AMBA-AXI总线详解

AXI 总线协议资料整理第一部分：1、AXI 简介：AXI〔Advanced extensible Interface1是一种总线协议，该协议是ARM 公司提出的 AMBA 〔 Advanced Microcontroller Bus Architecture〕 3.0 协议中最重要的部分，是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线它的地址 /控制和数据相位是别离的， 支持不对齐的数据传输， 同时在突发传输中， 只需要首地址， 同时别离的读写数据通道、 并支持显著传输访问和乱序访问， 并更加容易就行时序收敛 AXI 是 AMBA 中一个新的高性能协议 AXI 技术丰富了现有的AMBA标准内容，满足超高性能和复杂的片上系统〔SoC〕设计的需求2、 AXI 特点： 单向通道体系结构信息流只以单方向传输，简化时钟域间的桥接，减少门数量当信号经过复杂的片上系统时，减少延时支持多项数据交换通过并行执行猝发操作，极大地提高了数据吞吐能力，可在更短的时间内完成任务，在满足高性能要求的同时，又减少了功耗独立的地址和数据通道 地址和数据通道分开， 能对每一个通道进行单独优化，可以根据需要控制时序通道，将时钟频率提到最高，并将延时降到最低。

第二部分：本部分对 AXI1.0 协议的各章进行整理第一章本章主要介绍 AXI 协议和 AXI 协议定义的基础事务1、 AXI 总线共有 5 个通道分别是 read address channel、 write address channel 、 read data channel、 write data channe、l write response channel每一个AXI传输通道都是单方向的2、每一个事务都有地址和控制信息在地址通道〔address channel中，用来描 述被传输数据的性质3、 读事务的结构图如下：Address and control ►Read data channelRead dataRead dataRead dataRead dataRead address channelMaster interfaceSlave interfaceFigure 1-1 Channel architecture of reads4、写事务的结构图如下:Master Fnterfac^Write address channelSlave interfaceAddress and controlWrite data channelWrite dataWrile data—Wrile dataWrile data— 人 **

6、信息源通过VALID信号来指示通道中的数据和控制信息什么时候有效目 地源用READY信号来表示何时能够接收数据读数据和写数据通道都包括一个 LAST信号，用来指明一个事物传输的最后一个数据7、读和写事务都有他们自己的地址通道， 这地址通道携带着传输事务所必须的 地址和信息8、读数据通道传送着从设备到主机的读数据和读响应信息 读响应信息指明读事务的完成状态9、写数据通路传送着主机向设备的写数据每八个数据都会有一个 byte lane ,用来指明数据总线上面的哪些 byte有效写响应通道提供了设备响应写事务的 一种方式这完成信号每一次突发式读写会产生一个10、主机和设备的接口和互联图如下：InterfaceFigure 1-3 Interface and interconnect11、传输地址信息和数据都是在 VALID和READY同时为高时有效 Note The master also drives a set ol contml signals showing the length and type al the burst, hut these signals are bini(ted from the figure for clarity.12、突发式读的时序图如下:八RADOR 1由 匚ARVALID J 飞arreacy 3 —\ 1 ! = ： ! ? 」 ； 1RLAST g_RVALID H 『It HRREady 厂 ' " If ’ 「 飞『飞Figure 1-4 Read burst当地址出现在地址总线后，传输的数据将出现在读数据通道上。

设备保持VALID 为低直到读数据有效为了说明一次突发式读写的完成，设备用 RLAST信号来 表示最后一个被传输的数据13、重叠突发式读时序图如下：TO T1 12 T3 T4 T5 T6 T7 TS TS T1O T11 T12口口 nnnrnn■口口 口门口ARADDR Q ]A_ R R 「 ；ARV ALIO J―' 口 I _ I ； ； j扳目一［ 初砥 ・麻丽j( 顺网c0~~ft B~~IARREADY 3 g & R I j i 1 ； ； j ： iRDATA RLASTFigure V5 Overlap pi ng read bursts学习文档仅供参考设备会在第一次突发式读完成后处理第二次突发式读数据 也就意味着，主机一 开始传送了两个地址给设备设备在完全处理完第一个地址的数据之后才开始处2g : X一丽甲― ft ~：一WLAST H WVALID 』 1 \ i T 1wready J 瓜 R f T %bresp : !!!!!：；；bvalid/ .BREADY [}理第二个地址的数据TO T1ACLK T2T3 T4 T5 T617 T8 T9 T10UFLT^_n__r^AWADDR_i： _X_J i 1 -_j j ： 14、突发式写时序图如下:AWVAtID gAWREADV 二Figure 1-6 Write burst这一过程的开始时，主机发送地址和控制信息到写地址通道中，然后主机发送每一个写数据到写数据通道中。

