Question

AXI总线介绍

Answer 1

总线是设备间通讯和传输数据的统一信号和协议。基本总线设计在同步读取SRAM时，遵循读地址和读数据的发送与接收协议。对于写入操作，需要额外的写使能（WEN）和写掩码（WMASK），以支持CPU的特殊指令，如sb（store byte）、sh（store halfword）。然而，内存通常使用DRAM作为存储介质，这需要更复杂的异步总线设计。

为了确保数据的有效传输，引入了握手信号。读操作中加入了rvalid（表示请求有效）和rready（表示可以接受请求）信号，以解决CPU与内存之间发送与接收的不确定性。写操作也采用了类似的握手机制，包括wvalid和wready信号，以及写地址和写数据的握手。错误处理通过rresp和wresp信号实现，确保数据传输的可靠性。

遵循AXI-Lite协议的握手，通过分层信号管理提高了总线的灵活性和效率。例如，将写地址和写数据的握手信号分别标记为aw和w，确保信号传输的清晰性和减少混淆。

从同步到异步，总线设计需要引入更多信号，如RDVALID、RAVALID、RAREADY、WAREADY等，以确保数据传输的有序性和稳定性。握手信号是实现这一目标的关键，有效信号（valid）和就绪信号（ready）的结合确保了数据的顺利传输，只有在两者都为有效时才进行数据传输。

AXI4-Lite协议进一步简化了总线设计，提供专用的读地址通道（AR）、读数据通道（R）、写地址通道（AW）和写数据通道（W）。此外，引入突发模式，允许连续传输相邻或相同地址的数据，显著提高读取或写入效率。突发传输包括突发宽度（AxSIZE）、突发类型（WRAP、FIXED、INCR）和突发长度等要素，简化了内存访问过程。

AXI4总线进一步扩展了这些功能，包括突发传输、多主机操作和窄传输等特性，为复杂系统提供了高效的数据交换能力。窄传输机制允许在数据宽度小于通道宽度时，通过调整数据位置与地址模数保持一致，实现高效的传输。非对齐传输则通过特定机制或异常处理机制来管理，确保系统稳定运行。

总结，总线设计旨在提供高效、稳定的设备间数据交换，通过握手信号、突发传输等机制，确保了数据传输的有序性和可靠性。AXI系列总线协议提供了丰富、灵活的信号管理和传输控制，为现代计算系统提供了强有力的基础支持。