AXI4-协议规范解析

1独立的地址/控制和数据阶段。使用字节选通，支持非对齐的数据传输。只有开始地址的猝发交易。独立的读和写数据通道，可以使能低成本的直接存储器访问DMA传输。能发出多个未解析的地址。完成无序交易。容易添加寄存器切片，满足时序收敛要求。AXI协议的关键特性表现在以下几个方面：AMBA协议规范---AMBAAX14协议2提供了更高的生产率，主要体现在以下几个方面：将不同的接口整合到一个接口（AXI4）中，因此用户仅需了解单个系列的接口。简化了不同领域IP的集成，并使自身或第三方IP的开发工作更简单易行。由于AXI4IP已为实现最高性能、最大吞吐量以及最低时延进行了优化，从而进一步简化了设计工作；AXI协议较其它协议提供了下面的优势：AMBA协议规范--AMBAAX14协议3提供了更大的灵活性，主要体现在以下几个方面：支持嵌入式、DSP及逻辑版本用户。调节互连机制，满足系统要求：性能、面积及功耗。帮助设计者在目标市场中构建最具号召力的产品。AMBA协议规范--AMBAAX14协议4提供了广泛的IP可用性第三方IP和EDA厂商普遍采用AXI4标准，从而使该接口获得更广泛的应用。基于AXI4的目标设计平台可加速嵌入式处理、DSP以及连接功能设计开发。AMBA协议规范--AMBAAX14协议5AXI4协议基于猝发式传输机制。在地址通道上，每个交易有地址和控制信息，这些信息描述了需要传输的数据性质。在主设备和从设备之间传输数据，分别使用到从设备的写数据通道和到主设备的读数据通道。在主设备到从设备的写数据交易中，AXI有一个额外的写响应通道。从设备通过写响应通道向主设备发出信号表示写交易完成。AMBAAX14协议--AMBAAXI4功能6所有的AXI4包含了5个不同的通道读地址通道（Readaddresschannel,AR）。写地址通道(Writeaddresschannel,AW)。读数据通道(Readdatachannel,R)。写数据通道(Writedatachannel,W)。写响应通道(Writeresponsechannel,B)。AMBAAX14协议--AMBAAXI4功能7AXI4使用读地址和读数据通道的读交易过程AMBA协议规范--AMBAAX14协议AMBA协议规范--AMBAAX14协议AXI4使用写地址、写数据通道和写响应通道的写交易过程。89信号源描述ACLK时钟源全局时钟信号。所有的信号在全局时钟的上升沿采样。ARESETn复位源全局复位信号。该信号低有效。AMBAAX14协议--AXI4全局信号10AXI4低功耗接口信号信号源描述CSYSREQ时钟控制器系统低功耗请求。这个信号来自系统时钟控制器，使外设进入低功耗状态。CSYSACK外设低功耗请求响应信号。这个信号来自系统低功耗请求外设的响应信号。CACTIVE外设时钟活动。该信号表示外设是否要求它的时钟信号。1=要求外设时钟。AMBAAX14协议--低功耗接口信号11读和写交易有各自的地址通道。地址通道上给出交易所要求的地址和控制信息。AXI4读和写地址通道包括下面的机制：可变长度的猝发操作，每次猝发操作包含1-256数据。提供服务质量（QoS）信号。支持多个区域接口。猝发传输不能超过4k边界。回卷、递增和非递增猝发。使用互斥和锁的原子操作。系统级缓存和缓冲控制。安全和特权访问。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号12读和写地址通道读和写交易有各自的地址通道。地址通道加载交易所有要求的地址和控制信息。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号13写地址通道信号及其信号定义信号名源描述AWID[3：0]主写地址ID。这个信号用于写地址信号组的标记。AWADDR[31:0]主写地址。写地址信号给出写猝发交易的第一个传输地址。相关的控制信号线用于确定猝发中剩余传输的地址。AWLEN[7:0]主猝发长度。给出猝发中准确的传输个数。该信息给出了和地址相关的数据传输个数。AWSIZE[2:0]主猝发大小。这个信号确定猝发中每个传输的大小。字节通道选通用来说明需要更新的字节通道。AWBURST[1:0]主猝发类型。该信息与传输大小信息一起，表示在猝发过程中，地址如何用于每个传输。AWLOCK主锁类型。这个信号提供了关于传输原子特性的额外信息（普通或互斥访问）AWCACHE[3:0]主缓存类型。这个信号表示可缓冲、可缓存、写通过、写回和分配交易属性。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号14信号名源描述AWPROT[2:0]主保护类型。这个信号表示交易的普通、特权、或安全保护级，以及交易是数据访问还是指令访问。AWVALID主写地址有效。这个信号表示写地址有效和控制信息是可用的。该信号一直保持有效，直到响应信号AWREADY为高。AWREADY从写地址准备。这个信号表示从设备准备接受地址和相关的控制信号。AWQOS[3:0]主用于每个写交易的地址通道上的4位QoS标识符（可作为优先级标志）。AWREGION[3:0]主用于每个写交易的地址通道上的域标识符。写地址通道信号及其信号定义AMBAAX14协议--AXI4通道及信号15信号名源描述ARID[3：0]主读地址ID。这个信号用于读地址信号组的标记。ARADDR[31:0]主读地址。读地址信号给出读猝发交易的第一个传输地址。只提供猝发的开始地址和给出控制信号，详细描述了在猝发的剩余传输中如何计算地址。ARLEN[7:0]主猝发长度。给出猝发中准确的传输个数。该信息给出了和地址相关的数据传输数量。ARSIZE[2:0]主猝发大小。这个信号确定猝发中每个传输的大小。字节通道选通用来指示需要更新的字节通道。ARBURST[1:0]主猝发类型。该信息与大小信息一起，用于在猝发过程中，地址如何用于每个传输。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号写地址通道信号及其信号定义16信号源描述ARLOCK主锁类型。