AXI4整理解讀

1、AMBA AXI Protocol Version ： 2.0序言面向的讀者：這是AMBA （高速微控制器總線結(jié)構(gòu)）AXI （高速可擴(kuò)展接口） 協(xié)議的說明書。 主要面向想熟悉 AMBA 、或是想去設(shè)計與 AMBA AXI 協(xié)議相兼容的系統(tǒng)和模塊 的讀者。說明書的內(nèi)容安排：第一章 緒論 閱讀本章，你會了解到 AXI 協(xié)議的結(jié)構(gòu)、該協(xié)議中定義的基本的交易過程。第二章 信號描述本章主要介紹 AXI 一些信號的定義，如：寫地址通道、讀數(shù)據(jù)通道、寫反應(yīng)通 道、讀地址通道、讀數(shù)據(jù)通道、以及低功耗接口等所用到信號。第三章 通道握手 介紹通道握手的整個過程 第四章 地址選擇主要講 AXI 猝發(fā)類型、如何去計算

2、地址、在一次猝發(fā)中使用字節(jié)通道傳輸?shù)倪^ 程。第五章 附加的控制信息 本章主要講怎樣讓 AXI 協(xié)議支持系統(tǒng)級緩存和保護(hù)單元。第六章 自動訪問 本章主要講互斥訪問和鎖定訪問第七章 反應(yīng)信號主要講 AXI 從模塊的四種交易反應(yīng)。第八章 模式調(diào)整主要講 AXI 協(xié)議如何使用 ID 標(biāo)簽去進(jìn)行無序傳輸。第九章 數(shù)據(jù)總線主要講在 AXI 讀和寫數(shù)據(jù)線上，如何處理交易大小可變的數(shù)據(jù)，以及如何用字 節(jié)固定端的方式去處理混合端類型數(shù)據(jù)。第十章 非對齊傳輸 主要講如何使用 AXI 協(xié)議處理非對齊傳輸。第十一章 時鐘和復(fù)字節(jié)主要講述 AXI 時鐘和復(fù)字節(jié)信號的時序。第十二章 低功耗接口 主要講如何使用 AXI 時

3、鐘控制接口，進(jìn)入或者跳出一種低功耗的模式。第十三章 AXI4主要描述 AXI 協(xié)議中 AXI3 版本和 AXI4 版本技術(shù)上的不同。第十四章 AXI4-Lite主要 講述AXI4-Lite接口，它是一種簡單控制寄存器類型的接口，在不需要AXI4 全部功能的時候使用。說明書中的約定如下：印刷字體的類型第四頁的時序圖第四頁中的信號印刷字體的類型：斜體此類型的字體用于突出顯示重要的注釋，介紹專用術(shù)語，指出文中所用到的參照和引用。加粗字體 此類型的字體用于突出顯示接口包含的成分，如：菜單名。指示出信 號的名字。在描述列表的適當(dāng)之處，也可用來表示術(shù)語。等寬字體此類型字體指出通過鍵盤輸入的文本，如：命令，

4、文件，程序名，源代碼。等寬的帶下滑線字體此類型的字體指出一個命令或選項可以使用它的縮寫。不需要輸入命令或選項的全稱，輸入相應(yīng)下劃線的部分即可。等寬斜體 此類型的字體指出等寬字體文本中的參數(shù)， 文本中那些地方可以用一 種特殊值替換參數(shù)。等寬粗體 當(dāng)引用外部示例代碼時，指出所用的語言關(guān)鍵字 在匯編所在的代碼或代碼段處，使用括號里的術(shù)語替換匯編的語法。例如：MRC p15， 0,vOpcode_2時序圖如圖是時序圖關(guān)鍵性約定，解釋了時序圖中用到的成分。當(dāng)這些成分發(fā)生變化的 時候，都會有清晰度標(biāo)注。不需要假定表中任何不明確的時序信息。Bus changeHigh innpedance to stabl

5、e bus時序關(guān)鍵性約定圖陰影部分的總線和信號區(qū)域沒有給出定義， 因此這個時候，在陰影區(qū)域內(nèi)，可以 假定總線或者信號是任意一個值。 而實際的電平值是多少并不重要，也不影響正 常的操作。時序圖中有時，會同時出現(xiàn)單比特字節(jié)表示的信號，女口HIGH和LOW并且它們與時序關(guān)鍵性約定圖中顯示的總線變化很相似。 如果一個時序圖中用上述方式顯 示一個單比特字節(jié)信號，那么，信號的值不會影響到它所在圖中的描述。信號信號約束如下：信號電平：有效信號的電平取決于這個信號是高電平有效還是低電平有效。有效的意思是：高有效 高電平有效的信號低有效 低電平有效的信號低電平情況下的命名 在信號名字的開始或結(jié)尾指出是一個低電平

