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北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 写猝发交易过程中典型信号的交互过程 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 写猝发交易过程中典型信号的交互过程 在写交易中： 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； 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； 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 互连模型 (直通模式 ) 主设备 0 从设备 0 图 直通模式 互联 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 互连模型 (转换模式 ) 连接一个主设备和一个从设备时， AXI互联能执行不 同的转换和流水线功能。 这些功能主要包括：数据宽度转 换；时钟速率转化； AXI4Lite从适应； AXI3从适应；流 水线（例如一个寄存器 Slice或者数据通道 FIFO）。 在只转 换模式下， AXI互联不包含仲裁、解码或布线逻辑，但是 可能产生延迟。 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 互连模型 (转换模式 ) 主设备 0 转换 /流水 从设备 0 图 互联 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 互连模型 (N1模式 ) AXI互联的一个普通的退化配置模式是，多个主设备 访问一个从设备。 典型的情况是，一个存储器控制器，很显然需要仲 裁逻辑。 这种情况下， AXI互联不需要地址译码逻辑（除 非需要确认地址的有效范围）。 在这个配置中，也执行 数据宽度和时钟速率的转换。 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 互连模型 (N1模式 ) 互联 主设备 0 从设备 0 图 N1互联模式 主设备 1 仲裁器 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 互连模型 (1N模式 ) 另一个 AXI互联退化的结构是，一个主设备，典型 的处理器，访问多个存储器映射的从外设。 在这种模 式下， AXI互联不执行仲裁 (在地址和写数据通道 )。 互联 主设备 0 从设备 0 图 1N互联模式 从设备 1 解码 /布线 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 互连模型 (NM模式 ) AXI互联提供了一种共享地址多数据流（ SAMD） 拓扑结构，这种结构中包含稀疏的数互联写交易仲裁 器 . 互联 写交易仲裁器 读交易仲裁器 AW AR 主设备 0 路由器 共享写和读地址仲裁结构 主设备 1 主设备 2 AW AR AW AR 互联 路由器 AW AR 从设备 0 从设备 1 从设备 2 AW AR AW AR 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 互连模型 (NM模式 ) 写数据互联开关 读数据互联开关 W R 主设备 0 图 稀疏互联写和读数据通道 主设备 1 主设备 2 W R W R 互联 W R 从设备 0 从设备 1 从设备 2 W R W R 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 AXI4Lite功能 AXI4Lite接口是 AXI4接口的子集专用于和元件内的 控制寄存器进行通信。 AXI4Lite允许构建简单的元件接 口，这个接口是较小的，对设计和验证方面的要求更少。 AXI4Lite接口的关键特性包含： 所有交易的猝发长度为 1； 所有访问数据的大小和数据总线宽度相同； 支持数据总线宽度为 32位或 64位（要求 64位原子访问）； 所有的访问相当于 AWCACHE和 ARCACHE等于 b0000(非缓冲和非缓存的 )； 不支持互斥性操作； 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 AXI4Lite功能 主 接 口 地址和控制 读数据 从 接 口 读地址通道 读数据通道 读通道结构 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 AXI4Lite功能 写响应通道 主 接 口 地址和控制 写数据 从 接 口 写地址通道 写数据通道 写通道结构 写响应 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 AXI4Stream功能 AXI4Stream协议作为一个标准的接口，这个接口用 于连接希望交换数据的元件。 接口用于将产生数据的一个主设备和接收数据的一 个从设备连接。 当很多元件和从元件连接时，也能使用这个协议。 协议支持使用具有相同设置共享总线的多个数据流，允 许建立一个互联结构，这个结构能够执行扩展、压缩和 路由操作。 