AXI4-Stream協議總結與分析

一、協議介紹

1、AXI4_Stream：適用於高速數據流，去掉了地址項，允許無限制的數據突發傳輸。除了總線時鍾和總線復位，其他的接口信號都是以字母T開頭。

2、信號接口描述：

（1）、ACLK---------時鍾源-----全局時鍾信號，所有信號在主時鍾信號的上升沿采樣。

（2）、ARESETN------復位------低電平有效。

（3）、Tvalid-------主機數據有效信號，（區別AXI4、AXI4-Lite，AXI4_Stream去掉了地址項），由主機發出，高速從機發出的數據有效。源為master。

（4）、Tdata[31:0]--主機發出的數據，數據寬度可選，32/64/1278/256 bit。源位master。

（5）、Tkeep[3:0]---字節修飾符，用於表明Tdata相關字節的內容是否為有效數據，未被Tkeep位確認的字節為空字節，視為無關字節，可以從字節流中去除。源為master。

（6）、Tlast--------主機通知從機這時最后一個數據，即為數據包的邊界。源為master。

（7）、Tid---------由主機發出，Identity標識符，在存在多個stream數據傳輸時起作用，用於識別不同的數據流。源為master。

（8）、Tready------從機發出的接收准備好信號。

二、通信機制

  最重要的就是牢記只有 Tvalid & Tready == 1 時才能開始數據傳輸，Valid信號由數據傳輸源產生，Ready信號由目的源產生（來自米聯客book，這句話總結的太經典了，因為在其他的AXI4總線進行數據讀取時，主機也會產生Rready信號）。

   因為AXI4-stream去掉了地址線（依靠Tid進行數據流識別）,不涉及數據的讀寫通信，僅涉及簡單的發送與接收，減少了傳輸延時。

三、舉例說明

 

  reg [31:0]S_AXIS_tdata;//發送數據
  reg  S_AXIS_tlast;  //突發傳輸的結尾
  reg S_AXIS_tvalid;  //本次傳輸有效
  wire FCLK_CLK0; //傳輸時鍾
  wire s_axis_aclk;
  wire s_axis_aresetn;
  wire [3:0]S_AXIS_tkeep;//4個byte皆有效
  wire S_AXIS_tready; //接收來自從機的ready信號
  wire [0:0]gpio_rtl_tri_o;
  wire [0:0]peripheral_aresetn;
  reg [1:0] state;//狀態機
  
assign S_AXIS_tkeep = 4'b1111;  
assign s_axis_aclk =  FCLK_CLK0;
assign s_axis_aresetn = peripheral_aresetn;
  
always@(posedge FCLK_CLK0)
   begin
       if(!peripheral_aresetn) begin
           S_AXIS_tvalid <= 1'b0;
           S_AXIS_tdata <= 32'd0;
           S_AXIS_tlast <= 1'b0;
           state <=0;
       end
       else begin
          case(state)
            0: begin   //等待允許發送且接收到來自從機的ready信號
                if(gpio_rtl_tri_o&& S_AXIS_tready) begin
                   S_AXIS_tvalid <= 1'b1;   //主機PL將valid位置一
                   state <= 1;
                end
                else begin
                   S_AXIS_tvalid <= 1'b0;
                   state <= 0;
                end
              end
            1:begin    //如果從機准備好，開始數據發送
                 if(S_AXIS_tready) begin
                     S_AXIS_tdata <= S_AXIS_tdata + 1'b1;
                     if(S_AXIS_tdata == 16'd510) begin  //發送完第511個數據之后置位last信號
                        S_AXIS_tlast <= 1'b1;
                        state <= 2;
                     end
                     else begin
                        S_AXIS_tlast <= 1'b0;
                        state <= 1;
                     end
                 end
                 else begin
                    S_AXIS_tdata <= S_AXIS_tdata;                   
                    state <= 1;
                 end
              end       
            2:begin  //等待從機接收完畢，准備下一次船傳輸
                 if(!S_AXIS_tready) begin
                    S_AXIS_tvalid <= 1'b1;
                    S_AXIS_tlast <= 1'b1;
                    S_AXIS_tdata <= S_AXIS_tdata;
                    state <= 2;
                 end
                 else begin
                    S_AXIS_tvalid <= 1'b0;
                    S_AXIS_tlast <= 1'b0;
                    S_AXIS_tdata <= 32'd0;
                    state <= 0;
                 end
              end
           default: state <=0;
           endcase
       end              
   end