6、有效的信號。第一章 緒論閱讀本章，你會了解到 AXI 協(xié)議的結(jié)構(gòu)、該協(xié)議中定義的基本的交 易過程。包含的章節(jié)如下：AXI 協(xié)議的介紹AXI 協(xié)議中的結(jié)構(gòu)AXI 協(xié)議中的基本交易1.1 AXI 協(xié)議的介紹AMBA AXI 協(xié)議是以高性能，高頻系統(tǒng)設(shè)計為目標(biāo)，提供了很多適合高速 亞微型系統(tǒng)互連的特征。最新的 AMBA 接口的目標(biāo)是：適合高帶寬、低延遲的設(shè)計 不使用復(fù)雜橋的情況下能夠進(jìn)行高頻的操作 適應(yīng)多部件的接口要求適合初始訪問高延遲的訪問控制器 為互聯(lián)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)提供靈活性向后兼容現(xiàn)存的AHB和APB接口AXI 協(xié)議的關(guān)鍵特征有：分離的地址 /控制和數(shù)據(jù)通道 采用字節(jié)選通的方式，支持非對齊數(shù)據(jù)的傳輸

7、 基于猝發(fā)交易的數(shù)據(jù)傳輸，主機(jī)只需提供首地址 分離的讀寫數(shù)據(jù)通道，能支持低功耗的 DMA 可以發(fā)出多個未使用地址支持亂序交易易于通過添加寄存器段結(jié)束時序除了數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議， AXI 協(xié)議還提供可選擴(kuò)展功能，該功能包含支持低功耗操 作的信號。1.1.1 AXI 協(xié)議的版本AXI協(xié)議在許多年前就作為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且 AMBAAXI協(xié)議版本1.0的說明 書中介紹了 AXI協(xié)議接口。2.0 版本的說明文檔，包括1.0版本AXI協(xié)議中的所有信息，當(dāng)前的文檔涉及 到AXI3，添加新的兩章內(nèi)容分別對AXI4和AXI4-Lite做了詳細(xì)介紹。AXI4AXI4協(xié)議是對AXI3協(xié)議內(nèi)容的更新，更新的內(nèi)容如下：支持

8、的猝發(fā)長度達(dá) 256節(jié)拍質(zhì)量服務(wù)（QoS）信號支持多個區(qū)域的接口更新寫響應(yīng)需求更新AWCACHE 和 ARCACHE信令細(xì)節(jié)順序傳輸需求上的其他信息可選的用戶信令去除鎖定傳輸清除交錯寫入AXI4也包括上述所用到的默認(rèn)信令信息，并討論了各組成部分的互操作性。AXI4-LiteAXI4精簡版是AXI4協(xié)議的一個子集，目的是為了與控制寄存器風(fēng)格的接口組 件進(jìn)行通信并允許建立簡單的組件接口。AXI4-Lite的接口的主要特點是：?所有傳輸都是猝發(fā)長度為1?所有數(shù)據(jù)訪問寬度和數(shù)據(jù)總線的寬度大小相同?支持?jǐn)?shù)據(jù)總線寬度為32字節(jié)或64字節(jié)?AWCACHE或ARCACHE訪問操作都是相同的，等于 B0000?

9、不支持獨占訪問。1.2 AXI協(xié)議中的通道結(jié)構(gòu)AXI4協(xié)議基于猝發(fā)式傳輸機(jī)制。在地址通道上，每個交易有地址和控制信息， 這些信息描述了需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)性質(zhì)。 主從設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸有兩種情況，一種 是主設(shè)備經(jīng)過寫通道向從設(shè)備寫數(shù)據(jù)（簡稱寫交易），另一種是主設(shè)備經(jīng)過讀通 道從從設(shè)備那里讀取數(shù)據(jù)（簡稱讀交易）。在寫交易過程中，AXI有一個額外的 寫響應(yīng)通道，從設(shè)備通過該通道向主設(shè)備發(fā)出信號表示完成寫交易。AXI協(xié)議可以實現(xiàn)：地址信息發(fā)出先于實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)支持多個未完成的交易支持亂序交易圖1-1展示了使用讀地址和讀數(shù)據(jù)通道如何實現(xiàn)讀交易。讀地址通道地址和控制主從接口讀數(shù)據(jù)通道攝 口讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)讀數(shù)

10、據(jù)斗圖1-1讀通道結(jié)構(gòu)圖1-2描述了使用寫地址、寫數(shù)據(jù)和寫響應(yīng)通道如何實現(xiàn)一次寫交易地址和控制寫數(shù)據(jù)通道寫數(shù)據(jù) 結(jié)數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)寫響應(yīng)通道寫地址通道主 接 口A 接 口圖1-2寫通道結(jié)構(gòu)1.2.1通道定義五個獨立的通道都包含一組標(biāo)記信息的信號，并且使用雙向的VALID和READY信號實現(xiàn)握手機(jī)制。當(dāng)通道上的有效數(shù)據(jù)或控制信息可用時，發(fā)送信息的源設(shè)備將使能VALID信號。當(dāng)目的設(shè)備接收到數(shù)據(jù)時，使能 READY信號.當(dāng)一次交易中最后數(shù)據(jù)傳輸 完成時，讀數(shù)據(jù)通道和寫數(shù)據(jù)通道都會發(fā)出一個 LAST信號。讀地址和寫地址通道讀交易和寫交易都有各自的地址通道，相應(yīng)的地址通道承載了一次交易中所有需 要

