AXI協議解析(一)

AXI的全稱是Advanced eXtensible Interface。在spec里面是這么自誇的：
•用於高帶寬和低延遲設計。
•提供高頻操作，無需使用復雜電橋。
•協議滿足各種組件的接口要求。
•適用於具有高初始訪問延遲的內存控制器。
•提供了實現互連架構的靈活性。
•與AHB和APB接口向后兼容
AXI有五個獨立的事務通道，分別是：
•讀地址（Read Address，簡稱AR）
•讀數據（Read Data，簡稱R）
•寫地址（Write Address，簡稱AW）
•寫數據（Write Data，簡稱W）
•寫響應（Write response，簡稱B）
AXI的五個通道是單方向的，這樣做的好處是可以對每個通道單獨優化，而且當經過復雜的片上網絡時，能夠優化時序減少延遲。AXI支持突發（burst）傳輸，亂序（out of order）傳輸，極大地提高了數據吞吐能力，在滿足高性能要求的同時，又減少了功耗。
對於讀操作，主機（master）通過AR通道發送讀事務地址，從設備（slave）通過R通道返回給主機所需要的數據，如下圖：

圖1 AXI的讀操作
對於寫操作，主機通過AW通道發送寫事務地址，並通過W通道把數據發送給從設備，而從設備接收到數據后，需要通過B通道返回一個響應給主機，整個過程結束。

圖2 AXI的寫操作
讀和寫的不同之處，一是數據方向不一樣，還有就是讀事務不需要從設備再發響應了，想想為啥涅。
讀和寫的數據寬度可以是8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 bits中的一種。
這里不得不提一下AMBA中廣泛采用的VALID/READY握手機制。正是因為有了這個機制，發送方（Source）和接收方（Destination）才都有能力控制傳輸。
發送方通過置位VALID信號，來告訴接收方，自己已經將數據等信息准備好；而接收方通過置位READY信號，來告訴發送方，自己准備好了接收數據。只要有任何一方沒准備好，傳輸就不能進行。
這里不要混淆了，發送方不總是主機，比如讀數據通道上，發送方就是從設備，主機是接收方。
發送方的VALID信號和接收方的READY信號並不需要同時置位，可以發送方先准備好，也可以接收方先准備好。也就是說VALID可以早於READY，也可以晚於READY，也可以同時置位。對應的就是下面三種情況。



但是，為了避免死鎖等問題，對於VALID/READY信號還是有一定要求的。協議規定，發送方的VALID信號一旦置位就不能拉低，直到完成一次握手；而且，發送方不能根據接收方的READY信號來置位自己的VALID信號。簡單說，就是發送方可以根據自己的需求隨時發起傳輸，不能也不需要判斷接收方是否空閑，同時發送方一旦發起傳輸，就不能隨意中止。對於接收方，如果沒有准備好接收就可以不置位READY，這樣就可以反壓發送方的傳輸了，而且接收方置位READY后，只要發送方沒置位VALID，可以拉低READY。
時鍾信號和復位信號作為全局信號，沒啥好說的。AXI的五個通道的信號如下，先是寫地址通道：

寫數據通道

寫響應通道

讀地址通道

讀數據通道

從上述的信號列表我們可以看出來，每個通道都有自己的VALID/READY信號。這種VALID/READY握手機制在整個AMBA體系里面廣泛采用，不管是做設計還是做驗證的同學，一點要熟記。

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