基于A(yíng)MBA 3 AXI協(xié)議的規劃方案

要想正確領(lǐng)會(huì )工程師在基于AMBA 3 AXI協(xié)議的設計中所面臨的設計挑戰復雜性，必須首先了解AMBA 3 AXI協(xié)議自身的技術(shù)特點(diǎn)。AMBA 3 AXI協(xié)議由30多家公司協(xié)作開(kāi)發(fā)，用于滿(mǎn)足下一代設計的需要。AMBA 3 AXI協(xié)議定義了一個(gè)單向的通道架構，能夠有效地使用寄存器分段實(shí)現更高速度的管道連接。憑借對多事務(wù)處理和亂序事務(wù)處理的支持，再加上對讀、寫(xiě)和地址/ 控制通道的有效利用，它能使系統獲得更高的性能和效率，系統性能僅受限于其外圍設備的自身性能。

AMBA 3 AXI協(xié)議：

通道能力

通道概念的引入使AMBA 3 AXI架構與以前的AMBA協(xié)議有很大的不同。5個(gè)獨立通道的每一個(gè)都由一組信息信號組成，并使用雙向VALID和READY握手機制。信息源使用 VALID信號表明通道上的數據和控制信息何時(shí)有效，目的端使用READY信號表明何時(shí)能夠接收數據。讀數據通道和寫(xiě)數據通道都包含一個(gè)LAST信號，以顯示事務(wù)處理中最后一個(gè)數據項的傳遞何時(shí)發(fā)生。每一個(gè)讀事物處理和寫(xiě)事物處理都有自己的地址通道，地址通道中包含了事物處理所需的所有地址和控制信息。讀數據通道傳送讀數據和任何由從設備返回到主設備的讀響應信息，其數據總線(xiàn)寬度可以是8位~1024位，讀響應信息表明讀事物處理的完成狀態(tài)。寫(xiě)數據通道傳送主設備到從設備的寫(xiě)數據，其數據總線(xiàn)寬度可以是8位~1024位。寫(xiě)數據通道還包括1個(gè)字節的狹窄通道，對每8個(gè)數據位進(jìn)行過(guò)濾，表明數據總線(xiàn)上哪些字節是有效的。對獨立數據傳送的支持使總線(xiàn)得到了更有效的使用，能獲得更高的性能、更低的時(shí)延和增強的帶寬操作。

針對AMBA 3 AXI的DesignWare IP 解決方案

基于A(yíng)MBA 3 AXI協(xié)議的復雜性，設計和驗證一個(gè)基于該標準的子系統變成一項主要工作，并需要大量的專(zhuān)門(mén)技術(shù)。通過(guò)提供給工程師公共的設計和驗證IP模塊，實(shí)現從模塊級到子系統級的快速實(shí)現和確認，針對AMBA 3 AXI的DesignWare IP 解決方案使設計變得輕松。另外，coreAssembler 工具可實(shí)現子系統的自動(dòng)裝配，并自動(dòng)產(chǎn)生測試平臺架構。當使用DesignWare IP 解決方案時(shí)，設計者能夠快速裝配、綜合和驗證基于A(yíng)MBA 3 AXI的設計。

DesignWare綜合IP

DesignWare的綜合IP是三部分解決方案中的第一部分，它實(shí)現了基于A(yíng)MBA 3 AXI協(xié)議的高帶寬、低時(shí)延和高性能設計的快速應用。綜合IP包括3個(gè)關(guān)鍵的組件：互連總線(xiàn)結構、AXI到AHB子橋、主/從通用接口模塊。這些組件是任何SoC新設計的基本構造模塊，并能使設計者輕松實(shí)現基于A(yíng)MBA 3 AXI協(xié)議的體系架構。這些IP組件也有助于將現有IP和特定應用模塊轉換至AMBA 3 AXI架構，因此確保了更高的資源重用性。