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 AXI4Stream功能 写响应通道 主 接 口 写数据 写数据 写数据 写数据 从 接 口 写数据通道 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 AXI4Stream功能 信号 源 描述 ACLK 时钟源 全局时钟信号。 所有信号在 ACLK信号上升沿采样 ARESETn 复位源 全局复位信号， ARESETn低有效 TVALID 主 TVALID表明主设备正在驱动一个有效的传输。 当确认 TVALID和 TREADY信号后，发生一个传输。 TREADY 从 TREADY表明在当前周期能接收一个传输 TDATA[(8n1):0] 主 TDATA是基本的有效载荷，用来提供跨越接口的数据。 数据为整数个字节 TSTRB[(n1):0] 主 TSTRB为字节修饰符，用来描述 TDATA相关字节内容作为一个数字字节或者一个位置字节被处理。 TKEEP[(n1):0] 主 TKEEP是字节修饰符，用来表明 TDATA相关字节的内容是否作为数据流的一部 分被处理。 TKEEP字节修饰符未被确认的那些相关的字节是空字节，可以从数据流中去除。 TLAST 主 TLAST表明了包的边界 TID[(i1):0] 主 TID是数据流的标识符，用来表明不同的数据流。 TDEST[(d1):0] 主 TDEST为数据流提供路由信息。 TUSER[(u1):0] 主 TUSER是用户定义的边带信息，这些信息能伴随数据流进行发送。 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 AXI4Stream功能 NCO X 例子 :数字上变频器 交织滤波器 I Q – 没有地址的概念 – 空闲运行的数据 (在这种情况下 ) – 在这种条件下 , AXI4Stream应该优化成非常简单的接口 结果 在 DSP系统中的所有接口都是 ―流”接口 Hardware Design 北京中教仪装备技术有限公司 AMBA AXI4协议 AXI4Stream功能 – PCIe, 以太网 ,任何可封装的，使用协议的流接口可能是电气特性兼容的，但是彼此之间不能进行互相操作 – 这些包包含不同的信息 – 典型的需要创建一些“桥”逻辑。 – 对于 AXI4Stream, TRD的连接说明了这点 在 PCIe核内的 ‖用户 ” 接口可 以是 ‖流 ‖，但是数据被封装 ‖ 例子 : PCI Express Streaming Interface User Logic / Bridge / etc Hardware Design 北京中教仪装备技术有限公司 MicroBlaze软核处理器原理 MicroBlaze软核处理器结构 () 可选择的配置 指令一侧总线接口 数据一侧总线接口 北京中教仪装备技术有限公司 MicroBlaze软核处理器原理 MicroBlaze软核处理器结构 从图中可以看出该处理器有以下几个方面的特点： 采用指令和数据空间分离的哈佛结构； 32个 32位通用寄存器； 32位的地址总线，可寻址空间 4GB； 32位 3个操作数的指令字，指令字有 2种寻址模式； 单发（ Singleissue， 一个时钟周期发出一条指令）流水线结构； 北京中教仪装备技术有限公司 MicroBlaze软核处理器原理 MicroBlaze软核处理器结构 采用指令预测分支策略和预取缓冲区； 有独立的存储器管理单元对存储器空间进行管理； 提供了可以使用硬件实现的功能单元：桶形移位寄存器；乘法器；除法器；浮点处理单元； 提供了丰富的外设接口资源； 采用点对点的流连接结构和共享总线的结构； 北京中教仪装备技术有限公司 MicroBlaze软核处理器原理 MicroBlaze存储器结构 MicroBlaze处理器采用哈佛存储器结构，即指令和 数据访问使用独立的地址空间。 每个一个地址空间都是 32位范围（即，它们可以独 立访问 4GB地址空间的指令和数据存储器）。 MicroBlaze所有的指令和数据接口，默认情况下是 32位，使用大段或小段，位反转格式（取决于 C_ENDIANNESS）。 MicroBlaze支持对数据存储器的字，半字和字节访 问。 北京中教仪装备技术有限公司 MicroBlaze软核处理器原理 MicroBlaze存储器结构 MicroBlaze处理器采用存储器映射方式访问 I/O设 备，即存储器和 I/O设备采用统一编址方式。 处理器有 下面三种接口用于存储器访问： 本地存储器总线（ LMB）； 高级可扩展接口 AXI4或处理器本地总线（ PLB）； 高级可扩展接口 AXI4或 Xilinx CacheLink（ XCL）； 北京中教仪装备技术有限公司 MicroBlaze软核处理器原理 MicroBlaze存储器结构 特别注意：  当时用 AXI4时， C_ENDIANNESS自动设置为小段； 使用 PLB时，自动设置为大段。 处理器指令和数据缓存可以配置成 4/8字的缓存行 （缓存最小结构单位）。 缓存行越大，可存放的代码就 越长，执行效率也就越高。 但是当程序中使用很多的随 机访问模式时，会降低缓存的命中率，因此给定大小的 缓存行反而会降低性能。 北京中教仪装备技术有限公司 MicroBlaze软核处理。