從 FPGA 應(yīng)用角度看看 AMBA 總線中的 AXI4 總線。

（1）主要先把我博客的介紹原理的文章搬過(guò)來(lái)；

（2）用 FPGA 的實(shí)例看下 AXI4 和 AXI4-Lite 的握手；

（3）自定義一個(gè) AXI-Lite 的 IP 作為從機(jī)設(shè)備 Slave，并將其掛載到 AXI Interconnect 上，由 ZYNQ 的 PS 側(cè)作為主機(jī)來(lái)控制 LED；

（4）對(duì) AXI-Lite 作源碼分析。

AMBA? AXI4（高級(jí)可擴(kuò)展接口 4） 是 ARM? 推出的第四代 AMBA 接口規(guī)范，AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）是片上總線標(biāo)準(zhǔn)，包含AHB（Advanced High-performance Bus）、ASB（Advanced System Bus）和 APB（Advanced Peripheral Bus）。

AXI （ Advanced eXtensible Interface ），高性能、高帶寬、低延遲片內(nèi)總線。

AXI4：高性能內(nèi)存映射需求（如讀寫(xiě)DDR、使用BRAM控制器讀寫(xiě)B(tài)RAM等），為了區(qū)別，有時(shí)候也叫這個(gè)為 AXI4-Full；

AXI4-Lite：用于簡(jiǎn)單、低吞吐量的內(nèi)存映射通信（例如，與控制寄存器和狀態(tài)寄存器之間的通信）；

AXI4-Stream ：高速流數(shù)據(jù)（視頻、圖像等流式數(shù)據(jù)）；

AXI4 具有：

?（1）一致性： 所有接口子集都使用相同的傳輸協(xié)議。

?（2）全面規(guī)范化： 便于客戶采用。

?（3）標(biāo)準(zhǔn)化： 配套提供標(biāo)準(zhǔn)模型和檢查器以供設(shè)計(jì)人員使用。

?（4）接口去耦化： 互連電路與接口之間有去耦機(jī)制。

?（5）可擴(kuò)展性： AXI4 是一種可滿足未來(lái)需求的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。

其它優(yōu)勢(shì)：

?（1）支持存儲(chǔ)器映射型和串流型接口;

?（2）為通信、視頻、嵌入式以及 DSP 功能提供統(tǒng)一化 IP 接口;

?（3）簡(jiǎn)便易用，并具有自動(dòng)流水線例程化等特性，可幫助用戶輕松實(shí)現(xiàn)既定性能目標(biāo);

1. AXI4

AXI4 協(xié)議是 AXI3 的升級(jí)，旨在提高多個(gè)主系統(tǒng)使用時(shí)的互連性能和互連利用率。其包括了如下增強(qiáng)功能：

?（1）支持高達(dá) 256 個(gè)突發(fā)長(zhǎng)度

?（2）服務(wù)質(zhì)量信令

?（3）支持多個(gè)區(qū)域接口

2. AXI4-Lite

AXI4-Lite 是 AXI4 協(xié)議的子集，旨在與組件中較小較簡(jiǎn)單的控制寄存器型接口實(shí)現(xiàn)通信。AXI4-Lite 接口主要特性為：

?（1）所有處理的突發(fā)長(zhǎng)度為 1

?（2）所有數(shù)據(jù)存取的大小等同于數(shù)據(jù)總線寬度

?（3）不支持獨(dú)占訪問(wèn)

3 . AXI4-Stream

AXI4-Stream 協(xié)議針對(duì)主系統(tǒng)向從系統(tǒng)進(jìn)行單向數(shù)據(jù)傳輸， 流式數(shù)據(jù)（比如視頻流） 。該協(xié)議的主要優(yōu)勢(shì)包括：

?（1）使用相同的共享線集支持單數(shù)據(jù)流和多數(shù)據(jù)流；

?（2）在同一互連中支持多數(shù)據(jù)寬度；

?（3）FPGA 實(shí)現(xiàn)的理想選擇。

如圖 1-1 所示為 AXI4 讀事務(wù)使用讀地址和讀數(shù)據(jù)通道，主機(jī)在讀地址通道上給出要讀取的數(shù)據(jù)的地址和控制信息（當(dāng)突發(fā)讀取多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，給出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的首地址和突發(fā)長(zhǎng)度），從機(jī)收到后在將數(shù)據(jù)通過(guò)讀數(shù)據(jù)通道發(fā)送給主機(jī)。

如圖 1-2 所示為寫(xiě)事務(wù)使用寫(xiě)地址、寫(xiě)數(shù)據(jù)和寫(xiě)響應(yīng)通道的方式，主機(jī)首先向發(fā)送寫(xiě)控制，然后發(fā)送要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，從機(jī)在收完本次寫(xiě)事務(wù)的數(shù)據(jù)后給出寫(xiě)響應(yīng)信號(hào)代表接收完成。

AXI4-Stream協(xié)議為流數(shù)據(jù)的傳輸定義了單個(gè)通道，與****AXI4 不同， AXI4-Stream 接口可以突發(fā)無(wú)限數(shù)量的數(shù)據(jù) 。

對(duì)上述5個(gè)獨(dú)立的通道，每個(gè)通道都包含一個(gè)信息信號(hào)和一個(gè)雙路的 valid 、 ready 握手信號(hào)， valid 信號(hào)表示發(fā)出的數(shù)據(jù)有效， ready****信號(hào)表示已經(jīng)準(zhǔn)備好。