由于ZYNQ架構(gòu)和常用接口IP核經(jīng)常出現(xiàn) AXI協(xié)議,賽靈思的協(xié)議手冊講解時序比較分散。所以筆者收藏AXI協(xié)議的幾種時序,,方便編程,。
(1) AXI_LITE協(xié)議:
( 1) 讀地址通道,, 包含ARVALID, ARADDR, ARREADY信號;
?。?2) 讀數(shù)據(jù)通道,, 包含RVALID, RDATA, RREADY, RRESP信號,;
( 3) 寫地址通道,, 包含AWVALID,, AWADDR, AWREADY信號;
?。?4) 寫數(shù)據(jù)通道,, 包含WVALID, WDATA, WSTRB, WREADY信號,;
?。?5) 寫應(yīng)答通道, 包含BVALID, BRESP, BREADY信號,;( 6) 系統(tǒng)通道,, 包含:ACLK, ARESETN信號,。
AXI4總線和AXI4-Lite總線的信號也有他的命名特點:讀地址信號都是以AR開頭( A:address,;R:read)寫地址信號都是以AW開頭( A:address;W:write)讀數(shù)據(jù)信號都是以R開頭( R:read)寫數(shù)據(jù)信號都是以W開頭( W:write)
AXI_LITE讀時序:
AXI_LITE:寫時序
(2) AXI_STREAM:
AXI4-Stream總線的組成有:
?。?1) ACLK信號:總線時鐘,, 上升沿有效;
?。?2) ARESETN信號:總線復(fù)位,, 低電平有效
( 3) TREADY信號:從機告訴主機做好傳輸準(zhǔn)備,;
?。?4) TDATA信號:數(shù)據(jù), 可選寬度32,64,128,256bit
?。?5) TSTRB信號:每一bit對應(yīng)TDATA的一個有效字節(jié),, 寬度為TDATA/8
( 6) TLAST信號:主機告訴從機該次傳輸為突發(fā)傳輸?shù)慕Y(jié)尾,;
?。?7) TVALID信號:主機告訴從機數(shù)據(jù)本次傳輸有效;
?。?8) TUSER信號 :用戶定義信號,, 寬度為128bit。
(3)其他
(a)AXI架構(gòu)
AXI協(xié)議是基于burst的傳輸,,并且定義了以下5個獨立的傳輸通道:讀地址通道,、讀數(shù)據(jù)通道、寫地址通道、寫數(shù)據(jù)通道,、寫響應(yīng)通道,。
地址通道攜帶控制消息用于描述被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)屬性,數(shù)據(jù)傳輸使用寫通道來實現(xiàn)“主”到“從”的傳輸,,“從”使用寫響應(yīng)通道來完成一次寫傳輸,;讀通道用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)從“從”到“主”的傳輸。
AXI是基于VALID/READY的握手機制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,,傳輸源端使用VALID表明地址/控制信號,、數(shù)據(jù)是有效的,目的端使用READY表明自己能夠接受信息,。
讀/寫地址通道:讀,、寫傳輸每個都有自己的地址通道,對應(yīng)的地址通道承載著對應(yīng)傳輸?shù)牡刂房刂菩畔ⅰ?/p>
讀數(shù)據(jù)通道:讀數(shù)據(jù)通道承載著讀數(shù)據(jù)和讀響應(yīng)信號包括數(shù)據(jù)總線(8/16/32/64/128/256/512/1024bit)和指示讀傳輸完成的讀響應(yīng)信號,。
寫數(shù)據(jù)通道:寫數(shù)據(jù)通道的數(shù)據(jù)信息被認為是緩沖(buffered)了的,,“主”無需等待“從”對上次寫傳輸?shù)拇_認即可發(fā)起一次新的寫傳輸。寫通道包括數(shù)據(jù)總線(8/16…1024bit)和字節(jié)線(用于指示8bit 數(shù)據(jù)信號的有效性),。
寫響應(yīng)通道:“從”使用寫響應(yīng)通道對寫傳輸進行響應(yīng),。所有的寫傳輸需要寫響應(yīng)通道的完成信號。
圖3-4 接口與互聯(lián)
AXI協(xié)議提供單一的接口定義,,能用在下述三種接口之間:master/interconnect、slave/interconnect,、master/slave,。
可以使用以下幾種典型的系統(tǒng)拓撲架構(gòu):
共享地址與數(shù)據(jù)總線
共享地址總線,多數(shù)據(jù)總線
