握手機制、通道依賴性及AXI-Lite握手實例

AXI4：高性能內(nèi)存映射需求（如讀寫DDR、使用BRAM控制器讀寫B(tài)RAM等），為了區(qū)別，有時候也叫這個為 AXI4-Full；

AXI4-Lite：用于簡單、低吞吐量的內(nèi)存映射通信（例如，與控制寄存器和狀態(tài)寄存器之間的通信）；

AXI4-Stream ：高速流數(shù)據(jù)（視頻、圖像等流式數(shù)據(jù)）；

AXI4 、AXI4-Lite和AXI4-Stream均使用Ready、Valid握手機制進行通信 。

**信息傳輸?shù)陌l(fā)起者使用****Valid ** 信號指示數(shù)據(jù)何時有效，接收端產(chǎn)生 Ready 信號來表明已經(jīng)準備好接收數(shù)據(jù) ， 當兩者均為高時，啟動傳輸 。

** AXI4 總線和 AXI4-Lite 總線都有 5 個通道（** **AXI4-Stream ** 取消了通道） ，**AXI4 和 AXI4-Lite **通道的相同部分：

（1） 寫地址通道（AW） ，包含AWVALID，AWADDR，AWREADY信號；

（2） 寫數(shù)據(jù)通道 （W）**** ，包含WVALID，WDATA，WSTRB，WREADY信號；

（3） 寫應答通道 （B）**** ，包含BVALID，BRESP，BREADY信號；

（4） 讀地址通道 （AR）**** ，包含ARVALID，ARADDR，ARREADY信號；

（5） 讀數(shù)據(jù)通道 （R）**** ，包含RVALID，RDATA，RREADY，RRESP信號；

以 AXI-Lite 總線為例 ，Xilinx ZYNQ 通過 AXI4-Lite 總線控制 8 個 GPIO 的輸出，先寫入 0x0F 測試寫入操作，再寫入 0xFF 后讀取寫入的值，測試讀操作。

本操作是 ZYNQ 作為主機 Master，AXI-Lite GPIO 作為從機 Slave， 使用 ** Xilinx ****的 ****AXI Interconnect ** 總線互聯(lián)結(jié)構(gòu)互聯(lián) 。

**AXI4-Lite **是 AXI4 的刪減版，適合輕量級的應用，也是包含 5 個通道，不同的是每個通道都進行了簡化， 去掉了對突發(fā)傳輸?shù)闹С郑˙urst） 。

寫事務握手實例

使用寫地址通道、寫數(shù)據(jù)通道和寫響應通道 。

（1） 在寫數(shù)據(jù)通道上 ，主機給出要寫的數(shù)據(jù) 0x0F，并在一個時鐘周期后將數(shù)據(jù)有效信號 WVALID 拉高，等待從機的 WREADY 寫準備好信號拉高；

（2） 在寫地址通道上 ，主機給出寫地址 0x00（GPIO 通道 1 的輸出數(shù)據(jù)的控制寄存器），并將地址有效信號 AWVALID 拉高，等待從機的 AWREADY 寫準備好信號拉高；

（3）當 WVALID 和 WREADY 信號同時拉高后，數(shù)據(jù)成功寫入 GPIO 從機；當 AWVALID 和 AWREADY 信號同時拉高后，地址成功寫入 GPIO 從機；

（4）一個時鐘周期后， 在寫響應通道上 ，給出響應（BRESP 為 0），從機告訴主機已經(jīng)成功寫入；

此外，對于寫響應信道，BREADY 由主機主動給出，一直保持在準備好接收響應的狀態(tài)，當從機發(fā)來一個 BVALID 信號指示一個有效的響應后，BREADY 拉低一段時間后處理該響應信息，處理完成后又恢復到準備好接收響應狀態(tài)。

RRESP/BRESP 讀/寫響應信號的含義，2-bit 信號，分別代表讀寫成功、獨占式讀寫、從設備錯誤、譯碼錯誤。

讀事務握手實例

**先向地址 ****0x00 ** 寫入數(shù)據(jù) 0xFF，再讀出，使用讀地址通道、讀數(shù)據(jù)通道 。

（1） 在讀地址通道上 ，主機給出要讀取的地址 0x00（GPIO 通道1 的輸出數(shù)據(jù)的控制寄存器），并將地址有效信號 AWVALID 拉高，等待從機的 AWREADY 寫準備好信號拉高后，成功將要讀取的地址寫入從機；

