3 種 AXI4

AXI4協議是一個點對點的主從接口協議，數據可以同時在主機（Master）和從機（Slave）之間雙向 傳輸 ，且數據傳輸大小可以不同。

AXI4中的限制是一個突發事務（Burst）最多可以傳輸256個數據，AXI4-Lite只允許每個事務傳輸1個數據。

主機接口具有發起讀寫的權限，從機被主機控制。

AXI4 和 AXI4-Lite 都有 5 個通道， AXI 4- S tream協議為流數據的傳輸定義了單個通道 ， 與AXI4不同， AXI 4- S tream接口可以突發無限數量的數據 。

AXI4 實例

對于 AXI4 和 AXI4-Lite 的 5 個通道：

如下圖所示為一個 AXI4 的實例，用于高性能內存映射需求（DDR、BRAM等） 。

Xilinx 的 ZYNQ 系列 FPGA 通過總線互聯AXI Interconnect 連接到 AXI BRAM Controller 控制 BRAM 存儲器資源，五種顏色的內分別表示一個通道，從上至下依次為 讀地址通道 （araddr）、 寫地址通道 （awaddr）、 寫響應通道 （bresp）、 讀數據通道 （rdata）和 寫數據通道 （wdata）， 每個通道中均有valid和ready握手信號 。

讀地址/寫地址通道 ，主機通過這兩個通道向從機寫入地址和控制信息，通道的方向為主機Master向從機Slave傳輸，通道內除了ready信號外的其余信號均為輸出，valid為高電平時表示主機認為自己輸出的數據有效，ready信號為輸入信號，由從機Slave給出，當ready為高時表示從機已經準備好接收主機的數據，ready和valid同時為高時代表 從機準備好接收主機數據且主機此時發送了有效的數據 ，正確的傳輸開始。除了傳輸地址外，arlen[7:0]代表突發傳輸的長度，8位可表示0255，代表傳輸長度1256。

寫響應通道 ，從機通過該通道向主機發送響應，valid由從機發出，ready由主機發出。

讀數據通道 ，從機通過該通道向主機發送讀取出來的數據，valid由從機發出，ready由主機發出，含有一個last信號用來指示每個事務傳輸過程中的最后一個數據，表示當前事務傳輸結束。

此外，與寫數據通道對比可知，讀數據還多了一個讀響應信號，省去了單獨的讀響應通道。

對 AXI4 的讀數據/寫數據通道，支持數據位寬 8 / 16 / 32 / 64 / 128 / 256 / 512 / 1024 bits。

使用AXI Interconnect互聯結構時，對AXI4，支持地址位寬最大64位（默認32位），總線的數據位寬 32 / 64 / 128 / 256 / 512 / 1024 bits；對 AXI4-Lite，總線的數據位寬 32 bits。

** 對于傳輸的數據位寬不足總線位寬的** ，比如使用 32 bit 的總線傳輸 8 bit 的信息，則使用寫通道的 WSTRB[3:0] 來表示有效的寫字節，WSTRB[n] 對應 WDATA[8n+7 : 8n]，當 WSTRB[3:0] = 4’b0001 時，表示 WDATA[7:0] 有效，屬于窄傳輸的一種。

AXI4-Lite 實例

對AXI4-Lite協議，ZYNQ使用該協議驅動AXI GPIO，讀寫少量的控制、狀態寄存器。與AXI4相比，AXI4-Lite是AXI4的刪減版，適合輕量級的應用 ，也是包含5個通道，不同的是每個通道都進行了簡化，去掉了對突發傳輸的支持（Burst）。

使用AXI Interconnect互聯結構時，對AXI4-Lite，支持地址位寬最大64位（默認32位），數據位寬 32 / 64 bits。

AXI4 的 5 個通道

寫地址通道 ：

主要涉及突發傳輸：

突發類型 AWBURST[1:0]

FIXED： 突發過程中地址固定不變，用于 FIFO 訪問；

INCR： 增量突發，突發過程中地址遞增，增加量取決于 AxSIZE 的值，支持突發長度 1 ~ 256；

WRAP： 回環突發，和 INCR 類似，但是會在特定高地址的邊界處回到低地址處，支持突發長度 2/4/8/16，傳輸的首地址和每次傳輸的大小對齊，最低的地址和整個傳輸的大小對齊，回環邊界等于 AxSIZE*AxLEN。

寫數據通道 ：

非對齊傳輸和窄傳輸：

WSTRB[3:0]：對應寫字節，WSTRB[n] 對應 WDATA[8n+7 : 8n]。

WVALID 為低電平時，WSTRB 可以為任意值，WVALID 為高電平有效時，WSTRB 為高的字節線必須指示有效的數據。

窄傳輸：

當主機產生比數據總線寬度更窄的數據傳輸時，由地址和控制信號決定哪個字節被傳輸。比如總線 32-bit，傳輸 8-bit。

INCR 和 WRAP，不同的字節線決定每次 burst 傳輸的數據；

寫響應通道 ：

讀傳輸的響應信息是附加在讀數據通道上的，寫傳輸的寫響應有專門的寫響應通道。

RRESP[1:0]：讀響應；

BRESP[1:0]：寫響應

OKAY('b00） ：正常訪問成功；

EXOKAY（'b01） ：Exclusive 訪問成功；

SLAVERR（'b10） ：從機錯誤，表明訪問已經成功到了從機，但是從機希望返回一個錯誤的情況給主機；

DECERR（'b11） ：譯碼錯誤，一般是由互聯組件給出，表明沒有對應的從機地址；

讀地址通道 ：

與寫地址一樣。

讀數據通道 ：

多出了讀響應 ，其他與寫數據一樣，讀傳輸的響應信息是附加在讀數據通道上的。

讀事務和寫事務均有響應，對于讀事務，讀響應和讀數據一起發給主機，而寫事務則通過寫響應通道傳送。響應類型有 OKAY、EXOKAY、SLAVERR、DECERR。

上述響應分別表示：正常讀寫成功、獨占式讀寫、設備錯誤、譯碼錯誤。

協議規定：請求的需要傳輸的數據數量必須執行，即使出現了錯誤報告，在一次突發式讀寫的剩余數據也不會被取消。

AXI4-Lite 的 5 個通道

AXI4-Lite 是 AXI4 的精簡版，保留了 5 個通道的基本功能 ，取消了突發，每次只能傳輸 1 個數據。

對于寫地址/寫數據/寫響應通道：

取消了和突發傳輸相關的 AxBURST 信號以及突發長度等。

對于讀地址/讀數據通道：