11、的地址和控制信息。AXI協(xié)議支持以下機(jī)制：可變長度猝發(fā)，每次猝發(fā)完成1-16次數(shù)據(jù)傳輸支持8-1024字節(jié)的傳輸塊猝發(fā)地址卷回、地址遞增和地址固定的猝發(fā)通過獨占交易和鎖定交易實現(xiàn)原子操作系統(tǒng)級的緩存和緩沖控制安全訪問和特權(quán)訪問讀數(shù)據(jù)通道讀數(shù)據(jù)通道用于傳輸從設(shè)備返回給主設(shè)備的數(shù)據(jù)和讀響應(yīng)信息。讀數(shù)據(jù)通道包含：8，16，32，64，128，256，512 或 1024位寬的數(shù)據(jù)總線讀響應(yīng)標(biāo)志了讀交易完成的狀態(tài)寫數(shù)據(jù)通道寫數(shù)據(jù)通道主要傳輸從主設(shè)備向從設(shè)備寫數(shù)據(jù)信息，其包含：數(shù)據(jù)總線，寬度可以為 8，16, 32, 64，128, 256, 512或1024字節(jié)每8個比特一個字節(jié)選通字節(jié)，標(biāo)志總線上的

12、哪個字節(jié)可用寫數(shù)據(jù)通道的信息總是放入緩存中，當(dāng)前一個寫交易從設(shè)備沒有做出響應(yīng)的情況下，以便于主設(shè)備進(jìn)行寫交易。寫響應(yīng)通道寫響應(yīng)通道是從設(shè)備對寫交易作出響應(yīng)的通道。所有寫交易使用完成信 號。不是猝發(fā)中每個獨立數(shù)據(jù)傳輸都返回一個完成信號，而是每個猝發(fā)完成后一起返 回一個完成信號。122接口與互聯(lián)一個典型的系統(tǒng)主要是由一個主設(shè)備和從設(shè)備連接組成的，它們通過某種形式的互連組合在一起，如圖1-3所示。Master 1Master 2Master 3InterfaceInterconnectInterfaceSlave 1Slave 2Slave3$已嵋4圖1-3接口和互聯(lián)AXI協(xié)議提供了一個單獨的接口定

13、義來描述接口：?主設(shè)備和互連之間?從設(shè)備和互聯(lián)之間?主設(shè)備和從設(shè)備之間。上述接口定義使各種不同的互連易于表達(dá)。設(shè)備之間的互聯(lián)，與其他具有對稱的 主端口和從端口設(shè)備一樣，可以連接真正的主設(shè)備和從設(shè)備。大多數(shù)系統(tǒng)采用如下三種互連的方式之一：?共享地址和數(shù)據(jù)總線?共享地址總線和多個數(shù)據(jù)總線?擁有多個地址和數(shù)據(jù)總線的多層互聯(lián)。在大多數(shù)系統(tǒng)中，地址的通道的帶寬需求明顯小于數(shù)據(jù)通道帶寬的需求。這種系 統(tǒng)能在系統(tǒng)運(yùn)行和復(fù)雜度之間實現(xiàn)良好平衡， 而復(fù)雜度主要由于使用共享地址總 線和多個數(shù)據(jù)總線互聯(lián)方式去使能數(shù)據(jù)并行傳輸而導(dǎo)致的。1.2.3寄存器片每個AXI的通道僅在一個方向上進(jìn)行信息的傳輸， 各通道之間不需要

14、固定聯(lián)系。 這是很重要的，因為它以添加循環(huán)延時為代價， 在任何通道內(nèi)運(yùn)行使能一個寄 存器片， 這使得在循環(huán)延遲和最大工作頻率之間的權(quán)衡考慮成為可能。另外，當(dāng)給定一個互聯(lián)后，在其內(nèi)部幾乎任何一點處均可以使用寄存器片。它對處理器和高速內(nèi)存之間實現(xiàn)直接，快速鏈接非常有利。但使用簡單的寄存器片去分離一個較長的路徑給 低性能外設(shè)。1.3 AXI協(xié)議中的基本交易本部分給出基于AXI協(xié)議的基本交易的示例。每個示例都使用了 VALID和 READY握手機(jī)制。地址信息及數(shù)據(jù)的傳輸都是在 VALID和READY信號同時為 高的時候傳輸。示例下面幾部分介紹：1.3.1讀猝發(fā)示例1.3.2連續(xù)的讀猝發(fā)示例1.3.3寫

15、猝發(fā)示例本部分也介紹了交易順序。1.3.1讀猝發(fā)示例圖1-4為一個4拍的讀猝發(fā) 交易的時序圖。在這個例子中，主設(shè)備發(fā)送地址， 一個周期后從設(shè)備接收。主設(shè)備在發(fā)送地址的同時也發(fā)送了一些控制信息，用于記錄猝發(fā)的類型和長度， 為了保持圖的清晰性，在此省略這些信號。地址總線上出現(xiàn)地址之后，在讀數(shù)據(jù)通道上發(fā)生數(shù)據(jù)的傳輸。從設(shè)備一直保持 VALID信號為低，直到讀數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。從設(shè)備發(fā)送 RLAST信號標(biāo)志著此次猝 發(fā)交易中這是最后一個數(shù)據(jù)的傳輸。TO T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 TS T9 T10T11T12T13ARADDRlAARV ALIO1%ARREADY 口Sr n廠 nnr nn

