AXI协议中的独占访问机制详解

"AMBA AXI3 中文完整翻译 - 独占访问-便携式实时振动监测系统" 本文档详细介绍了AMBA AXI3协议中的独占访问机制，这是在高性能、高频系统设计中非常重要的一个特性。独占访问允许高效地执行信号量类型的运算，而不必在整个操作过程中保持总线的锁定，从而避免了关键访问的延迟，并且不影响最大带宽。 原子访问（Atomic Access）通常通过ARLOCK[1:0]和AWLOCK[1:0]信号来实现，如表6-1所示。这些信号编码提供了正常访问、独占访问、锁定访问以及保留四种访问类型。独占访问（Exclusive Access）特别适用于需要临时独占资源的情况，它允许主机进行一次读操作后，稍后再进行写操作，以此来确认资源在读写之间是否被其他主机修改过。 独占访问的过程分为三个步骤： 1. 主机发起对某个地址的独占读操作。 2. 经过一定时间，主机尝试对同一地址进行独占写操作来结束独占。 3. 如果在读和写操作之间没有其他主机对这个地址进行写操作，那么独占访问成功；若有其他主机写入，访问失败，地址位置不会更新。 AMBA AXI协议为独占访问提供了自动防故障机制，当主机尝试对不支持独占访问的从机进行此类操作时，会自动标识失败。从机需要额外的逻辑来支持这一功能。此外，需要注意的是，如果一个独占操作的写部分未完成，后续的独占写操作可能会改变正在被监视的地址，因为每个事务ID只能监视一个地址。 在AMBA AXI协议中，关键特性包括分离的地址/控制和数据阶段、字节选通的非对齐传输、基于突发的传输、分离的读写数据通道、多个outstanding地址支持、乱序传输支持以及易于时序收敛的设计。这些特性使得AXI协议能够适应高速、低延迟的系统需求，同时提供了灵活性和向后兼容性。 在架构上，AXI协议通过地址通道传输地址和控制信息，写数据通道传输数据从主机到从机，而读数据通道则反向从从机到主机。写响应通道则用来通知主机写操作的完成状态。这种设计允许在数据传输前发送地址信息，支持多个并发传输以及乱序传输，大大提高了系统的效率和性能。 AMBA AXI3协议的独占访问机制是实现高效、无锁操作的重要工具，它结合协议的其他特性，如分离通道和乱序传输，共同构建了面向高性能嵌入式系统的先进接口标准。