嵌入式技术概述_Avalon总线规范介绍(三)

工程学院自动化及测控系嵌入式技术概述——Avalon总线规范介绍（三）刘兰军工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/142Avalon总线规范介绍（三）Avalon三态传输Avalon突发传输Avalon中断与复位Avalon地址对齐工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/143Avalon三态传输Avalon三态传输的主要用途1）三态传输用于实现Avalon交换架构与片外标准总线接口设备直接相连，如存储器芯片、外部处理器等。2）三态从端口允许Avalon交换架构与片外PCB板上共享地址和数据总线的设备相连。3）多个三态从端口可以共享地址和数据总线。工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/144Avalon三态传输三态从端口传输三态主端口传输工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/145Avalon三态传输三态从端口传输传输属性限制不支持可变延迟的流水线传输不支持流控制传输不支持突发传输工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/146Avalon三态传输三态从端口传输相关信号：1）data2）address3）outputenable、read4）write_n、writebyteenable5）chipselect信号、chipselect-through-read-latency属性Data是双向的，写传输Avalon交换架构驱动data,读传输从外设驱动data；Avalon交换架构置outputenable信号有效：三态从端口可以驱动其data信号线；Avalon交换架构置outputenable无效：三态从端口必须将其data信号线置为高阻状态，以防止总线竞争冲突三态从端口的address信号使用字节地址，非三态从端口使用字地址。若Avalon三态从端口数据宽度大于一个字节，那么需注意Avalon交换架构的地址信号与从设备的地址信号的连接方法工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/147不同数据宽度的从外设的A0与Avalon从端口地址线的连接关系数据宽度与A0连接的address信号线1～8Address[0]9～16Address[1]17～32Address[2]33～64Address[3]65～128Address[4]129～256Address[5]257～512Address[6]513～1024Address[7]工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/148Avalon三态传输三态从端口传输相关信号：1）data2）address3）outputenable、read4）write_n、writebyteenable5）chipselect信号、chipselect-through-read-latency属性chipselect_n信号可以直接和存储芯片的芯片选择或芯片使能引脚相连（如CSn或CEn）。outputenable无效时，从端口必须将data线置于高阻态；没有流水线属性的三态从端口：read、outputenable信号相同。具有流水线属性的三态从端口：Avalon交换架构只在地址阶段发出read信号，Avalon交换架构在数据阶段最后的clk上升沿之前发出outputenable。用于满足流水线传输片外同步芯片的片选信号时序要求：端口使用chipselect-through-read-latency属性：Avalon交换架构在读传输的地址和数据阶段都置chipselect信号有效，chipselect是outputenable信号的镜像。端口不使用chipselect-through-read-latency属性：Avalon交换架构只在地址阶段置chipselect有效，chipselect是read信号的镜像。Avalon三态从端口的write_n信号可以直接连接到使用组合读写信号的片外存储器的R/Wn引脚(即高电平时读，低电平时写)。Avalon三态从端口的writebyteenable是write和byteenable信号的逻辑与，可以直接连到为每个字节段使用单独的写使能信号(BWn1，BWn2，BWn3，BWn4)的片外存储器的写使能引脚。工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/149Avalon三态传输三态从端口传输1）Avalon交换架构通过三态从端口与片外异步存储器的接口不需要clk信号,传输的同步是通过chipselect_n、read_n和/或write_n信号使用建立和保持时间获得的。read_n和outputenable任选一个即可。工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1410Avalon三态传输三态从端口传输1）Avalon交换架构通过三态从端口与片外异步存储器的接口三态从端口与异步存储器的读传输实例三态从端口与异步存储器的写传输实例工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1411A)Avalon交换架构驱动address，并且置chipselect_n有效。B)一个周期的建立时间延迟后，Avalon交换架构置read_n和outputenable_n有效。C)从端口驱动data以响应outputenable_n。data在此时可能是无效的。D)Avalon交换架构在等待周期内保持address有效。E)从端口在传输的最后时钟上升沿之前的某个时刻驱动有效的data。F)Avalon交换架构在clk的上升沿捕获data，传输结束。G)从端口将data置为高阻，以响应outputenable_n的无效状态。