为低，则hready_in将变为低电平。因此每个Slave都等该hready_in变为高电平，然后才能做出响应。每个Slave的HREADYOUT用来扩展数据阶段，并且每个Slave必须有hready_in，以便知道系统上是否有任何其他Slave正在请求数据阶段扩展。如果任何Slave的hready_in为低电平，则该Slave必须等待其hready_in变为高电平，然后才能响应任何AHB请求。因此每个Slave都有两个hready信号，一个hready_in信号，一个hready_out信号。建议每个Slave的HREADY信号默认值设为“1”。 感谢关注微信公众号《芯片验证日记》

4.hready_in作用示例

即便是pipeline操作，如果AHB连续对同一个Slave进行突发读写，hready_in的作用也体现不出来，只有下边的情况才能体现hready_in的作用：

①AHB流水操作；②AHB连续访问，并且是跨多个Slave访问；③Slave存在反压。如下图所示:

AHB master第二次访问S0时，S0出现反压，但此时访问S1的addr phase已经出现，且此时S1处于ready状态（hready_out_s1=1），但由于此时访问S0的data_phase未结束，S0通过hready_out_s0反压hready_in_s1，因此即便S1处于ready状态也必须hold住。因此在设计AHB slave时，必须hready_out和hready_in同时为高，当次访问才能完成。感谢关注微信公众号《芯片验证日记》

审核编辑 黄昊宇