16、r iI”RD ATA1i111$斡如kr如血*!RLAST1BRVALIDr -rli飛II!飛RREADY廠L圖1-4讀猝發(fā)交易1.3.2交疊讀猝發(fā)示例圖1-5為主設(shè)備在從設(shè)備接收第一個猝發(fā)交易的地址后發(fā)送另一個猝發(fā)交易的 地址的時序圖。這樣可以保證一個從設(shè)備在完成第一個猝發(fā)交易的同時可以開始 處理第二個猝發(fā) 交易的數(shù)據(jù)。T=0 T1 12 T3 T4 T5 T6 TJ TO AOKARADDRARVAUDy iAR READY 3_/RD ATA fRLAST iRVALID |RREADYiT9 T10 Til T12UTL_rLTT_nL_rL_urL_TL_nL_m iis lri

17、:1:iiL_Lrt_L/LTiAJ! IV IV:! -II.Lr-|v_ iV圖1-5交疊讀猝發(fā)交易1.3.3寫猝發(fā)示例圖1-6為一次寫交易的時序圖。當(dāng)主設(shè)備發(fā)送地址和控制信息到寫地址通道之 后，交易過程開始。然后主設(shè)備通過寫數(shù)據(jù)通道發(fā)送每一個寫數(shù)據(jù)，當(dāng)為最后一個需要發(fā)送的數(shù)據(jù)時，主設(shè)備將 WLAST信號置高。當(dāng)從設(shè)備接收完所有的數(shù) 據(jù)時，從設(shè)備返回給主設(shè)備一個寫響應(yīng)信號標(biāo)志本次寫交易的結(jié)束。圖1-6寫猝發(fā)交易1.3.4交易順序AXI協(xié)議支持亂序交易。通過接口的每次交易，協(xié)議都會分配一個ID標(biāo)簽。協(xié)議要求相同ID的交易按順序完成，而對不同ID的交易沒有順序限制，可以亂序 完成。亂序交易可以

18、在兩個方面提高系統(tǒng)的性能：互連設(shè)備在與具有快速響應(yīng)能力的從設(shè)備和速度相對慢的從設(shè)備進(jìn)行交易 時，前者的交易優(yōu)先后者完成。復(fù)雜的從設(shè)備返回讀到的數(shù)據(jù)，此時的數(shù)據(jù)可能是亂序的。例如，較晚獲得 的數(shù)據(jù)由于它被存放在內(nèi)部緩沖器中，數(shù)據(jù)訪問要優(yōu)先于早期獲得的數(shù)據(jù)。如果一個主設(shè)備要求以交易開始時順序一樣的方式完成交易，則那些交易要使用相同的ID標(biāo)簽。但是若主設(shè)備不要求按順序完成交易，則可以為不同的交易 分配不同的ID，可以按任何順序完成交易。在一個多主設(shè)備的系統(tǒng)中，互連設(shè)備負(fù)責(zé)給ID添加額外信息，以保證所有從主 設(shè)備那里傳來的ID標(biāo)簽是唯一的。ID就像一個主設(shè)備號碼，但通過擴(kuò)展可以 使得每個主設(shè)備可以實現(xiàn)

19、多個虛擬主設(shè)備，在相同端口通過提供ID，指示虛擬主設(shè)備號碼。雖然復(fù)雜的裝置可以利用亂序，但是簡單的裝置不要求使用。簡單的主設(shè)備可以 為每個交易分配相同的ID，簡單的從設(shè)備可以按序響應(yīng)交易，不用管ID。第二章信號描述本章定義了 AXI協(xié)議中使用的信號。雖然總線寬度和交易ID的寬度都是需要具體說明的，但在本章的表中先顯示32位的數(shù)據(jù)總線，一個 4位的寫入數(shù)據(jù)選通，和4位的ID域。本章包含以下幾個部分：?全局信號?寫地址通道信號?寫數(shù)據(jù)通道信號?寫響應(yīng)通道信號?讀地址通道信號?讀數(shù)據(jù)通道信號?氐功耗接口信號2.1全局信號表2-1中給出了 AXI全局信號表2-1 AXI全局信號信號描述ACLK全局時鐘

20、信號.所有的信號在全局時鐘的上升沿采樣ARESETn全局復(fù)儻信號.謹(jǐn)信號低有效.2.2寫地址通道信號表2-2列出了寫地址通道信號表2-2寫地址通道信號信號名源主寫地址R這個信尋用于塔地址信號組的標(biāo)記.AWADDR31:0主寫地址寫地址信號給出寫猝炭交易的第一乍佞輸?shù)刂?相關(guān)的控帶寤號 線用于確定猝發(fā)中剩余倍輸?shù)牡刂?主猝發(fā)崔度給出猝發(fā)中準(zhǔn)確的傳輸個數(shù).該信息給出了和地址相關(guān)的數(shù)據(jù) 傳輸數(shù)量.AWSE?:C主猝發(fā)犬小。這個信號確定猝發(fā)中毎亍槎輸?shù)娜?字節(jié)通道選通用來說明 需要更新的字節(jié)通道.AV.-BLTtSTl：O主猝發(fā)類型.該信息與大小信息一起，表不在猝境過程中 世址如何用于耀 個傳輸。A

