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(shuō)明書(shū)。 主要面向想熟悉 AMBA 、或是想去設(shè)計(jì)與 AMBA AXI 協(xié)議相兼容的系統(tǒng)和模塊 的讀者。說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容安排：第一章 緒論 閱讀本章，你會(huì)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(guò)程。第二章 信號(hào)描述本章主要介紹 AXI 一些信號(hào)的定義，如：寫(xiě)地址通道、讀數(shù)據(jù)通道、寫(xiě)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(hào)。第三章 通道握手 介紹通道握手的整個(gè)過(guò)程 第四章 地址選擇主要講 AXI 猝發(fā)類(lèi)型、如何去計(jì)算

2、地址、在一次猝發(fā)中使用字節(jié)通道傳輸?shù)倪^(guò) 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(jí)緩存和保護(hù)單元。第六章 自動(dòng)訪問(wèn) 本章主要講互斥訪問(wèn)和鎖定訪問(wèn)第七章 反應(yīng)信號(hào)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(wú)序傳輸。第九章 數(shù)據(jù)總線主要講在 AXI 讀和寫(xiě)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(lèi)型數(shù)據(jù)。第十章 非對(duì)齊傳輸 主要講如何使用 AXI 協(xié)議處理非對(duì)齊傳輸。第十一章 時(shí)鐘和復(fù)字節(jié)主要講述 AXI 時(shí)鐘和復(fù)字節(jié)信號(hào)的時(shí)序。第十二章 低功耗接口 主要講如何使用 AXI 時(shí)

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(jiǎn)單控制寄存器類(lèi)型的接口，在不需要AXI4 全部功能的時(shí)候使用。說(shuō)明書(shū)中的約定如下：印刷字體的類(lèi)型第四頁(yè)的時(shí)序圖第四頁(yè)中的信號(hào)印刷字體的類(lèi)型：斜體此類(lèi)型的字體用于突出顯示重要的注釋?zhuān)榻B專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)，指出文中所用到的參照和引用。加粗字體 此類(lèi)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(hào)的名字。在描述列表的適當(dāng)之處，也可用來(lái)表示術(shù)語(yǔ)。等寬字體此類(lèi)型字體指出通過(guò)鍵盤(pán)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(lèi)型的字體指出一個(gè)命令或選項(xiàng)可以使用它的縮寫(xiě)。不需要輸入命令或選項(xiàng)的全稱(chēng)，輸入相應(yīng)下劃線的部分即可。等寬斜體 此類(lèi)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(shí)，指出所用的語(yǔ)言關(guān)鍵字 在匯編所在的代碼或代碼段處，使用括號(hào)里的術(shù)語(yǔ)替換匯編的語(yǔ)法。例如：MRC p15， 0,vOpcode_2時(shí)序圖如圖是時(shí)序圖關(guān)鍵性約定，解釋了時(shí)序圖中用到的成分。當(dāng)這些成分發(fā)生變化的 時(shí)候，都會(huì)有清晰度標(biāo)注。不需要假定表中任何不明確的時(shí)序信息。Bus changeHigh innpedance to stabl

5、e bus時(shí)序關(guān)鍵性約定圖陰影部分的總線和信號(hào)區(qū)域沒(méi)有給出定義， 因此這個(gè)時(shí)候，在陰影區(qū)域內(nèi)，可以 假定總線或者信號(hào)是任意一個(gè)值。 而實(shí)際的電平值是多少并不重要，也不影響正 常的操作。時(shí)序圖中有時(shí)，會(huì)同時(shí)出現(xiàn)單比特字節(jié)表示的信號(hào)，女口HIGH和LOW并且它們與時(shí)序關(guān)鍵性約定圖中顯示的總線變化很相似。 如果一個(gè)時(shí)序圖中用上述方式顯 示一個(gè)單比特字節(jié)信號(hào)，那么，信號(hào)的值不會(huì)影響到它所在圖中的描述。信號(hào)信號(hào)約束如下：信號(hào)電平：有效信號(hào)的電平取決于這個(gè)信號(hào)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(hào)低有效 低電平有效的信號(hào)低電平情況下的命名 在信號(hào)名字的開(kāi)始或結(jié)尾指出是一個(gè)低電平