当主机发送最后一个数据时， WLAST信号就变为高当设备接收完所有数据之后他将一个写响应发送回主机来说明写事务完成15、AXI协议支持乱序传输他给每一个通过接口的事务一个 IDtag协议要求相同ID tag的事务必须有序完成，而不同ID tag可以乱序完成第二章本章主要介绍一些信号描述，其中包括全局信号、写地址通道信号、写数据 通道信号、写响应通道信号、读地址通道信号、读数据通道信号、低功耗接口信 号本章的所有表都是以32位的数据总线、4位的写数据闸门、4位的ID段1、全局信号信号源描述ACLKClock source全局时钟信号ARESETnReset source全局复位信号，低电平有效2、写地址通道信号信号源描述AWID[3:0]写地址ID,这个信号是写地址信号组的ID tagAWADDR[31:0]写地址AWLEN[3:0]突发式写的长度此长度决定突发式写所传输的数据的 个数AWSIZE[2:0]突发式写的大小AWBURST[1:0]突发式写的类型AWLOCK[1:0]AWCACHE[3:0]Cache类型这信号指明事务的 bufferable、cacheable, write-through > whte-back、 allocate attributes信息。

AWPROT[2:0]保护类型AWVALID写地址后效1 =地址和控制信息后效0 =地址和控制信息无效这个信号会一直保持，直H AWREADY变为高AWREADY设备写地址准备好这个信号用来指明设备已经准备好接受 地址和控制信息了1 =设备准备好0=设备没准备好3、写数据通道信号信号源描述WID[3:0]FL写ID tag, WID的值必须与 AWID的值匹配WDATA[31:0]FL写的数据WSTRB[3:0]FL写阀门WSTRB[n]标示的区间为 WDATA[(8*n)+7:(8*n)]|匿 % 56 49 47 刎前 32 31 24 23 U1S B 7 07C 1 5 1 43 2 10所u 厘 +1 Byte lane mappingWLASTFL写的最后一个数据WVALIDFL写有效1=写数据和阀门后效0=写数据和阀门无效WREADY设备写就绪指明设备已经准备好接受数据了1=设备就绪0=设备未就绪4、写响应通道信号信号源描述BID[3:0]设备响应ID ,这个数值必须与AWID的数值匹配BRESP[1:0]设备写响应这个仔号指明写事务的状态可能有的响应：OKAY、EXOKAY、SLVERR、DECERR。

BVALID设备写响应后效1=写响应后效0 =写响应无效BREADY接受响应就绪该信号表示主机已经能够接受响应信息1 =主机就绪0=主机未就绪5、读地址通道信号信号源描述ARID[3:0]读地址IDARADDR[31:0]读地址ARLEN[3:0]突发式读长度ARSIZE[2:0]突发式读大小ARBURST[1:0]突发式读类型ARLOCK[1:0]ARCACHE[3:0]Cache类型ARPROT[2:0]保护类型ARVALID读地址有效彳科一直保持，直®J ARREADY为高1=地址和控制信息后效0 =地址和控制信息无效ARREADY设备读地址就绪指明设备已经准备好接受数据了1=设备就绪0=设备未就绪6、读数据通道信号信号源描述RID[3:0]设备读ID tagRID的数值必须与ARID的数值匹配RDATA[31:0]设备读数据RRESP[1:0]设备读响应这个信号指明读传输的状态： OKAY、EXOKAY、SLVERR、DECERRRLAST设备读事务传送的最后一个数据RVALID设备读数据有效1 =读数据启效0 =读数据无效RREADY读数据就绪1=主机就绪0 =主机未就绪7、低功耗接口信号信号源描述CSYSREQCLOCK controller系统低功耗请求。

此信号来自系统时钟控制 器，使外围设备进入低功耗状态CSYSACK外围设备低功耗请求应答CACTIVE外围设备Clock active1 =外围设备时钟请。