DesignWare互連架構(DW_axi)是基于A(yíng)MBA 3 AXI 協(xié)議設計中標準互連架構的最佳解決方案。DW_axi的配置靈活性提供給工程師一組功能集合，以滿(mǎn)足他們具有優(yōu)先級的設計需求。DW_axi是一個(gè) AMBA 3 AXI協(xié)議的RTL互連實(shí)現，在那里不同的主、從設備之間會(huì )發(fā)生同時(shí)的數據傳輸。組件可以被配置成支持高達16個(gè)主設備和從設備，它們都支持所有指定了地址和數據寬度的協(xié)議。DW_axi基于一個(gè)多地址、多數據的總線(xiàn)架構，并帶有一個(gè)可選的內建系統解碼器。每一個(gè)事物處理在地址通道上都有地址和控制信息，以描述數據被傳送的特性。數據在主設備和從設備之間傳送，可通過(guò)寫(xiě)數據通道傳送至從設備，或通過(guò)讀數據通道傳送至主設備。在寫(xiě)事物處理中，AMBA 3 AXI協(xié)議有一個(gè)額外的寫(xiě)響應通道，允許從設備給主設備發(fā)信號表明寫(xiě)事物處理已完成。這種多層互連的體系結構允許在所有5個(gè)AMBA 3 AXI通道的不同主、從設備對之間進(jìn)行并行數據傳輸。因此，系統帶寬不受DW_axi的限制，而是受限于外部的主、從設備。

除了提供組合的內建地址和數據通道控制外，DW_axi通過(guò)提供內部和外部的流水線(xiàn)操作功能，即所謂的寄存器分段，還實(shí)現了增強和優(yōu)化的工作頻率、帶寬和性能?？膳渲玫膬炔亢屯獠考拇嫫鞣侄文鼙粦玫饺窂交蛑皇乔跋蚩刂坡窂降膯为毻ǖ?，提供對定時(shí)選擇的最大靈活性，并產(chǎn)生最佳的性能。為了優(yōu)化 DW_axi以達到最佳的性能同時(shí)還保證最小的面積，DW_axi中包括了從設備可見(jiàn)功能，當不是所有的子設備對所有主設備都可見(jiàn)的時(shí)候予以使用。它定制了正常模式和啟動(dòng)模式下主設備訪(fǎng)問(wèn)每一個(gè)子設備的可見(jiàn)性，從而減少了仲裁邏輯的復雜性，能夠用最少的邏輯達到最佳的性能。

圖1 使用DesignWare驗證IP創(chuàng )建一個(gè)子系統驗證環(huán)境

為了實(shí)現AMBA 3 AXI協(xié)議與現有AMBA 2.0技術(shù)的互操作能力，DesignWare IP 解決方案包括一個(gè)AMBA 3 AXI到AMBA 2.0 AHB 的橋接(DW_axi_x2h)。DW_axi_x2h可支持同基于A(yíng)MBA 2.0 AHB子系統的連接，提供對現有基于A(yíng)HB子系統的可重用支持。 在Lite模式下，獨立的從設備組件能夠直接連接到基于A(yíng)MBA 3 AXI協(xié)議的總線(xiàn)上。這種互操作能力的優(yōu)勢是，工程師可以訪(fǎng)問(wèn)大量針對AMBA 2.0 AHB和APB 協(xié)議、已經(jīng)過(guò)硅驗證的現有DesignWare綜合和驗證IP 。這增加了模塊重用的機會(huì )，使工程師可以效力于開(kāi)發(fā)具有差異性的新型子系統，而不必在創(chuàng )建和確認普通子系統上花費過(guò)多時(shí)間。DesignWare綜合IP 解決方案還包括其它普通的基于A(yíng)MBA 2.0 的設計模塊，比如AHB總線(xiàn)架構、DW_ahb、APB橋、APB結構、DW-apb，以及很多外圍模塊如DMA、內存控制器、I2C、SSI、GPIO 、RTC 、定時(shí)器和中斷控制器。