（2） 在讀數(shù)據(jù)通道上 ，從機給出讀出的數(shù)據(jù) 0xFF，并將數(shù)據(jù)有效信號 WVALID 拉高，此階段主機的 WREADY 寫準備好信號一直拉高，數(shù)據(jù)在兩個信號同時為高時傳輸，將 0xFF 寫入主機，此時讀響應 RRESP[1:0] 為 0，代表寫入成功；

（3）當 ARVALID 和 ARREADY 信號同時拉高后，地址成功寫入 GPIO 從機；

當 RVALID 和 RREADY 信號同時拉高后，數(shù)據(jù)成功返回給 ZYNQ 主機；

AXI4 總線握手機制

AXI4 、AXI4-Lite和AXI4-Stream均使用Ready、Valid握手機制進行通信 。

**信息傳輸?shù)陌l(fā)起者使用****Valid ** 信號指示數(shù)據(jù)何時有效，接收端產(chǎn)生 Ready 信號來表明已經(jīng)準備好接收數(shù)據(jù) ， 當兩者均為高時，啟動傳輸 。

上面的實例給出了兩種 Valid 和 Ready 出現(xiàn)的情況，一種是 Valid 先為高，另一種是 Ready 先為高，實際上，Valid 和 Ready 一共有三種可能情況：

（1）Valid 先為高 Ready 后為高

如前文實例中寫地址和寫數(shù)據(jù)通道所示，時序圖如下，傳輸發(fā)生在箭頭所指處（在時鐘 ACLK 的上升沿檢測到同時為高）：

Master 主機發(fā)送端首先發(fā)出數(shù)據(jù)或者控制信息，并將自己的 Valid 有效信號拉高，指示信息（information）有效；

發(fā)送端的信息（information）和 Valid 信號保持穩(wěn)定，直到 Slave 從機接收端的 Ready 信號拉高，指示接收端已經(jīng)接收到 information。

（2）Ready 先為高 Valid 后為高

如寫響應通道所示，時序圖如下，傳輸發(fā)生在箭頭所指處（在時鐘 ACLK 的上升沿檢測到同時為高）：

Slave 從機接收端首先表明自己準備好接收數(shù)據(jù)或者控制信息，將自己的 Ready 準備好信號拉高；

Master 發(fā)送端的信息（information）一旦有效，傳輸立刻開始。

（3）Ready 和 Valid 同時為高

時序圖如下，傳輸發(fā)生在箭頭所指處（在時鐘 ACLK 的上升沿檢測到同時為高）：

AXI4 總線通道依賴

（1）讀事務（讀地址通道、讀數(shù)據(jù)通道）

? 主機先發(fā)送 ARADDR 和 ARVALID 給從機；

? 從機回發(fā) ARREADY，通知主機該地址有效；

? 當 ARVALID 和 ARREADY 均為高電平時，主設備拉高 RREADY，表示主設備準備好接收讀數(shù)據(jù)和讀響應信號；

? 從設備發(fā)送 RVALID、RDATA 以及 RRESP，當 RVALID 和 RREADY 均為高電平時，數(shù)據(jù)成功寫入主設備。

圖中的單箭頭表示：箭頭兩端的信號沒有依賴關系，誰先拉高都行；

圖中的雙箭頭表示：箭頭起始信號拉高之后，箭頭指向的信號才可以拉高。

下圖可以看出，讀地址的 Valid 和 Ready 兩者誰先拉高都可以，讀數(shù)據(jù)的 Valid 和 Ready 兩者誰先拉高也沒關系，但是讀數(shù)據(jù)必須在讀地址完成后才可以拉高。

（2）寫事務（寫地址通道、寫數(shù)據(jù)通道、寫響應通道）

在寫操作過程中，主機向從從機發(fā)生AWADDR、AWVALID、WVALID和WDATA，當 WVALID 和 WREADY 都為高電平時數(shù)據(jù)寫入從機。

**主設備發(fā)送的 AWVALID ** 和 WVALID 要有重疊區(qū) 。