6、有效的信號(hào)。第一章 緒論閱讀本章，你會(huì)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(guò)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(jì)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(jì) 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(wèn)高延遲的訪問(wèn)控制器 為互聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)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(duì)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(xiě)數(shù)據(jù)通道，能支持低功耗的 DMA 可以發(fā)出多個(gè)未使用地址支持亂序交易易于通過(guò)添加寄存器段結(jié)束時(shí)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(hào)。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(shuō)明 書(shū)中介紹了 AXI協(xié)議接口。2.0 版本的說(shuō)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(duì)AXI4和AXI4-Lite做了詳細(xì)介紹。AXI4AXI4協(xié)議是對(duì)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(zhǎng)度達(dá) 256節(jié)拍質(zhì)量服務(wù)（QoS）信號(hào)支持多個(gè)區(qū)域的接口更新寫(xiě)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(cuò)寫(xiě)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(jiǎn)版是AXI4協(xié)議的一個(gè)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(jiǎn)單的組件接口。AXI4-Lite的接口的主要特點(diǎn)是：?所有傳輸都是猝發(fā)長(zhǎng)度為1?所有數(shù)據(jù)訪問(wèn)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(wèn)操作都是相同的，等于 B0000?

9、不支持獨(dú)占訪問(wèn)。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(gè)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(guò)寫(xiě)通道向從設(shè)備寫(xiě)數(shù)據(jù)（簡(jiǎn)稱(chēng)寫(xiě)交易），另一種是主設(shè)備經(jīng)過(guò)讀通 道從從設(shè)備那里讀取數(shù)據(jù)（簡(jiǎn)稱(chēng)讀交易）。在寫(xiě)交易過(guò)程中，AXI有一個(gè)額外的 寫(xiě)響應(yīng)通道，從設(shè)備通過(guò)該通道向主設(shè)備發(fā)出信號(hào)表示完成寫(xiě)交易。AXI協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)：地址信息發(fā)出先于實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)支持多個(gè)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(shí)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(xiě)地址、寫(xiě)數(shù)據(jù)和寫(xiě)響應(yīng)通道如何實(shí)現(xiàn)一次寫(xiě)交易地址和控制寫(xiě)數(shù)據(jù)通道寫(xiě)數(shù)據(jù) 結(jié)數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù)寫(xiě)響應(yīng)通道寫(xiě)地址通道主 接 口A 接 口圖1-2寫(xiě)通道結(jié)構(gòu)1.2.1通道定義五個(gè)獨(dú)立的通道都包含一組標(biāo)記信息的信號(hào)，并且使用雙向的VALID和READY信號(hào)實(shí)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(shí)，發(fā)送信息的源設(shè)備將使能VALID信號(hào)。當(dāng)目的設(shè)備接收到數(shù)據(jù)時(shí)，使能 READY信號(hào).當(dāng)一次交易中最后數(shù)據(jù)傳輸 完成時(shí)，讀數(shù)據(jù)通道和寫(xiě)數(shù)據(jù)通道都會(huì)發(fā)出一個(gè) LAST信號(hào)。讀地址和寫(xiě)地址通道讀交易和寫(xiě)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(zhǎng)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(guò)獨(dú)占交易和鎖定交易實(shí)現(xiàn)原子操作系統(tǒng)級(jí)的緩存和緩沖控制安全訪問(wèn)和特權(quán)訪問(wèn)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(xiě)數(shù)據(jù)通道寫(xiě)數(shù)據(jù)通道主要傳輸從主設(shè)備向從設(shè)備寫(xiě)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(gè)比特一個(gè)字節(jié)選通字節(jié)，標(biāo)志總線上的