21、V.10CK主鎖類型-這個信號提供了關(guān)于傳輸原子特性的額外信息晉通或直斥訪問5AV；CACHE3:0I主遙存類型.這平信號表乎可逢沖、可緩存、寫通過.寫回和分配交易雇性.AV.?ROT2I主保護(hù)類型.這個信號表示交易的普通、特權(quán)、或安全保護(hù)級 ia及交易是數(shù)據(jù)訪問還是指令訪問口MWVALHt主寫地址有效.這今信號表示寫地址有效和控制信息是可用的.謹(jǐn)信號一直 俁持有奴，直到響應(yīng)信號A1VREADY為高.AWRAD從寫地址誰備*這個信號表示從設(shè)備堆備接竇地址和相關(guān)的控制信號.AWQQSP主用于每個寫交易的地址通道上的位QoS標(biāo)識符（可作為憂先融標(biāo)志）AV.fEG：OX3：C主用于毎亍寫交易的地址通

22、道上的域標(biāo)識符_2.3寫數(shù)據(jù)通道信號表2-3列出了寫數(shù)據(jù)通道中用到的信號表2-3寫數(shù)據(jù)通道信號信號名源描迷PATA31:01主寫數(shù)據(jù)-寫數(shù)據(jù)總塢可UL18:I6.32M42S6:512咸者1024寬度WSIRB3:C主寫選通，用于表示更新存桶器的字節(jié)通這對于數(shù)據(jù)總線的每S位有一牛寫 選通。WTAST主寫員后一個電表示寫猝覽中的盤后一亍傳輸WVALID主寫有敢-這個信號衷丁所要求的寫有效的寫數(shù)據(jù)和選通是可用的*V.TAnVA垢準(zhǔn)備，這亍信號表示從設(shè)備能接哽寫數(shù)據(jù)2.4寫響應(yīng)通道信號表2-4列出了寫響應(yīng)通道中用到的信號表2-4寫響應(yīng)通道信號倍號名源描述從響應(yīng)Q寫響應(yīng)識別標(biāo)記.BID值必須匹配耳交易

23、的ARID値.BPSPi:OA寫響應(yīng)這個信號表示結(jié)交易的狀枳可允許的相應(yīng)揃OKAY.EXOKAY.SLVTRR 和 DECERR一BVALD寫啊應(yīng)育效.這個信號表示所要求的有效寫響應(yīng)是可用的.BREADY主響應(yīng)唯備口這亍信號表廬主設(shè)備可以接受響應(yīng)信息.2.5讀地址通道信號表2-5列出了讀地址通道中用到的信號表2-5讀地址通道信號fS號名AWtj : 0)主讀地址：D遠(yuǎn)牛值號用于讀地址佰號廻的標(biāo)記.AEtDDRj：主讀地址讀地址信號給出讀猝髓交易的第一平鋼地址.只提供猝發(fā)的開 始地址和給出控儒脂號，詳細(xì)茹述了在猝發(fā)的剩余傳輸中如何計算地址.ARLEN7 能完成讀僅輸.REE.ADY主讀唯備-這平

24、信號表示主設(shè)備能接夷讀數(shù)據(jù)和晌應(yīng)信息.2.7低功耗接口信號表2-7列出了可以選擇的低功耗接口信號。表2-7低功耗接口信號信號瀝描述CSYSFQ時鐘控制器系統(tǒng)低功耗諳求-這個信號來自系統(tǒng)時鉗控制器使外設(shè)謹(jǐn)入低功耗狀:態(tài)CSYSACK外設(shè)低功耗諳求響應(yīng)信號口遠(yuǎn)個信號來自慕編低功耗諳求外設(shè)的響應(yīng)信號CACTIXE外設(shè)時鐘活動.該信號表示外設(shè)是否要求它的時鐘信號.要求外設(shè)時鐘.第三章通道握手本章介紹了主/從設(shè)備之間的握手過程、概括出通道之間的關(guān)系以及握手信號READY 和VALID的默認(rèn)值。本章包含以下幾個部分：?握手過程?通道之間的關(guān)系?通道握手信號之間的依賴關(guān)系3.1握手過程所有五個通道使用相同的

25、 VALID/READY 握手來傳輸數(shù)據(jù)和控制信息。這種雙向的流控制機(jī)制使得主設(shè)備和從設(shè)備都可以控制數(shù)據(jù)和控制信息的傳輸速率。源設(shè)備產(chǎn)生VALID信號標(biāo)志當(dāng)前的數(shù)據(jù)和控制信息有效。目的設(shè)備產(chǎn)生 READY 信號標(biāo)志著可以接收主設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)和控制信息。只有當(dāng) VALID和READY 同時為高時，才能進(jìn)行傳輸。不管主設(shè)備接口還是從設(shè)備接口，在輸入和輸出信號之間不允許有組合路徑。圖3-1到圖3-3舉出握手時序的一些例子。圖3-1中，源設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)或控制信 息同時將VALID信號拉高，從主設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)或控制信息保持穩(wěn)定，直到目 的設(shè)備將READY信號拉高，表示從設(shè)備可以接收數(shù)據(jù)或控制信息。箭頭指示

