AXI总线协议详解：仲裁与状态机

"AXI总线协议的详细解析，包括接口引脚、仲裁机制、读状态机和写状态机的设计" AXI（Advanced eXtensible Interface）总线协议是一种广泛应用于数字系统设计中的高性能、低延迟的接口标准，主要用于芯片间的数据传输。AXI协议分为多个通道，包括读地址（AR）、读数据（R）、写地址（AW）、写数据（W）和写响应（B）通道，使得读写操作可以并行进行。 表2.2列出了AXI接口的主要引脚及其功能： - axi_arready：1位输入，表示从设备可以接收读地址和相关的控制信号。 - axi_araddr：32位输出，用于发送读取地址信息。 - axi_arvalid：1位输出，当置为1时，表示读地址有效，等待从设备确认（axi_arready）。 - axi_rready：1位输出，在读数据传输阶段设置为1，表示准备接收数据。 仲裁在AXI总线中扮演关键角色，通常采用固定优先级策略。由于在请求阶段已经区分了有无cache的情况，因此仲裁主要关注cache相关的请求，而不处理uncache的请求。对于cache的读写，数据cache优先级高于指令cache。 读状态机如图2.10所示，分为两个状态： 1. State0（读地址握手阶段）：发起读请求，置axi_arvalid为1，等待axi_arready，握手成功后进入State1，并设置axi_rready为1准备接收数据。 2. State1（读数据传输阶段）：等待axi_rvalid，接收到数据后存入cache，最后在axi_rlast后返回到State0。 写状态机同样分为三个阶段（图2.11）： 1. State0（地址握手阶段）：发送写请求，置axi_awvalid为1，等待axi_awready，成功后进入State1。 2. State1（写数据阶段）：写入数据，每次置axi_wvalid为1，等待axi_wready，直到接收到wlast，然后进入State2并准备好接收写响应。 3. State2（写响应阶段）：等待axi_bvalid，响应成功后完成整个写操作。 AXI协议通过这些状态机管理不同通道间的信号交互，确保数据传输的正确性和高效性，同时通过仲裁机制保证了多设备访问共享资源时的公平性。这种设计使得AXI总线成为现代SoC设计中不可或缺的一部分。