12、哪個(gè)字節(jié)可用寫(xiě)數(shù)據(jù)通道的信息總是放入緩存中，當(dāng)前一個(gè)寫(xiě)交易從設(shè)備沒(méi)有做出響應(yīng)的情況下，以便于主設(shè)備進(jìn)行寫(xiě)交易。寫(xiě)響應(yīng)通道寫(xiě)響應(yīng)通道是從設(shè)備對(duì)寫(xiě)交易作出響應(yīng)的通道。所有寫(xiě)交易使用完成信 號(hào)。不是猝發(fā)中每個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)傳輸都返回一個(gè)完成信號(hào)，而是每個(gè)猝發(fā)完成后一起返 回一個(gè)完成信號(hào)。122接口與互聯(lián)一個(gè)典型的系統(tǒng)主要是由一個(gè)主設(shè)備和從設(shè)備連接組成的，它們通過(guò)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(gè)單獨(dú)的接口定

13、義來(lái)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(duì)稱(chēng)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(gè)數(shù)據(jù)總線?擁有多個(gè)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(shí)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(gè)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(gè)AXI的通道僅在一個(gè)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?yàn)樗蕴砑友h(huán)延時(shí)為代價(jià)， 在任何通道內(nèi)運(yùn)行使能一個(gè)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(gè)互聯(lián)后，在其內(nèi)部幾乎任何一點(diǎn)處均可以使用寄存器片。它對(duì)處理器和高速內(nèi)存之間實(shí)現(xiàn)直接，快速鏈接非常有利。但使用簡(jiǎn)單的寄存器片去分離一個(gè)較長(zhǎng)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(gè)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(hào)同時(shí)為 高的時(shí)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(xiě)

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(gè)4拍的讀猝發(fā) 交易的時(shí)序圖。在這個(gè)例子中，主設(shè)備發(fā)送地址， 一個(gè)周期后從設(shè)備接收。主設(shè)備在發(fā)送地址的同時(shí)也發(fā)送了一些控制信息，用于記錄猝發(fā)的類(lèi)型和長(zhǎng)度， 為了保持圖的清晰性，在此省略這些信號(hào)。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(hào)為低，直到讀數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。從設(shè)備發(fā)送 RLAST信號(hào)標(biāo)志著此次猝 發(fā)交易中這是最后一個(gè)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(gè)猝發(fā)交易的地址后發(fā)送另一個(gè)猝發(fā)交易的 地址的時(shí)序圖。這樣可以保證一個(gè)從設(shè)備在完成第一個(gè)猝發(fā)交易的同時(shí)可以開(kāi)始 處理第二個(gè)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(xiě)猝發(fā)示例圖1-6為一次寫(xiě)交易的時(shí)序圖。當(dāng)主設(shè)備發(fā)送地址和控制信息到寫(xiě)地址通道之 后，交易過(guò)程開(kāi)始。然后主設(shè)備通過(guò)寫(xiě)數(shù)據(jù)通道發(fā)送每一個(gè)寫(xiě)數(shù)據(jù)，當(dāng)為最后一個(gè)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，主設(shè)備將 WLAST信號(hào)置高。當(dāng)從設(shè)備接收完所有的數(shù) 據(jù)時(shí)，從設(shè)備返回給主設(shè)備一個(gè)寫(xiě)響應(yīng)信號(hào)標(biāo)志本次寫(xiě)交易的結(jié)束。圖1-6寫(xiě)猝發(fā)交易1.3.4交易順序AXI協(xié)議支持亂序交易。通過(guò)接口的每次交易，協(xié)議都會(huì)分配一個(gè)ID標(biāo)簽。協(xié)議要求相同ID的交易按順序完成，而對(duì)不同ID的交易沒(méi)有順序限制，可以亂序 完成。亂序交易可以

18、在兩個(gè)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(duì)慢的從設(shè)備進(jìn)行交易 時(shí)，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(shí)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(wèn)要優(yōu)先于早期獲得的數(shù)據(jù)。如果一個(gè)主設(shè)備要求以交易開(kāi)始時(shí)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(gè)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(lái)的ID標(biāo)簽是唯一的。ID就像一個(gè)主設(shè)備號(hào)碼，但通過(guò)擴(kuò)展可以 使得每個(gè)主設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)

