＜AMBA总线篇＞ AXI总线协议介绍

大家好，这里是程序员杰克。一名平平无奇的嵌入式软件工程师。

对于学习Xilinx FPGA(ZYNQ)而言，官方提供的很多IP核都有使用AXI总线，用于ARM核和FPGA的高速数据交互。因此学习AXI总线是必不可少的。而AXI协议是AMBA总线架构的一部分内容。基于此，本系列推文开始总结与分享AMBA总线架构的AXI部分内容。

下面正式进入本章推送的内容。

01 AXI协议简介

AXI(Advanced eXtensible Interface)协议是ARM 公司推出的总线架构AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）的一部分内容。其支持high-performance、high-frequency的系统设计，用于Manager和Subordinate组件间的通讯。

AXI协议特性

• 适用于high-bandwidth和low-latency的设计.
• 无需复杂的brideges便可实现high-frequency操作.
• 适用于高延迟的初始化访问接口的memory controllers
• 向后兼容AHB和APB接口

AXI协议传输特性

• 单独的地址/控制和数据通道
• 支持字节不对齐的数据传输(通过Byte strobes[字节选通])
• 支持brust[突发]传输(仅发送起始地址)
• 独立的write和read data通道，可提供低花销的DMA接口
• 支持无序事务执行

02 AXI协议架构

AXI协议架构

AXI协议基于事务的方式定义了5个独立的通道，通道名称以及信号开头缩写如下：

• 写请求通道Write request（信号开头缩写：AW）
• 写数据通道Write data（信号开头缩写：W）
• 写响应通道Write response（信号开头缩写：B）
• 读响应通道Read request（信号开头缩写：AR）
• 读数据通道Read data（信号开头缩写：R）

数据在Manager和Subordinate间传输通过以下方式：

• Manager通过write data通道传输数据给Subordinate(write transaction)
• Manager通过read data通道从Subordinate读取数据(read transaction)

write transaction(写传输)

写传输事务使用write request、write data、write response通道,写操作如下：

• Master主机对write request通道写入地址和控制
• Master主机向write data通道写入数据
• Slave从机向write response通道写入响应信息.

read tramsaction(读传输)

读传输事务使用read request、read data通道,读操作如下：

• Master主机对read request通道写入地址和控制.
• Slave从机向read data通道写入数据，返回给Master.

Interface and interconnect

典型的互连系统由多个Manager和Subordinate组成，通过某种形式内部互连在一起。典型互连图如下图所示：

AXI协议提供了单独的接口定义在以下三种互连之间，其支持实现多种不同的互连，三种互连如下：

• Manager和interconnect之间
• Subordinate和interconnect之间
• Manager和Subordinate之间

典型的AXI系统拓扑

大多数的系统使用如下拓扑结构：

• 共享request通道和data通道
• 共享request通道和多个data通道
• 多层拓扑，有多个request通道和多个data通道

在大多数系统中，request通道的带宽需求明显小于data通道的带宽需求。通过使用“共享request通道和多个data通道”的方式以支持并行数据传输，这样可以在系统性能和互连复杂度之间实现良好的平衡。

03 文章总结

本篇推送主要是对AXI总线的协议、协议架构、内部互连和接口模式、典型的拓扑结构进行了介绍。主要是对AXI总线的协议架构、互连模式有个大体的了解，以便后续对接口信号、具体的互连拓扑打下基础。