浅谈AXI4总线协议

发布网友发布时间：2024-07-03 17:07

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热心网友时间：2024-07-22 03:29

在现代系统-on-chip (SoC) 设计中，AXI4协议扮演着至关重要的角色，它专为高性能应用而生，凭借其卓越的特性，如高带宽、低延迟、灵活的互连和非对齐数据传输，使得系统设计更为高效。相较于AXI3，AXI4革新之处在于移除了写通道ID，支持多主从接口和乱序传输，这为多任务并发提供了更大的灵活性。

AXI4协议的架构巧妙地整合了五个独立的信号通道：AW（地址写控制）、AR（地址读控制）、W（数据写）、R（数据读）和B（响应），每个通道都负责特定的控制和数据传输任务。接口描述包括全局信号和地址相关信号，如AWADDR和ARADDR，ID信号则指示任务的优先级，地址类信号则确保地址范围的有效性。为了保证数据传输的准确性，AXI4规定地址边界必须遵循4KB的最小分块单位，避免跨界操作可能导致的错误。

数据传输的灵活性体现在位宽的自定义性，通常建议将其设定为模块参数，例如8位，这样就拥有64个32位寄存器的可能。数据类信号如WDATA、RDATA、WSTRB、WLAST和RLAST，其中WDATA和RDATA承载32位的总线数据。WSTRB用于8位有效数据段的写入，支持AXI4的窄带和非对齐传输，通过valid-ready握手信号独立触发，确保数据的准确传输。

读写操作的时序控制也至关重要，last信号用于标记数据传输的结束，write操作通过strobe信号控制数据的发送。各个通道之间存在着依赖关系，比如写操作的响应必须在wlast信号之后，读操作则需要等待地址信号发出。AXI总线采用突发传输模式，包括Incr（递增）和Wrap（循环）两种burst类型，传输过程中需遵循规则，如burst长度限制和地址边界要求。

在具体操作中，传输术语如突发传输、回卷地址计算和burst size的定义都至关重要。例如，8位传输需要5次，每次8bit，strobe信号对应每个字节；而对于32位传输，则需要3次，strobe信号负责标识每个32位数据块。

非对齐传输在主机处理时，通过低阶地址信号标识数据的非对齐性，并提供额外的对齐地址和字节选通信号，确保数据处理的精确无误。在设计和应用AXI4时，这些细节的把握将直接影响到系统的性能和稳定性。

总结来说，AXI4协议以其卓越的性能和灵活性，为SoC设计者提供了强大的工具，理解和掌握它，是构建高效、稳定系统的关键。通过遵循其传输规则和注意事项，设计师可以充分利用其潜力，为高性能系统创造无与伦比的连接和数据传输体验。