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

20、信號(hào).所有的信號(hào)在全局時(shí)鐘的上升沿采樣ARESETn全局復(fù)儻信號(hào).謹(jǐn)信號(hào)低有效.2.2寫(xiě)地址通道信號(hào)表2-2列出了寫(xiě)地址通道信號(hào)表2-2寫(xiě)地址通道信號(hào)信號(hào)名源主寫(xiě)地址R這個(gè)信尋用于塔地址信號(hào)組的標(biāo)記.AWADDR31:0主寫(xiě)地址寫(xiě)地址信號(hào)給出寫(xiě)猝炭交易的第一乍佞輸?shù)刂?相關(guān)的控帶寤號(hào) 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(gè)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(gè)信號(hào)確定猝發(fā)中毎亍槎輸?shù)娜?字節(jié)通道選通用來(lái)說(shuō)明 需要更新的字節(jié)通道.AV.-BLTtSTl：O主猝發(fā)類(lèi)型.該信息與大小信息一起，表不在猝境過(guò)程中 世址如何用于耀 個(gè)傳輸。A

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

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

23、的ARID値.BPSPi:OA寫(xiě)響應(yīng)這個(gè)信號(hào)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(xiě)啊應(yīng)育效.這個(gè)信號(hào)表示所要求的有效寫(xiě)響應(yīng)是可用的.BREADY主響應(yīng)唯備口這亍信號(hào)表廬主設(shè)備可以接受響應(yīng)信息.2.5讀地址通道信號(hào)表2-5列出了讀地址通道中用到的信號(hào)表2-5讀地址通道信號(hào)fS號(hào)名AWtj : 0)主讀地址：D遠(yuǎn)牛值號(hào)用于讀地址佰號(hào)廻的標(biāo)記.AEtDDRj：主讀地址讀地址信號(hào)給出讀猝髓交易的第一平鋼地址.只提供猝發(fā)的開(kāi) 始地址和給出控儒脂號(hào)，詳細(xì)茹述了在猝發(fā)的剩余傳輸中如何計(jì)算地址.ARLEN7 能完成讀僅輸.REE.ADY主讀唯備-這平

24、信號(hào)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(hào)表2-7列出了可以選擇的低功耗接口信號(hào)。表2-7低功耗接口信號(hào)信號(hào)瀝描述CSYSFQ時(shí)鐘控制器系統(tǒng)低功耗諳求-這個(gè)信號(hào)來(lái)自系統(tǒng)時(shí)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(hào)口遠(yuǎn)個(gè)信號(hào)來(lái)自慕編低功耗諳求外設(shè)的響應(yīng)信號(hào)CACTIXE外設(shè)時(shí)鐘活動(dòng).該信號(hào)表示外設(shè)是否要求它的時(shí)鐘信號(hào).要求外設(shè)時(shí)鐘.第三章通道握手本章介紹了主/從設(shè)備之間的握手過(guò)程、概括出通道之間的關(guān)系以及握手信號(hào)READY 和VALID的默認(rèn)值。本章包含以下幾個(gè)部分：?握手過(guò)程?通道之間的關(guān)系?通道握手信號(hào)之間的依賴(lài)關(guān)系3.1握手過(guò)程所有五個(gè)通道使用相同的

25、 VALID/READY 握手來(lái)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(hào)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(hào)標(biāo)志著可以接收主設(shè)備發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)和控制信息。只有當(dāng) VALID和READY 同時(shí)為高時(shí)，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(hào)之間不允許有組合路徑。圖3-1到圖3-3舉出握手時(shí)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(shí)將VALID信號(hào)拉高，從主設(shè)備發(fā)來(lái)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(hào)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(kāi)始的時(shí)刻。圖3-1 VALID 信號(hào)早于 READY信號(hào)只有在VALID信號(hào)使能之前，使能READY信號(hào)，才允許去等待，一旦使能 VALID信號(hào)，只要握手不發(fā)生，該信號(hào)一直保持使能的狀態(tài)。圖3-2中，目的設(shè)備將READY信號(hào)拉高之后數(shù)據(jù)或控制信號(hào)才會(huì)有效。 這表 明，一旦信號(hào)有效，目的設(shè)備就可以一個(gè)單周期內(nèi)接收數(shù)據(jù)或控制信息。 箭頭指 示了傳輸開(kāi)始的時(shí)刻。ACLKINFORMATIONVALID RLADYI_|飛1圖3-2 READY信號(hào)早于 VALID 信號(hào)在響應(yīng)的READY信號(hào)被使能之前，允許等待 VALID信號(hào)的使能。如果已經(jīng)使 能了 READY信號(hào)，允許在VALID信號(hào)使能

