《基于AXI4的可編程SOC系統(tǒng)設計》一書是作者在《片上可編程系統(tǒng)原理及應用》教材的基礎上，專門介紹基于AXI4規(guī)范和Xilinx軟核處理器MicroBlaze實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)應用的高級教程。現(xiàn)在FPGA越來越被廣泛地應用在各個領域中。Xilinx公司將專用的嵌入式處理器PowerPC硬核、ARM Cortex-A9 MP硬核和嵌入式處理器MicroBlaze軟核嵌入到了FPGA芯片中。這種集成了嵌入式處理器的FPGA芯片被定義成FPGA平臺。

這種基于FPGA的嵌入式平臺提供了一個靈活的解決方案。在這個解決方案中，一個單FPGA芯片上提供了大量不同的IP軟核和硬核資源。這些固件和硬件可以在任何時間進行升級。這種可編程的結構特點，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)時間，而同一平臺能應用在很多領域，提高了平臺的資源復用率。基于Microblaze軟核處理器構成的片上系統(tǒng)是FPGA在嵌入式系統(tǒng)領域的重要應用，由于其開放的設計結構和設計平臺，可以使設計者更好的理解并掌握片上可編程系統(tǒng)的設計原理、設計方法和設計流程。此外，AXI4規(guī)范是世界著名嵌入式處理器IP核提供商ARM公司和世界著名的可編程邏輯器件提供商Xilinx公司共同制定的下一代SOC的互聯(lián)標準，該標準的制定將對未來片上系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。

本書所有資料來自Xilinx公司的技術手冊，文獻和典型應用案例，充分反映了Xilinx公司片上可編程系統(tǒng)的最新技術和應用成果，可以幫助讀者盡快掌握這一最新技術。本書將片上可編程系統(tǒng)的基本原理和典型應用相結合，易于讀者理解與自學。本書作為信息類專業(yè)大學本科高年級和研究生的教學參考用書，也可作為從事片上可編程系統(tǒng)設計的工程技術人員參考用書。

第一節(jié)：AXI4概述

Xilinx 同 ARM 密切合作，共同為基于 FPGA 的高性能系統(tǒng)和設計定義了 AXI4 規(guī)范。并且在其新一代可編程門陣列芯片上采用了高級可擴展接口（Advanced eXtensible Interface, AXI）協(xié)議。
AXI總線是ARM高級微控制器總線結構(Advanced Microcontroller Bus Architecture, AMBA)的一部分。AXI總線的第一個版本包含在AMBA3.0（2003年發(fā)布）中，AXI總線的第二個版本AXI4包含在AMBA4.0（2010年發(fā)布）中。

最新一代的AMBA接口的目標是：
適合于高帶寬和低延遲設計；
在不使用復雜的橋接方式下，允許更高頻率的操作；
滿足普遍情況下的元件接口要求；
適用于高初始訪問延遲的存儲器控制器；
為互聯(lián)結構的實現(xiàn)提供了靈活性；
與已有的AHB和APB接口向下兼容。

AXI協(xié)議的關鍵特性表現(xiàn)在以下幾個方面：
獨立的地址/控制和數(shù)據(jù)階段；
使用字節(jié)選通，支持非對齊的數(shù)據(jù)傳輸；
只有開始地址的猝發(fā)交易；
獨立的讀和寫數(shù)據(jù)通道，可以使能低成本的直接存儲器訪問DMA傳輸；
能發(fā)出多個未解決的地址；
完成無序交易；
容易添加寄存器slice，滿足時序收斂要求；

AXI協(xié)議較其它協(xié)議提供了下面的優(yōu)勢：
1．提供了更高的生產(chǎn)率，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
將多種不同的接口整合到一個接口（AXI4）中，因此用戶僅需了解單個系列的接口；
簡化了不同領域 IP 的集成，并使自身或第三方合作伙伴 IP 的開發(fā)工作更簡單易行；
由于AXI4 IP 已為實現(xiàn)最高性能、最大吞吐量以及最低時延進行了優(yōu)化，從而使設計工作進一步獲得簡化；
2．提供了更大的靈活性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
支持嵌入式、DSP 及邏輯版本用戶；
調(diào)節(jié)互連機制，滿足系統(tǒng)要求：性能、面積及功耗；
幫助設計者在目標市場中構建最具號召力的產(chǎn)品；
3．提供了廣泛的 IP 可用性
第三方 IP 和 EDA 廠商普遍采用開放式 AXI4 標準，從而使該接口獲得了更廣泛的應用。
基于 AXI4 的目標設計平臺可加速嵌入式處理、DSP以及連接功能設計開發(fā)。