26、了 傳輸開始的時刻。圖3-1 VALID 信號早于 READY信號只有在VALID信號使能之前，使能READY信號，才允許去等待，一旦使能 VALID信號，只要握手不發(fā)生，該信號一直保持使能的狀態(tài)。圖3-2中，目的設(shè)備將READY信號拉高之后數(shù)據(jù)或控制信號才會有效。 這表 明，一旦信號有效，目的設(shè)備就可以一個單周期內(nèi)接收數(shù)據(jù)或控制信息。 箭頭指 示了傳輸開始的時刻。ACLKINFORMATIONVALID RLADYI_|飛1圖3-2 READY信號早于 VALID 信號在響應(yīng)的READY信號被使能之前，允許等待 VALID信號的使能。如果已經(jīng)使 能了 READY信號，允許在VALID信號使能

27、之前，清除READY信號。圖3-3中，源設(shè)備和目的設(shè)備恰好在同一個周期進(jìn)行數(shù)據(jù)或控制信息的傳輸。 這種情況下，傳輸會立即進(jìn)行。箭頭指示了傳輸開始的時刻。圖3-3 VALID 信號與 READY 信號同時如下通道中描述了獨立的AXI協(xié)議握手機(jī)制：?寫地址通道?寫數(shù)據(jù)通道?寫響應(yīng)通道? 賣地址通道?賣數(shù)據(jù)通道。3.1.1寫地址通道只有當(dāng)主設(shè)備發(fā)出有效地址和控制信息的情況下，主設(shè)備才能使能AWVALID 信號。 該信號一直保持使能的狀態(tài)直到從設(shè)備使能相關(guān)的 AWREADY 信號去 接收地址和控制信息。AWREADY 的默認(rèn)值可以為高，也可以為低。雖然 AWREADY 信號使能為高， 從設(shè)備能夠接受任

28、何合法地址發(fā)來的數(shù)據(jù)，但是建議使能為高。AWREADY 的默認(rèn)值設(shè)為低也可以，但是不建議使用，因為，這樣至少要花費(fèi) 兩個周期去傳輸數(shù)據(jù)，一個周期用于使能 AWVALID 信號，另一周期用于使能 AWREADY 信號。3.1.2 寫數(shù)據(jù)通道在一個寫猝發(fā)交易中，只有當(dāng)主設(shè)備發(fā)出有效的寫數(shù)據(jù)時，它才會將使能 WVALID 信號。 WVALID 信號必須一直保持使能的狀態(tài)直到從設(shè)備使能 WREADY 信號去接收發(fā)來的寫數(shù)據(jù)。從設(shè)備總在一個周期內(nèi)接收發(fā)來的寫數(shù)據(jù)，這種情況下，WREADY信號的 的 默認(rèn)值可以設(shè)置為高。當(dāng)主設(shè)備在一次猝發(fā)中，寫數(shù)據(jù)傳輸即將完成時，主設(shè)備必須使能 WLAST 信號。雖然建議

29、將 WVALID 信號置為低或保持原值，但當(dāng) WVALID 信號為低時， WSTRB3:0 信號可以為任何值。3.1.3 寫響應(yīng)通道只有當(dāng)從設(shè)備發(fā)出有效的寫響應(yīng)信號時，從設(shè)備才會使能 BVALID 信號 BVALID 信號必須一直保持使能的狀態(tài)直到主設(shè)備使能 BREADY 信號去接收 來自從設(shè)備的寫響應(yīng)信號。只要主設(shè)備總在一個周期內(nèi)接收寫響應(yīng)信號，BREADY信號的默認(rèn)值可以設(shè)置為高。3.1.4 讀地址通道只有當(dāng)主設(shè)備發(fā)出有效地址和控制信息的情況下 ，主設(shè)備才能使能 ARVALID 信號。 該信號一直保持使能的狀態(tài)直到從設(shè)備使能相關(guān)的 ARREADY 信號去接收地址和控制信息。ARREADY的

30、默認(rèn)值可以為高，也可以為低。雖然ARREADY信號使能為高，從 設(shè)備能夠接受有效地址發(fā)來的數(shù)據(jù)，但是建議使能為高。ARREADY 的默認(rèn)值設(shè)為低也可以， 但是不建議使用， 因為，這樣至少要花費(fèi)兩 個周期去傳輸數(shù)據(jù)，一個周期用于使能 ARVALID 信號，另一周期用于使能 ARREADY 信號。3.1.5 讀數(shù)據(jù)通道只有當(dāng)從設(shè)備發(fā)出有效的讀數(shù)據(jù)時， 從設(shè)備才會使能 RVALID 信號。 RVALID 信號必須一直保持使能的狀態(tài)直到主設(shè)備使能 RREADY信號去接收發(fā)來的數(shù) 據(jù)。盡管一個從設(shè)備只是一個讀數(shù)據(jù)的資源， 但在響應(yīng)數(shù)據(jù)請求情況下， 從設(shè)備 必須使能 RVALID 信號。主設(shè)備接口通過設(shè)置

