深入理解AMBA AXI4总线协议

"AXI4学习中文资料，涵盖了AMBA AXI协议的详细介绍，适合Xilinx Zynq等平台的AXI4总线协议初学者。资料内容包括AXI协议的关键特征、通道结构以及读写交易的工作原理。" AXI4（Advanced eXtensible Interface）是ARM公司开发的AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）总线家族中的高级接口协议，主要用于高性能、高带宽的嵌入式系统设计。它提供了分离的地址/控制和数据通道，支持字节选通的不对齐数据传输，以及基于突发（burst）交易的数据传输，这些特性使得AXI4协议在现代SoC（System on Chip）设计中广泛应用。 AXI协议的主要特点： 1. 分离的地址/控制和数据通道：这允许并发处理地址设置和数据传输，提高了总线效率。 2. 字节选通：支持非对齐数据传输，允许不同字节宽度的数据在总线上传输。 3. 基于突发的交易：主机只需提供首地址，系统自动完成后续地址计算，优化了连续数据的传输。 4. 分离的读写数据通道：降低了功耗，因为写数据和读数据可以独立进行。 5. 支持outstanding交易：即多笔交易可以同时进行，增加了并行性。 6. 支持乱序交易：数据可以在不同的顺序下接收，增强了系统的灵活性。 7. 易于通过添加寄存器调整时序：简化了设计的时序约束问题。 8. 低功耗扩展：支持节能操作模式。 AXI协议的通道结构包括： 1. 读地址通道：主设备发送读取请求，包括地址和控制信息。 2. 写地址通道：主设备发送写入请求，包含地址和控制信息。 3. 读数据通道：从设备返回读取的数据给主设备。 4. 写数据通道：主设备发送数据到从设备。 5. 写响应通道：从设备通知主设备写操作已完成。 交易过程如下： - 读交易：主设备通过读地址通道发送地址，然后通过读数据通道接收数据。读数据通道包括VALID和READY信号来协调数据传输，并使用LAST信号标识最后一个数据。 - 写交易：主设备通过写地址通道发送地址和写数据通道发送数据，从设备通过写响应通道确认写操作完成。 AXI4协议还支持多种burst模式（如固定、递增、卷回），不同的数据宽度，以及独占和锁定交易，提供了丰富的控制机制，便于实现缓存和缓冲管理，确保系统级的安全访问和特权访问。 AXI4协议通过其高效、灵活的设计，极大地提升了系统间的通信性能，是现代嵌入式系统设计中不可或缺的一部分。对于Xilinx Zynq这样的FPGA平台，AXI4协议是连接处理系统和外设的重要桥梁，理解并掌握AXI4协议对于开发者来说至关重要。