现代实时应用系统(如SOC片上系统)集成了越来越多的共享总线的设备,从而导致总线的竞争加剧。合适的仲裁调度算法可以根据系统实时性的需要对系统资源进行合理的分配,使系统性能达到最佳效果。业界对仲裁算法的研究一直是方兴未艾,目前主流的仲裁算法有静态优先级仲裁机制(Static Priority Protocol)、分时复用仲裁机制(Time-Division Multiplexed)、优先级轮询仲裁机制(Round-Robin Protocol)和混合仲裁机制(Mixed Protocol)等。仲裁电路的实现方式也呈现多样性,包括分布式仲裁和集中式仲裁电路等。本文以一款嵌入式处理器芯片Garfield为对象,研究适合于片上总线结构的仲裁算法,构建仿真评估平台,确定总线的关键性能指标,分析其仲裁算法的不足。本文在此基础上设计实现了可编程、轮转优先级、混合优先级、彩票静态仲裁四种设计改进方案,验证改进的设计方案,定量分析比较主设备的总线占有率、平均等待响应时间等总线性能指标,得出结论:混合优先级仲裁机制较单一的固定优先级与轮转优先级仲裁机制在体现公平性与优先性上更有效,彩票仲裁算法则能有效地保证总线带宽的分配的结论,对其他嵌入式系统总线的仲裁设计与改进提供了很好的参考。为考察仲裁机制对总线缓冲容限的影响,根据总线行为的特点,对该芯片的主设备进行了必要的系统抽象,实现了通用的基本功能模型,以LCDC的缓冲容量为对象,进行了相应的实验评估。为加速总线评估的效率,本文基于MATLAB建立了高层次的总线仲裁算法模型和主设备高层模型,结果表明MATLAB和RTL级的仿真实验结果误差基本一致,初步证实了模型的精确性和实验评估方法的可行性。