31、 RREADY 信號去接收數(shù)據(jù)。主設(shè)備無論何時進(jìn)行讀交易， 它都能立即接收數(shù)據(jù)。只有在這情況下，RREADY的默認(rèn)值可以設(shè)置為高。當(dāng)從設(shè)備在一次猝發(fā)中，讀數(shù)據(jù)傳輸即將完成時，從設(shè)備必須使能 RLAST 信 號。3.2 通道之間的關(guān)系地址通道、讀數(shù)據(jù)通道、寫數(shù)據(jù)通道和寫響應(yīng)通道的關(guān)系是靈活的。例如，總線接口上寫數(shù)據(jù)可能比相關(guān)寫地址早出現(xiàn)。當(dāng)寫地址通道包含寄存 器操作多于寫地址通道上的操作時， 會出現(xiàn)這種情況。也可能是因為寫的數(shù)據(jù)與 相關(guān)的寫的地址出現(xiàn)在同一個周期。當(dāng)互聯(lián)設(shè)備必須確定目的地址空間或從設(shè)備空間時， 互連設(shè)備必須重新對齊地 址和寫數(shù)據(jù)。確保寫數(shù)據(jù)只對目的從設(shè)備有效，是必要的。兩種關(guān)系必

32、須滿足：與讀數(shù)據(jù)相關(guān)的讀數(shù)據(jù)地址出現(xiàn)后，必須進(jìn)行讀數(shù)據(jù)與寫響應(yīng)相關(guān)的寫交易中，在寫數(shù)據(jù)傳輸即將完成時，必須做出寫響應(yīng)3.3通道握手信號之間的依賴關(guān)系為了防止發(fā)生死鎖，必須重視握手信號之間的依賴關(guān)系。任何交易中：一個AXI模塊的VALID 信號不能依賴于另一個模塊的 READY信號READY信號可以等待VALID信號使能可以在使能 VALID信號之后使能READY，也可以在使能VALID 信號之前將 READY信號使能為默認(rèn)值，這樣設(shè)計更高效。.圖3-4和圖3-5為各握手信號之間的依賴關(guān)系圖。單箭頭指向的信號可以在指向 它的信號未使能或使能后，它再使能；雙箭頭向的信號，必須在指向它的信號全 都使

33、能后，它再使能。圖3-4中所示，在一次讀交易中：從設(shè)備使能ARREADY信號之前，可以在等待 ARVALID信號被使能。從設(shè)備必須等待ARVALID和ARREADY信號都有效后，再去使能RVALID 信號以返回讀數(shù)據(jù)ARVALID RVALID22RREADYARREADY圖3-4讀交易中握手信號的依賴關(guān)系圖3-5中所示，在一次寫交易中：主設(shè)備必須等待從設(shè)備使能AWVALID 、WVALID信號之后，主設(shè)備再去使 能 AWREADY、WREADY 信號。從設(shè)備可以等待使能AWREADY、WVALID信號或者同時使能倆個信號后， 再去使能AWREADY。從設(shè)備可以等待使能AWREADY、WVAL

34、ID信號或者同時使能倆個信號后， 再去使能AWREADY 。AWREADYWREADY從設(shè)備可以等待使能AWREADY、WVALID信號或者同時使能倆個信號后, 再去使能AWREADY 。BREADY圖3-5寫交易握手信號依賴關(guān)系注意: 在一次寫交易中，主設(shè)備不必等 AWREADY 有效之后去發(fā)送WVALID ，這一 點是很重要的。如果主設(shè)備在發(fā)送 WVALID信號之前，必定不會等待使能 AWREADY信號，反過來如果從設(shè)備在等待使能 WVALID信號，再去使能 AWREADY則這樣就會造成死鎖狀況。第四章地址選擇本章主要描述AXI猝發(fā)類型、在一次猝發(fā)過程中如何計算地址以及字節(jié)傳 輸?shù)耐ǖ?。?/p>

35、含章節(jié)如下：關(guān)于地址選擇猝發(fā)長度猝發(fā)大小猝發(fā)類型猝發(fā)地址4.1關(guān)于地址選擇AXI協(xié)議是基于猝發(fā)方式，主設(shè)備開始每次的猝發(fā)，是通過發(fā)送傳輸所需 的控制信息和傳輸過程中所需的首字節(jié)地址的方式，隨著猝發(fā)交易進(jìn)行，從設(shè)備 負(fù)責(zé)計算接下來的傳輸所需要的地址。猝發(fā)數(shù)不能超過4KB臨界值，這是為了防止猝發(fā)長度在從設(shè)備之間出現(xiàn)交 叉現(xiàn)象，同時也限制了從設(shè)備需要地址增量的大小。4.2猝發(fā)長度AWLEN或ARLEN信號說明每次猝發(fā)傳輸開始時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫€數(shù)，如表 4-1所示，每猝發(fā)可以傳輸長1-16個數(shù)據(jù)。表4-1 burst長度譯碼表ARLEN3：0 AWLEN3:DNumber of data transfe

36、rsbOOtW1boombl 101J4bl 110ISMill16對于循回猝發(fā)方式來講，猝發(fā)的長度必須是 2, 4, 8,或16。每次交易進(jìn)行時，必須通過設(shè)置 AWLEN或ARLEN信號來確定傳輸 長度，任何器件都不能通過盡早地終止猝發(fā)的方式去減少數(shù)據(jù)傳輸個數(shù)。 在一次 寫猝發(fā)的過程中，主設(shè)備通過禁止寫選通信號的方式終止進(jìn)一步的寫操作， 但是 它必須完成本次猝發(fā)中剩下數(shù)據(jù)傳輸。 在一次讀猝發(fā)過程中，主設(shè)備能丟棄進(jìn)一 步的讀到數(shù)據(jù)，但是它必須完成在本次猝發(fā)中剩下的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)訪問一個讀敏感設(shè)備例如FIFO時，拋棄不需要的讀數(shù)據(jù)會導(dǎo)致丟失數(shù)據(jù)。 主設(shè) 備不會來訪問這樣一種設(shè)備，它使用的猝發(fā)長度比