27、之前，清除READY信號(hào)。圖3-3中，源設(shè)備和目的設(shè)備恰好在同一個(gè)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(huì)立即進(jìn)行。箭頭指示了傳輸開(kāi)始的時(shí)刻。圖3-3 VALID 信號(hào)與 READY 信號(hào)同時(shí)如下通道中描述了獨(dú)立的AXI協(xié)議握手機(jī)制：?寫(xiě)地址通道?寫(xiě)數(shù)據(jù)通道?寫(xiě)響應(yīng)通道? 賣(mài)地址通道?賣(mài)數(shù)據(jù)通道。3.1.1寫(xiě)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(hào)。 該信號(hào)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(hào)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(hào)使能為高， 從設(shè)備能夠接受任

28、何合法地址發(fā)來(lái)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?yàn)椋@樣至少要花費(fèi) 兩個(gè)周期去傳輸數(shù)據(jù)，一個(gè)周期用于使能 AWVALID 信號(hào)，另一周期用于使能 AWREADY 信號(hào)。3.1.2 寫(xiě)數(shù)據(jù)通道在一個(gè)寫(xiě)猝發(fā)交易中，只有當(dāng)主設(shè)備發(fā)出有效的寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，它才會(huì)將使能 WVALID 信號(hào)。 WVALID 信號(hào)必須一直保持使能的狀態(tài)直到從設(shè)備使能 WREADY 信號(hào)去接收發(fā)來(lái)的寫(xiě)數(shù)據(jù)。從設(shè)備總在一個(gè)周期內(nèi)接收發(fā)來(lái)的寫(xiě)數(shù)據(jù)，這種情況下，WREADY信號(hào)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(xiě)數(shù)據(jù)傳輸即將完成時(shí)，主設(shè)備必須使能 WLAST 信號(hào)。雖然建議

29、將 WVALID 信號(hào)置為低或保持原值，但當(dāng) WVALID 信號(hào)為低時(shí)， WSTRB3:0 信號(hào)可以為任何值。3.1.3 寫(xiě)響應(yīng)通道只有當(dāng)從設(shè)備發(fā)出有效的寫(xiě)響應(yīng)信號(hào)時(shí)，從設(shè)備才會(huì)使能 BVALID 信號(hào) BVALID 信號(hào)必須一直保持使能的狀態(tài)直到主設(shè)備使能 BREADY 信號(hào)去接收 來(lái)自從設(shè)備的寫(xiě)響應(yīng)信號(hào)。只要主設(shè)備總在一個(gè)周期內(nèi)接收寫(xiě)響應(yīng)信號(hào)，BREADY信號(hào)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(hào)。 該信號(hào)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(hào)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(hào)使能為高，從 設(shè)備能夠接受有效地址發(fā)來(lái)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?yàn)椋@樣至少要花費(fèi)兩 個(gè)周期去傳輸數(shù)據(jù)，一個(gè)周期用于使能 ARVALID 信號(hào)，另一周期用于使能 ARREADY 信號(hào)。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(shí)， 從設(shè)備才會(huì)使能 RVALID 信號(hào)。 RVALID 信號(hào)必須一直保持使能的狀態(tài)直到主設(shè)備使能 RREADY信號(hào)去接收發(fā)來(lái)的數(shù) 據(jù)。盡管一個(gè)從設(shè)備只是一個(gè)讀數(shù)據(jù)的資源， 但在響應(yīng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求情況下， 從設(shè)備 必須使能 RVALID 信號(hào)。主設(shè)備接口通過(guò)設(shè)置

