【【深入浅出了解AXI4协议 一】】

本文主要是介绍【【深入浅出了解AXI4协议 一】】，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

深入浅出了解AXI4协议 一

AXI 的英文全称是 Advanced eXtensible Interface，即高级可扩展接口，它是 ARM 公司所提出的 AMBA
（Advanced Microcontroller Bus Architecture）协议的一部分。在介绍 AXI 协议之前，我们首先要对通信协
议有一个基本的概念。
AXI 协议是一种高性能、高带宽、低延迟的片内总线，具有如下特点：
1、总线的地址/控制和数据通道是分离的；
2、支持不对齐的数据传输；
3、支持突发传输，突发传输过程中只需要首地址；
4、具有分离的读/写数据通道；
5、支持显著传输访问和乱序访问；
6、更加容易进行时序收敛。
在数字电路中只能传输二进制数 0 和 1，因此可能需要一组信号才能高效地传输信息，这一组信号就组
成了接口。AXI4 协议支持以下三种类型的接口：
1、 AXI4：高性能存储映射接口。
2、 AXI4-Lite：简化版的 AXI4 接口，用于较少数据量的存储映射通信。
3、 AXI4-Stream：用于高速数据流传输，非存储映射接口。
在这里我们首先解释一下存储映射（Meamory Map）这一概念。如果一个协议是存储映射的，那么主
机所发出的会话（无论读或写）就会标明一个地址。这个地址对应于系统存储空间中的一个地址，表明是
针对该存储空间的读写操作。
AXI4 协议支持突发传输，主要用于处理器访问存储器等需要指定地址的高速数据传输场景。AXI-Lite
为外设提供单个数据传输，主要用于访问一些低速外设中的寄存器。而 AXI-Stream 接口则像 FIFO 一样，
数据传输时不需要地址，在主从设备之间直接连续读写数据，主要用于如视频、高速 AD、PCIe、DMA 接
口等需要高速数据传输的场合。
在本章我们重点介绍 AXI4 接口，它由五个独立的通道构成：
1、 读地址
2、 读数据
3、 写地址
4、 写数据
5、 写响应
下面是使用读地址和读数据通道实现读传输过程的示意图：

从图中可以看到，在一个读传输过程中，主机首先在读地址通道给出读地址和控制信号，然后从机由读数据通道返回读出的数据。另外我们需要注意的是，这是一次突发读操作，主机只给出一个地址，从该地址连续突发读出四个数据。

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在此处我们讲述一下 突发的概念
突发传输是指的是 我们传输 只需要给一个地址 然后传数据即可
突发传输的概念就是主设备只需要发送 一拍信息，就可以通过计算，决定未来数拍，写入或读出的地址。
对于上面的形式 我们的解释是 我们可以用一拍的地址和控制信号，操控了四拍的读出数据 。

//----------------------因此 我们还知道一个概念叫 突发传输长度 （burst length )
一般来说我们假如有 8位的 ARLEN 和 AWLEN 这两个信号代表了 额外的transfer 数量
即 从设备在首地址外计算几次地址 ，或者 说在 首地址 对应的数据外，需要 额外进行多少次 传输
8位代表了我们最多可以传输 1-256 个 地址
//-------------------------- 下一个概念是 突发传输大小 （burst size)
这里 所说的 突发传输的大小 就是 awsize arsize 代表了 传输的数据位宽 单位是 8 bit 字节 就是 8位
Bytes=2^Burst_size
剩下的还有表格展示 其他的位宽于 Ax Size的关系
就像是
Axsize[2:0] Bytes Bits
000 1 8
001 2 16
010 3 32
011 4 64

//----------------------现在我们需要注意的是 突发传输种类 (burst type)

我们知道了传输的数据大小 传输的数据数量
现在我们需要它的地址是怎么样一种形式变化的

对于突发传输的种类对应的信号可以分为 ARBURST AWBURST
这两个信号都是 2位 用以区分 Burst 传输的 种类
AxBURST [1:0] BURST Type
00 FIXED （fixed 固定的 ）
01 INCR （ increase 增加的）
10 WRAP
11 Reserved

//\//\ 对于 第一种 FIXED 的 burst 传输 ，在Fixed种类的burst传输中，每一次访问的地址是相同的，这意味着我们需要对同一个地址进行读写操作，读者们有没有想到哪种电路结构非常符合这种规则？
没错，是FIFO，用AXI连接作为从设备的FIFO，只需要考虑Fixed Type的burst传输，这是因为FIFO不涉及到具体的地址来控制读写，数据只需要先入先出即可。
Fiixed Type 的 burst length 仅支持 1- 16
//\//\ 对于 INCR Type 的 burst 传输
在INCR Type的burst传输中，主设备给出首个地址和控制信号，接下来从设备会自发的计算出接下来传输数据所需要的，递增的，新的地址信号。
比如说第一次传输的地址是1，并约定 INCR Type 的传输 ，之后的递增地址为2，3，4，5，6，7，8， 之后的地址都由设备自行计算得到 。
这种形式的传输，经常用于对连续内存的读写上。
INCR Type 的 Burst length 支持 1-256位

//\//==\ 对于 WRAP Type 传输
WRAP Type 被称为 回旋型的burst 传输类型
第一次的 传输地址是1 ，我们约定地址之后 传输到头例如 1，2，3，4，0，1 就像这样，会重新地址绕了一圈 。
需要注意的是WRAP Type的burst length仅支持2，4，8，16（即AxLEN = 1/3/7/15

//\//==\ Reserved TypeReserved:保留，AXI协议未规定0b11的burst type种类，因此针对于AxBURST而言，只有0b00,0b01,0b10存在具体的含义

//================================================我们需要注意到的是 另一个重要的内容是 突发传输的地址计算
因为 毕竟是 突发的形式造就的 我们仅需要一个地址
我们现在分开 讨论
对于 Fixed Type 称为 固定形式 地址固定
对于 INCR （increase 形式）
Address_N = Aligned_Address + (N-1) x Number_Bytes

1. Address_N -----> 第N个地址
2. Aligned_Address -----> 对齐后的首地址
   3 Aligned_Address 的计算方法是INT( Start_Address/ Number_Bytes) x Number_Bytes
   （地址先除以整个位数向下取整） 再 乘上 整个位数
3. INT 为向下取整 的 函数
4. Start_Address 是起始地址
5. Number_Bytes = 2^AxSize

//=========握手协议 的介绍
AXI 双向握手机制简介
AXI标准协议有五路独立的数据通道（分别为读数据通道，写数据通道，读地址通道，写地址通道，写回复通道），每一路数据通道都遵循双向握手机制，即使用VALID和READY信号作为控制信号来传输数据，只有VALID与READY同时为高的时候，才可以正常的发送数据，而通常情况下，VALID信号用来表示什么时候“地址、数据、和控制信号”是有效的，而READY信号则用来表示什么时候从设备准备好采集数据了

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