Xilinx FPGA AXI4总线（二）用实例介绍5个读写通道

XilinxFPGAAXI4总线（二）用实例介绍5个读写通道3种AXI4AXI4协议是一个点对点的主从接口协议，数据可以同时在主机（Master）和从机（Slave）之间双向传输，且数据传输大小可以不同。AXI4中的限制是一个突发事务（Burst）最多可以传输256个数据，AXI4-Lite只允许每个事务传输1个数据。主机接口具有发起读写的权限，从机被主机控制。AXI4和AXI4-Lite都有5个通道，AXI4-Stream协议为流数据的传输定义了单个通道，与AXI4不同，AXI4-Stream接口可以突发无限数量的数据。AXI4实例对于AXI4和AXI4-Lite的5个通道：如下图所示为一个AXI4的实例，用于高性能内存映射需求（DDR、BRAM等）。Xilinx的ZYNQ系列FPGA通过总线互联AXIInterconnect连接到AXIBRAMController控制BRAM存储器资源，五种颜色的内分别表示一个通道，从上至下依次为读地址通道（araddr）、写地址通道（awaddr）、写响应通道（bresp）、读数据通道（rdata）和写数据通道（wdata），每个通道中均有valid和ready握手信号。读地址/写地址通道，主机通过这两个通道向从机写入地址和控制信息，通道的方向为主机Master向从机Slave传输，通道内除了ready信号外的其余信号均为输出，valid为高电平时表示主机认为自己输出的数据有效，ready信号为输入信号，由从机Slave给出，当ready为高时表示从机已经准备好接收主机的数据，ready和valid同时为高时代表从机准备好接收主机数据且主机此时发送了有效的数据，正确的传输开始。除了传输地址外，arlen[7:0]代表突发传输的长度，8位可表示0255，代表传输长度1256。写响应通道，从机通过该通道向主机发送响应，valid由从机发出，ready由主机发出。读数据通道，从机通过该通道向主机发送读取出来的数据，valid由从机发出，ready由主机发出，含有一个last信号用来指示每个事务传输过程中的最后一个数据，表示当前事务传输结束。此外，与写数据通道对比可知，读数据还多了一个读响应信号，省去了单独的读响应通道。对AXI4的读数据/写数据通道，支持数据位宽8/16/32/64/128/256/512/1024bits。使用AXIInterconnect互联结构时，对AXI4，支持地址位宽最大64位（默认32位），总线的数据位宽32/64/128/256/512/1024bits；对AXI4-Lite，总线的数据位宽32bits。**对于传输的数据位宽不足总线位宽的**，比如使用32bit的总线传输8bit的信息，则使用写通道的WSTRB[3:0]来表示有效的写字节，WSTRB[n]对应WDATA[8n+7:8n]，当WSTRB[3:0]=4’b0001时，表示WDATA[7:0]有效，属于窄传输的一种。AXI4-Lite实例对AXI4-Lite协议，ZYNQ使用该协议驱动AXIGPIO，读写少量的控制、状态寄存器。与AXI4相比，AXI4-Lite是AXI4的删减版，适合轻量级的应用，也是包含5个通道，不同的是每个通道都进行了简化，去掉了对突发传输的支持（Burst）。使用AXIInterconnect互联结构时，对AXI4-Lite，支持地址位宽最大64位（默认32位），数据位宽32/64bits。AXI4的5个通道写地址通道：主要涉及突发传输：突发类型AWBURST[1:0]FIXED：突发过程中地址固定不变，用于FIFO访问；INCR：增量突发，突发过程中地址递增，增加量取决于AxSIZE的值，支持突发长度1~256；WRAP：回环突发，和INCR类似，但是会在特定高地址的边界处回到低地址处，支持突发长度2/4/8/16，传输的首地址和每次传输的大小对齐，最低的地址和整个传输的大小对齐，回环边界等于AxSIZE*AxLEN。写数据通道：非对齐传输和窄传输：WSTRB[3:0]：对应写字节，WSTRB[n]对应WDATA[8n+7:8n]。WVALID为低电平时，WSTRB可以为任意值，WVALID为高电平有效时，WSTRB为高的字节线必须指示有效的数据。窄传输：当主机产生比数据总线宽度更窄的数据传输时，由地址和控制信号决定哪个字节被传输。比如总线32-bit，传输8-bit。INCR和WRAP，不同的字节线决定每次burst传输的数据；写响应通道：读传输的响应信息是附加在读数据通道上的，写传输的写响应有专门的写响应通道。RRESP[1:0]：读响应；BRESP[1:0]：写响应OKAY('b00）：正常访问成功；EXOKAY（'b01）：Exclusive访问成功；SLAVERR（'b10）：从机错误，表明访问已经成功到了从机，但是从机希望返回一个错误的情况给主机；DECERR（'b11）：译码错误，一般是由互联组件给出，表明没有对应的从机地址；读地址通道：与写地址一样。读数据通道：多出了读响应，其他与写数据一样，读传输的响应信息是附加在读数据通道上的。读事务和写事务均有响应，对于读事务，读响应和读数据一起发给主机，而写事务则通过写响应通道传送。响应类型有OKAY、EXOKAY、SLAVERR、DECERR。上述响应分别表示：正常读写成功、独占式读写、设备错误、译码错误。协议规定：请求的需要传输的数据数量必须执行，即使出现了错误报告，在一次突发式读写的剩余数据也不会被取消。A