31、 RREADY 信號(hào)去接收數(shù)據(jù)。主設(shè)備無(wú)論何時(shí)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(shí)，從設(shè)備必須使能 RLAST 信 號(hào)。3.2 通道之間的關(guān)系地址通道、讀數(shù)據(jù)通道、寫(xiě)數(shù)據(jù)通道和寫(xiě)響應(yīng)通道的關(guān)系是靈活的。例如，總線接口上寫(xiě)數(shù)據(jù)可能比相關(guān)寫(xiě)地址早出現(xiàn)。當(dāng)寫(xiě)地址通道包含寄存 器操作多于寫(xiě)地址通道上的操作時(shí)， 會(huì)出現(xiàn)這種情況。也可能是因?yàn)閷?xiě)的數(shù)據(jù)與 相關(guān)的寫(xiě)的地址出現(xiàn)在同一個(gè)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(shí)， 互連設(shè)備必須重新對(duì)齊地 址和寫(xiě)數(shù)據(jù)。確保寫(xiě)數(shù)據(jù)只對(duì)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(xiě)響應(yīng)相關(guān)的寫(xiě)交易中，在寫(xiě)數(shù)據(jù)傳輸即將完成時(shí)，必須做出寫(xiě)響應(yīng)3.3通道握手信號(hào)之間的依賴(lài)關(guān)系為了防止發(fā)生死鎖，必須重視握手信號(hào)之間的依賴(lài)關(guān)系。任何交易中：一個(gè)AXI模塊的VALID 信號(hào)不能依賴(lài)于另一個(gè)模塊的 READY信號(hào)READY信號(hào)可以等待VALID信號(hào)使能可以在使能 VALID信號(hào)之后使能READY，也可以在使能VALID 信號(hào)之前將 READY信號(hào)使能為默認(rèn)值，這樣設(shè)計(jì)更高效。.圖3-4和圖3-5為各握手信號(hào)之間的依賴(lài)關(guān)系圖。單箭頭指向的信號(hào)可以在指向 它的信號(hào)未使能或使能后，它再使能；雙箭頭向的信號(hào)，必須在指向它的信號(hào)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(hào)之前，可以在等待 ARVALID信號(hào)被使能。從設(shè)備必須等待ARVALID和ARREADY信號(hào)都有效后，再去使能RVALID 信號(hào)以返回讀數(shù)據(jù)ARVALID RVALID22RREADYARREADY圖3-4讀交易中握手信號(hào)的依賴(lài)關(guān)系圖3-5中所示，在一次寫(xiě)交易中：主設(shè)備必須等待從設(shè)備使能AWVALID 、WVALID信號(hào)之后，主設(shè)備再去使 能 AWREADY、WREADY 信號(hào)。從設(shè)備可以等待使能AWREADY、WVALID信號(hào)或者同時(shí)使能倆個(gè)信號(hào)后， 再去使能AWREADY。從設(shè)備可以等待使能AWREADY、WVAL

34、ID信號(hào)或者同時(shí)使能倆個(gè)信號(hào)后， 再去使能AWREADY 。AWREADYWREADY從設(shè)備可以等待使能AWREADY、WVALID信號(hào)或者同時(shí)使能倆個(gè)信號(hào)后, 再去使能AWREADY 。BREADY圖3-5寫(xiě)交易握手信號(hào)依賴(lài)關(guān)系注意: 在一次寫(xiě)交易中，主設(shè)備不必等 AWREADY 有效之后去發(fā)送WVALID ，這一 點(diǎn)是很重要的。如果主設(shè)備在發(fā)送 WVALID信號(hào)之前，必定不會(huì)等待使能 AWREADY信號(hào)，反過(guò)來(lái)如果從設(shè)備在等待使能 WVALID信號(hào)，再去使能 AWREADY則這樣就會(huì)造成死鎖狀況。第四章地址選擇本章主要描述AXI猝發(fā)類(lèi)型、在一次猝發(fā)過(guò)程中如何計(jì)算地址以及字節(jié)傳 輸?shù)耐ǖ馈０?/p>

