AXI4-Lite協議簡明學習筆記

AXI4-Lite協議簡明學習筆記AXI4協議是ARM的AMBA總線協議重要部分，ARM介紹AXI4總線協議是一種性能高，帶寬高，延遲低的總線協議。而XDMA中，利用BAR0實現上位機通過PCIE往FPGA配置寄存器的操作，對應總線協議是AXI4-Lite，AXI4總線協議的簡化版。通過學習AXI4-Lite總線協議內容，一方面為AXI4，AXI4-Stream總線協議打基礎；另一方面為后續(xù)的BAR0空間內容做鋪墊。本文主要講解AXI-Lite總線協議，文中會使用XDMA的部分內容作為例子。XDMABAR設置勾選PCIetoAXILiteMasterInterface，默認選擇1MB的空間大??；通過這個選項，在上位機的配合下，就可以通過PCIE向FPGA進行讀寫寄存器的操作。這里選擇AXI4-Lite協議的內容自然是因為AXI4-Lite協議適合在讀寫寄存器的模式下使用。原因主要有：1.相對于AXI4，AXI4-Stream來說，控制信號少了許多，控制邏輯簡單2.讀寫寄存器操作數據量小，每次操作只會傳輸一次數據，AXI4，AXI4-Stream不適合這種模式，AXI4-Lite協議正適合。這些特性非常適合傳輸寄存器操作，因為每次讀寫寄存器值時，傳輸的數據量很小，不需要靈活多變的總線協議，也不需要太過復雜的控制邏輯就可以實現。AXI4Lite信號定義AXI協議中，讀寫分為5個通道；分別為寫地址通道，寫數據通道，寫響應通道，讀地址通道，讀數據通道，總線兩端分主機和從機，主機向從機讀寫數據；GLOBAL信號（ACLK，ARESETn）：全局時鐘ACLK和復位ARESETn信號不必多說，讀寫操作都在這兩個全局信號的控制下進行。復位信號低有效期間，主機必須保持ARVALID，AWVALID，WVALID低；從機保持RVALID，BVALID低。握手信號（xVALID，xREADY）：AXI協議中使用握手信號保證主從機數據有效；寫地址和數據時，VALID信號表示主機可以寫入有效的數據，READY信號表示從機做好準備接收數據；讀數據和返回寫響應時，READY信號表示主機做好準備接收數據，VALID信號表示從機可以輸出有效的數據；注意，只有VALID和對應的READY信號都為高時，傳輸數據才會進行。讀寫地址信號（AxADDR，AxPROT）：仔細想想，讀數據的地址和寫數據的地址其實都是主機確定的，所以讀寫地址也相當于主機向從機寫入地址數據。等待握手成功，從機就會接收主機寫入的數據并做下一步操作。AWPROT和ARPORT信號指示訪問的優(yōu)先級和安全等級，以及是否為數據訪問或指令訪問，感覺用處不大；AxPROT協議內容AXI4協議為了滿足多種類型處理器的總線需求，使用AxPROT滿足更多更復雜的功能；注意，除非你確定需要傳輸指令，否則建議AxPORT[2]為低。寫數據信號（WDATA，WSTRB）：為了簡化數據發(fā)送過程，AXI4-Lite總線的數據寬度只能選擇32位或64位；為了兼顧更低位寬的數據傳輸，AXI4-Lite總線使用WSTRB指明傳輸數據的有效位數，每一位對應WDATA數據的8位數據，所以WSTRB只可能是8或16位。最低位LSB為高，代表WDATA[7:0]數據有效，以此類推；從機可以根據WSTRB丟棄無效的數據位。等待握手成功，從機就會接收主機寫入的數據，并與之前接收的寫地址數據組合起來，傳入后續(xù)數據處理模塊做處理。讀數據和響應信號（RDATA，xRESP）：主機接收讀地址數據后，找到地址對應的數據后，與主機完成握手，將數據傳輸完畢后，RRESP會顯示相應的數值代表對應的讀取數據情況。xRESP協議內容AXI4-Lite協議沒有EXOKAY的響應。主機接收到RRESP后，能夠判斷數據是否可靠。'10','11'為從機錯誤，解碼錯誤；讀響應與寫響應不同的是，寫響應只會在全部數據寫入后，給主機返回一個寫響應BRESP，但讀響應是不斷地伴隨著讀取數據的輸出而更新的。但AXI4-Lite協議中，一次傳輸過程只能寫入一次數據，讀取一次數據，所以兩個信號也就沒有差別了?？v觀整個協議，最重要的就是信號的握手。握手信號不管接收方是否做好準備，發(fā)送方輸出數據有效時，就會拉高VALID信號；也就是說READY信號是否拉高都不會影響VALID信號拉高與否，兩者只有同時為高，傳輸才有效；因此，有三種握手機制，VALID先拉高，而后READY拉高READY拉高，后續(xù)VALID拉高同時拉高5個通道的通信都需要握手之后才能有效地進行。其次就是信號的響應，寫響應和讀響應，兩個信號保證讀寫的可靠性。最后就是寫數據的選通信號WSTRB和讀寫的AxPORT信號，滿足更多的個性化需求。XDMAAXI4-Lite接口明白AXI4-Lite協議后，就可以根據協議內容，與XDMA進行通信，利用“xdma_rw.exeuserread0–l4”等指令