具有建立时间和等待周期的三态从端口读传输传输属性：一个时钟周期的建立时间，一个时钟周期的固定等待周期工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1412Avalon三态传输三态从端口传输1）Avalon交换架构通过三态从端口与片外异步存储器的接口三态从端口与异步存储器的读传输实例三态从端口与异步存储器的写传输实例工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1413A)Avalon交换架构驱动address、data，并置chipselect_n有效。B)一个周期的建立时间后，Avalon交换架构置write_n有效。C)Avalon交换架构置write_n无效。D)写传输结束。具有建立时间和保持时间的三态从端口写传输传输属性：1个时钟周期的建立时间，0个等待周期，1个时钟周期的保持时间。Outputenable信号在整个写传输过程中无效工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1414Avalon三态传输三态从端口传输2）Avalon交换架构通过三态从端口与片外同步存储器的接口三态从端口支持连续的固定延迟流水线读传输和写传输：Avalon交换架构在发起新的写传输之前，必须要等待所有挂起的流水线读传输全部完成，以避免挂起的读传输数据和写传输的数据发生碰撞而在data信号线引发信号竞争。工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1415Avalon三态传输三态从端口传输2）Avalon交换架构通过三态从端口与片外同步存储器的接口使用流水线属性：独立的read_n和outputenable工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1416A)Avalon交换架构发出chipselect_n、address和read_n，发起读传输1。B)从设备捕获address和read_n，数据阶段开始。C)read_n无效，插入一个空闲周期，因为chipselect-through-read-latency的属性，chipselect_n一直有效。D)从设备在数据阶段的最后时钟上升沿前置数据有效。E)Avalon交换架构捕获数据readdata1，并发起新的读传输2。F)Avalon交换架构发起新的读传输3。G)Avalon交换架构捕获数据readdata2，并发起新的读传输4。H)Avalon交换架构置read_n无效，结束读传输，chipselect_n仍保持有效。I)Avalon交换架构捕获数据readdata3.J)Avalon交换架构捕获数据readdata4K)无读传输挂起，Avalon交换架构置chipselect_n和outputenable_n无效，强迫data进入高阻状态。三态从端口的流水线读传输使用的传输属性：2个时钟周期的固定流水线延迟；使用chipselect-through-read-latency属性工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1417Avalon三态传输三态从端口传输三态主端口传输工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1418Avalon三态传输三态主端口传输Avalon三态主端口不能和其它的三态主端口在PCB板上共享数据和地址线。使用限制不支持流水线传输不支持流控制传输不支持突发传输工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1419(A)主端口在clk的上升沿发起写传输。(B)主端口发出address和write信号。主端口驱动data数据线。(C)Avalon交换架构在clk的上升沿捕获写数据。主端口在这个周期内发起一次新的传输，发出address和read信号。(D)Avalon交换架构置waitrequest有效。主端口在整个周期内保持所有的信号不变。(E)Avalon交换架构在data的数据线上驱动有效的读数据，并置waitrequest无效。(F)主端口在clk的上升沿捕获data。Avalon交换架构在这个周期内发起一次新的写传输。(G)Avalon交换架构在clk的上升沿捕获data，写传输结束。三态主端口写传输和读传输工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1420Avalon总线规范介绍（三）Avalon三态传输Avalon突发传输Avalon中断与复位Avalon地址对齐工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1421Avalon突发传输Avalon突发传输的用途与特点用途：突发传输最大化从端口的吞吐量，在从端口处理与主端口之间的多个数据单元时可以达到最高的效率。特点：1）突发传输保证在突发传输期间主从端口对的仲裁是锁定的，即突发传输期间，Avalon交换架构不允许其他主端口访问该从端口。2）Avalon主从端口对通过信号burstcount支持突发传输：burstcount信号宽度必须是2～32；burstcount的最小值是1，等同于一个单独的非突发传输；burstcount信号在突发传输开始时提供；burstcount宽度为N，最大突发长度为2的N-1次幂工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1422Avalon突发传输Avalon突发传输的使用限制主端口：必须支持流水线传输，不能使用三态属性从端口：1）必须支持可变等待周期，不能使用建立和保持时间2）必须支持可变延迟的流水线传输不能使用三态属性工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2020/2/1423Avalon突发传输Avalon突发传输主端口突发传输从端口突发传输主端口突发写传输主端口突发读传输从端口