multilayer多層,,多地址總線,,多數(shù)據(jù)總線
在大多數(shù)系統(tǒng)中,地址通道的帶寬要求沒有數(shù)據(jù)通道高,,因此可以使用共享地址總線,,多數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)來對系統(tǒng)性能和互聯(lián)復(fù)雜度進行平衡。
寄存器片(Register Slices):
每個AXI通道使用單一方向傳輸信息,,并且各個通道直接沒有任何固定關(guān)系,。因此可以可以在任何通道任何點插入寄存器片,當(dāng)然這會導(dǎo)致額外的周期延遲,。
使用寄存器片可以實現(xiàn)周期延遲(cycles of latency)和最大操作頻率的折中,;使用寄存器片可以分割低速外設(shè)的長路徑。
(b)信號描述
表 2-1 全局信號
表 2-4 寫響應(yīng)通道信號
(c) 信號接口要求
3.1時鐘復(fù)位
時鐘
每個AXI組件使用一個時鐘信號ACLK,,所有輸入信號在ACLK上升沿采樣,,所有輸出信號必須在ACLK上升沿后發(fā)生。
復(fù)位
AXI使用一個低電平有效的復(fù)位信號ARESETn,復(fù)位信號可以異步斷言,,但必須和時鐘上升沿同步去斷言,。
復(fù)位期間對接口有如下要求:①主機接口必須驅(qū)動ARVALID,AWVALID,,WVALID為低電平,;②從機接口必須驅(qū)動RVALID,BVALID為低電平,;③所有其他信號可以被驅(qū)動到任意值,。
在復(fù)位后,主機可以在時鐘上升沿驅(qū)動ARVALID,,AWVALID,,WVALID為高電平。
3.2基本讀寫傳輸
握手過程
5個傳輸通道均使用VALID/READY信號對傳輸過程的地址,、數(shù)據(jù),、控制信號進行握手。使用雙向握手機制,,傳輸僅僅發(fā)生在VALID,、READY同時有效的時候。下圖是幾種握手機制:
通道信號要求
通道握手信號:每個通道有自己的xVALID/xREADY握手信號對,。
寫地址通道:當(dāng)主機驅(qū)動有效的地址和控制信號時,,主機可以斷言AWVALID,一旦斷言,,需要保持AWVALID的斷言狀態(tài),,直到時鐘上升沿采樣到從機的AWREADY。AWREADY默認值可高可低,,推薦為高(如果為低,,一次傳輸至少需要兩個周期,一個用來斷言AWVALID,,一個用來斷言AWREADY),;當(dāng)AWREADY為高時,從機必須能夠接受提供給它的有效地址,。
寫數(shù)據(jù)通道:在寫突發(fā)傳輸過程中,,主機只能在它提供有效的寫數(shù)據(jù)時斷言WVALID,一旦斷言,,需要保持?jǐn)嘌誀顟B(tài),,知道時鐘上升沿采樣到從機的WREADY。WREADY默認值可以為高,,這要求從機總能夠在單個周期內(nèi)接受寫數(shù)據(jù),。主機在驅(qū)動最后一次寫突發(fā)傳輸是需要斷言WLAST信號。
寫響應(yīng)通道:從機只能它在驅(qū)動有效的寫響應(yīng)時斷言BVALID,一旦斷言需要保持,,直到時鐘上升沿采樣到主機的BREADY信號,。當(dāng)主機總能在一個周期內(nèi)接受寫響應(yīng)信號時,可以將BREADY的默認值設(shè)為高,。
讀地址通道:當(dāng)主機驅(qū)動有效的地址和控制信號時,,主機可以斷言ARVALID,一旦斷言,,需要保持ARVALID的斷言狀態(tài),,直到時鐘上升沿采樣到從機的ARREADY。ARREADY默認值可高可低,,推薦為高(如果為低,,一次傳輸至少需要兩個周期,一個用來斷言ARVALID,,一個用來斷言ARREADY),;當(dāng)ARREADY為高時,從機必須能夠接受提供給它的有效地址,。
讀數(shù)據(jù)通道:只有當(dāng)從機驅(qū)動有效的讀數(shù)據(jù)時從機才可以斷言RVALID,,一旦斷言需要保持直到時鐘上升沿采樣到主機的BREADY。BREADY默認值可以為高,,此時需要主機任何時候一旦開始讀傳輸就能立馬接受讀數(shù)據(jù),。當(dāng)最后一次突發(fā)讀傳輸時,從機需要斷言RLAST,。
通道間關(guān)系
AXI協(xié)議要求通道間滿足如下關(guān)系:
寫響應(yīng)必須跟隨最后一次burst的的寫傳輸
讀數(shù)據(jù)必須跟隨數(shù)據(jù)對應(yīng)的地址
通道握手信號需要確認一些依耐關(guān)系
通道握手信號的依耐關(guān)系
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