37、自身需要的還長。4.3猝發(fā)大小如表4-2中顯示，通過ARSIZE或AWSIZE信號設(shè)定了，在一次猝發(fā)中,每一時鐘節(jié)拍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)的最大字節(jié)數(shù)，或數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)。表4G burst大小譯碼表ARSIZES：O AWSlZEf2：Q)Bytes in transferb(XX)tbooth(JlO4hO11g忖10016bjoi32blLO64nil j128AXI協(xié)議通過傳輸?shù)刂穪頉Q定使用哪一個數(shù)據(jù)總線上的字節(jié)通道進(jìn)行傳 輸。對于地址遞增或地址循回的猝發(fā)，并且要求傳輸數(shù)據(jù)的寬度比數(shù)據(jù)總線上的 要窄，這中猝發(fā)過程中，每次數(shù)據(jù)傳輸，使用不同的字節(jié)通道，這些通道對應(yīng)于 猝發(fā)中每一個時鐘節(jié)拍。一

38、個固定格式的猝發(fā)，其地址保持不變，每拍數(shù)據(jù)傳輸 都使用相同的字節(jié)通道。任何數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶挾榷疾荒艹^交易中期間的數(shù)據(jù)總線寬度。4.4猝發(fā)類型AXI協(xié)議定義了三種猝發(fā)類型：地址固定的猝發(fā)地址遞增的猝發(fā)地址循回的猝發(fā)表4-3顯示了如何通過 ARBURST或AWBURST信號選擇猝發(fā)類型。表4-3 burst類型譯碼表ARBURST1：0 AWBURST1iO)Burst typeDescriptionAccessbOOFIXEDMKed-illriXS burstFJFU-iypeMilJXCRIncremeniing-address burstXcrnial Siuenlial meitKryMO

39、RAFJiKTememinf-address bursi itui c d lew er addre詰 at he u rap boundaryCache lineMlReserved-4.4.1地址固定的猝發(fā)在固定猝發(fā)類型中，猝發(fā)過程中，每次傳輸?shù)刂繁３忠粯?。如?dāng)加 載或者清空一個 FIFO 外設(shè)時，使用這種類型可以重復(fù)訪問同一個位置。4.4.2地址遞增的猝發(fā) 在地址遞增的猝發(fā)類型中， 猝發(fā)中每次傳輸所需的地址是通過增加前 一個傳輸?shù)刂穪淼玫?。增加的值取決于傳輸量的大小。例如：一次猝發(fā)中，每次 傳輸所需的地址為四個字節(jié)，那么這個地址就是有前一個地址值加四得到的。4.4.3地址循回的猝發(fā) 地址

40、循回的猝發(fā)類型類似于地址遞增猝發(fā)類型，在地址遞增猝發(fā)類 型中，每次傳輸所需的地址值是前一次傳輸?shù)刂返倪f增， 而在地址循回猝發(fā)類型 中，當(dāng)?shù)竭_(dá)循回的邊界時，地址再次回到低地址。循回的邊界是指，每次猝發(fā)的 大小乘以該猝發(fā)過程的傳輸總量。對于地址循回的猝發(fā)有兩個限制：起始地址必須與數(shù)據(jù)的大小對齊猝發(fā)的長度必須為 2，4，8 或 164.5 猝發(fā)地址 這一節(jié)提供一些簡單的公式，在猝發(fā)過程中，用于確定地址和傳輸字節(jié) 通道。公式中使用到的變量如下：Start_Address 主設(shè)備發(fā)起的起始地址Number_Bytes 每次數(shù)據(jù)傳輸中允許的最大的字節(jié)數(shù) Data_Bus_Bytes 數(shù)據(jù)總線上的字節(jié)通道數(shù)

41、 Aligned_Address 與起始地址對齊的類型 Burst_Length 一次猝發(fā)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偭?Address_N 猝發(fā)中傳輸 N 的地址， N 是 2-16 之間的一個整數(shù)。 Wrap_Boundary 一次循回猝發(fā)中的最低地址Lower_Byte_Lane 一次傳輸中最低地址對應(yīng)的字節(jié)通道 Upper_Byte_Lane 一次傳輸中最高地址對應(yīng)的字節(jié)通道 INT(x) x 四舍五入后的值使用如下公式確定猝發(fā)過程中的傳輸?shù)刂?： Start_Address = ADDRNumber_Bytes=2SIZE Burst_Length= LEN+1 Aligned_Address=(INT(Start_Address / Number_Bytes)x Number_Bytes 使用如下公式確定猝發(fā)中首次傳輸所需的地址 Address_1 = Start_Address . 使用如下公式確定猝發(fā)中首次傳輸后任何傳輸所需的地址 Address_N = Alig ned_Address+