这个信号提供了关于传输原子特性的额外信息（普通或互斥访问）。ARCACHE[3:0]主缓存类型。这个信号提供可缓存传输属性。ARPROT[2:0]主保护类型。这个信号提供用于传输的保护单元信息。ARVALID主读地址有效。这个信号表示读地址有效和控制信息是可用的。该信号一直保持有效，直到响应信号ARREADY为高。ARREADY从读地址准备。这个信号表示从设备准备接受地址和相关的控制信号。ARQOS[3:0]主用于每个读交易的地址通道上的4位QoS标识符（可作为优先级标志）。ARREGION[3:0]主用于每个读交易的地址通道上的域标识符。读地址通道信号及其信号定义AMBAAX14协议--AXI4通道及信号17读数据通道读数据通道传送所有来自从设备到主设备的读数据及读相应信息。读数据通道包括：数据总线宽度：8、16、32、64、128、256、512和1024位宽度。读响应表示读交易完成的状态。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号18读数据通道信号及其信号定义信号名源描述RID[3:0]从读ID标记。这个信号是读数据信号组标记。由从设备产生RID，RID必须和读交易中的ARID值匹配。RDATA[31:0]从读数据。读数据总线可以是8、16、32、64、128、256、512或者1024位宽度。RRESP[1:0]从读响应。这个信号表示读传输的状态。允许的响应为OKAY、EXOKAY、SLVERR和DECERR。RLAST从读最后一个。表示读猝发中的最后一个传输。RVALID从读有效。这个信号表示所要求的读数据是可用的，能完成读传输。RREADY主读准备。这个信号表示主设备能接受读数据和响应信息。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号19写数据通道写数据通道传送所有从主设备到从设备的写数据。写数据通道包括：数据总线宽度：8、16、32、64、128、256、512和1024位宽度。每8位有一个字节通道选通，用来表示数据总线上的哪个字节是有效的。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号20写数据通道信号及其信号定义信号名源描述WDATA[31:0]主写数据。写数据总线可以是8、16、32、64、128、256、512或者1024位宽度。WSTRB[3:0]主写选通。用于表示更新存储器的字节通道。对应数据总线的每8位，有一个写选通。WLAST主写最后一个。表示写猝发中的最后一个传输。WVALID主写有效。这个信号表示所要求的写有效的数据和选通是可用的。WREADY从写准备。这个信号表示从设备能接受写数据。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号21写响应通道写响应通道提供了一种方法，用于从设备响应写交易。所有的写信号使用完成信号。每个响应用于一次猝发的完成，而不是用于每个交易的数据。读交易和写交易可以通过下面的交易例子进行说明：读猝发交易。重叠猝发交易。写猝发交易。AMBAAX14协议--AXI4通道及信号22信号名源描述BID[3:0]从响应ID。写响应识别标记。BID值必须匹配写交易的AWID值。BRESP[1:0]从写响应。这个信号表示写交易的状态。可允许的响应为OKAY、EXOKAY、SLVERR和DECERR。.BVALID从写响应有效。这个信号表示所要求的有效写响应是可用的。BREADY主响应准备。这个信号表示主设备可以接受响应信息。写响应通道信号及信号定义AMBAAX14协议--AXI4通道及信号23读猝发交易过程中典型信号的交互过程AMBAAX14协议--AXI4通道及信号24写猝发交易过程中典型信号的交互过程AMBAAX14协议--AXI4通道及信号25为了避免死锁条件，必须考虑握手信号之间存在的依赖关系。在任何交易中：AXI互联中的VALID信号不依赖于交易中其它元件的READY信号。READY信号能等待VALID信号的确认。AXI4通道及信号--AXI4交易通道的握手信号关系26读交易中的握手之间的依赖关系在确认ARREADY信号前，从设备能等待确认ARVALID信号。在从设备通过确认RVALID信号开始返回数据前，必须等待确认所有的ARVALID和ARREADY信号。AXI4通道及信号--AXI4交易通道的握手信号关系27AXI4写交易的握手信号关系AXI4通道及信号--AXI4交易通道的握手信号关系28在确认AWVALID和WVALID信号前，主设备不需要等待从设备确认AWREADY或者WREADY信号。在确认AWREADY前，从设备能等待AWVALID或WVALID信号，或者全部这两个信号。在确认WREADY前，从设备能等待AWVALID或WVALID信号，或者全部这两个信号。AXI4通道及信号--AXI4交易通道的握手信号关系29从设备在确认BVALID前，从设备必须等待确认所有的AWVALID和AWREADY信号。在确认BVALID前，从设备不需要等待主设备确认BREADY信号。在确认BREADY前，主设备能等待BVALID信号。AXI4通道及信号--AXI4交易通道的握手信号关系30AXI协议中定义了三种猝发类型：固定猝发（Fixedburst）。递增猝发（Incrementingburst）。回卷猝发（Wrappingburst）。AXI4猝发类型AMBAAX14协议--AXI4猝发类型及地址计算31猝发类型编码ARBURST[1:0]AWBURST[1:0]猝发类型描述访问00固定固定地址猝发FIFO类型01递增递增地址猝发通常的顺序存储器10回卷递增地址猝发，但是在边界时，返回到低地址。高速缓存行11保留--AMBAAX14协议--AXI4猝发类型及地址计算32对于回卷式的猝发方式，有两个限制：开始地址必须对齐传输大小。猝发的长度必须是2，4，8或16。猝发操作的限制大于16拍的猝发传输只支持递增类型。回卷和固定类型只限于小于16拍的猝发传输。AMBAAX14协议--AXI4猝发类型及地址计算33计算过程中，所需要使用的一些术语：