35、含章節(jié)如下：關(guān)于地址選擇猝發(fā)長(zhǎng)度猝發(fā)大小猝發(fā)類(lèi)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(kāi)始每次的猝發(fā)，是通過(guò)發(fā)送傳輸所需 的控制信息和傳輸過(guò)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(jì)算接下來(lái)的傳輸所需要的地址。猝發(fā)數(shù)不能超過(guò)4KB臨界值，這是為了防止猝發(fā)長(zhǎng)度在從設(shè)備之間出現(xiàn)交 叉現(xiàn)象，同時(shí)也限制了從設(shè)備需要地址增量的大小。4.2猝發(fā)長(zhǎng)度AWLEN或ARLEN信號(hào)說(shuō)明每次猝發(fā)傳輸開(kāi)始時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫€(gè)數(shù)，如表 4-1所示，每猝發(fā)可以傳輸長(zhǎng)1-16個(gè)數(shù)據(jù)。表4-1 burst長(zhǎng)度譯碼表ARLEN3：0 AWLEN3:DNumber of data transfe

36、rsbOOtW1boombl 101J4bl 110ISMill16對(duì)于循回猝發(fā)方式來(lái)講，猝發(fā)的長(zhǎng)度必須是 2, 4, 8,或16。每次交易進(jìn)行時(shí)，必須通過(guò)設(shè)置 AWLEN或ARLEN信號(hào)來(lái)確定傳輸 長(zhǎng)度，任何器件都不能通過(guò)盡早地終止猝發(fā)的方式去減少數(shù)據(jù)傳輸個(gè)數(shù)。 在一次 寫(xiě)猝發(fā)的過(guò)程中，主設(shè)備通過(guò)禁止寫(xiě)選通信號(hào)的方式終止進(jìn)一步的寫(xiě)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(guò)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(wèn)一個(gè)讀敏感設(shè)備例如FIFO時(shí)，拋棄不需要的讀數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致丟失數(shù)據(jù)。 主設(shè) 備不會(huì)來(lái)訪問(wèn)這樣一種設(shè)備，它使用的猝發(fā)長(zhǎng)度比

37、自身需要的還長(zhǎng)。4.3猝發(fā)大小如表4-2中顯示，通過(guò)ARSIZE或AWSIZE信號(hào)設(shè)定了，在一次猝發(fā)中,每一時(shí)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(guò)傳輸?shù)刂穪?lái)決定使用哪一個(gè)數(shù)據(jù)總線上的字節(jié)通道進(jìn)行傳 輸。對(duì)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(guò)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(duì)應(yīng)于 猝發(fā)中每一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍。一

38、個(gè)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^(guò)交易中期間的數(shù)據(jù)總線寬度。4.4猝發(fā)類(lèi)型AXI協(xié)議定義了三種猝發(fā)類(lèi)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(guò) ARBURST或AWBURST信號(hào)選擇猝發(fā)類(lèi)型。表4-3 burst類(lèi)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(lèi)型中，猝發(fā)過(guò)程中，每次傳輸?shù)刂繁３忠粯印Ｈ绠?dāng)加 載或者清空一個(gè) FIFO 外設(shè)時(shí)，使用這種類(lèi)型可以重復(fù)訪問(wèn)同一個(gè)位置。4.4.2地址遞增的猝發(fā) 在地址遞增的猝發(fā)類(lèi)型中， 猝發(fā)中每次傳輸所需的地址是通過(guò)增加前 一個(gè)傳輸?shù)刂穪?lái)得到。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(gè)字節(jié)，那么這個(gè)地址就是有前一個(gè)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(lèi)型類(lèi)似于地址遞增猝發(fā)類(lèi)型，在地址遞增猝發(fā)類(lèi) 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(lèi)型 中，當(dāng)?shù)竭_(dá)循回的邊界時(shí)，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(guò)程的傳輸總量。對(duì)于地址循回的猝發(fā)有兩個(gè)限制：起始地址必須與數(shù)據(jù)的大小對(duì)齊猝發(fā)的長(zhǎng)度必須為 2，4，8 或 164.5 猝發(fā)地址 這一節(jié)提供一些簡(jiǎn)單的公式，在猝發(fā)過(guò)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(duì)齊的類(lèi)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(gè)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(duì)應(yīng)的字節(jié)通道 Upper_Byte_Lane 一次傳輸中最高地址對(duì)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(guò)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+