嵌入式技术概述-Avalon总线规范介绍(二)

1、嵌入式技术概述 Avalon总线规范引见二刘兰军Avalon总线规范引见二Avalon主端口传输Avalon流水线传输Avalon流控制传输Avalon主端口传输Avalon主端口信号主端口读传输主端口写传输主端口的等待周期、建立时间、坚持时间属性Avalon主端口传输Avalon主端口信号主端口传输常用的信号： 1 waitrequest信号2 address信号 2 readdata、writedata信号 3 read、write信号4 byteenable信号主端口输入信号主端口服从waitrequest信号主端口只提供与主端口数据宽度的字边境对齐的地址：如32位主端口只提供与4个字节

2、边境对齐的地址：0 x00，0 x04，0 x08对字中的特定字节访问，采用byteenable信号信号宽度必需是8、16、32、64、128、256、512、1024同时运用，宽度必需一样指示主端口何时开场新的读写传输信号可以继续坚持指示大于8位的主端口访问的特定字节段32位主端口byteenable信号byteenable3.0写操作1111全32位写操作00112个低字节的写操作11002个高字节的写操作0001字节0的写操作0010字节1的写操作0100字节2的写操作1000字节3的写操作Avalon主端口传输Byteenable的每一位对应writedata的一个字节段Avalon主

3、端口传输Avalon主端口信号主端口读传输主端口写传输主端口的等待周期、建立时间、坚持时间属性Avalon主端口传输主端口读传输主端口根本读传输由主外设发起，从Avalon交换架构传输一个数据单元到主端口。传输在一个时钟周期内完成。(A) 第一个周期在clk的上升沿开场。(B) 主端口发出有效的address、byteenable和read信号。(C) 在第一个周期内从Avalon交换架构前往有效的readdata(D) 主端口在下一个clk的上升沿捕获readdata，并且置一切输出无效。主端口的 读传输终了。另一次传输可在下一个周期开场。waitrequest信号无效(A) 第一个周期在c

4、lk的上升沿开场。(B) 主端口发出有效的address、byteenable和read信号。(C) Avalon交换架构在下一个clk的上升沿置waitrequest有效。(D) 主端口在clk的上升沿接受waitrequest。这个周期称为等待周期。(E) 只需waitrequest有效，主端口坚持其一切输出不变。(F) Avalon交换架构前往有效的readdata。(G) Avalon交换架构置waitrequest无效。(H) 主端口在下一个clk的上升沿捕获readdata，并且置其一切的输出无效。读传输终了。 另一次传输可以在下一个周期开场。 具有等待周期的主端口读传输 Aval

5、on交换架构利用waitrequest信号暂停主端口Avalon主端口传输Avalon主端口信号主端口读传输主端口写传输主端口的等待周期、建立时间、坚持时间属性Avalon主端口传输主端口写传输主端口根本写传输由Avalon主外设发起，传输需求一个时钟周期。(A) 写传输在clk的上升沿开场。(B) 主端口发出有效的address、byteenable、writedata和write信号。(C) 在clk的上升沿waitrequest是无效的，所以写传输终了。另一次传输 可以在下一个周期接着开场。 主端口根本写传输 waitrequest信号无效(A) 第一个周期在clk的上升沿开场。(B)

6、主端口发出有效的address、writedata和write信号。(C) waitrequest在clk的上升沿被置为有效，所以该周期变成第一个等待周期。主端口坚持一切的输出不变。(D) waitrequest在clk的上升沿再次被置为有效，所以该周期成为第二个等待周期。主端口坚持一切的输出不变。(E) Avalon交换架构置waitrequest无效。(F) 在clk的上升沿waitrequest 是无效的，所以主端口置一切的输出无效，写传输终了。另一个读或写传输可以在下一个周期开场。具有等待周期的主端口写传输Avalon交换架构利用waitrequest信号暂停主端口Avalon主端口传

7、输Avalon主端口信号主端口根本读传输主端口根本写传输主端口的等待周期、建立时间、坚持时间属性Avalon主端口传输主端口的等待周期、建立时间、坚持时间属性等待周期：Avalon主端口运用waitrequest信号接受Avalon交换架构的不确定等待周期。Avalon主端口被动地支持可变的等待周期，主端口不支持固定的等待周期建立时间和坚持时间：Avalon主端口不运用建立和坚持时间属性。假设一个目的从外设有建立和/或坚持时间属性，Avalon交换架构管理该主从端口对的信号时序的转换。Avalon总线规范引见二Avalon主端口传输Avalon流水线传输Avalon流控制传输(A)第一个周期在

8、clk的上升沿开场。(B) Avalon交换架构发出有效的writedata、address、byteenable和write信号。(C) Avalon交换架构对地址译码，并且发送chipselect给从端口。(D)从端口在clk的上升沿捕获writedata、address、 write、byteenable和chipselect。写传输终了。下一个周期开场，另一次传输也可以开场。从端口根本写传输 从端口根本写传输适用于片内同步外设 具有一个等待周期的从端口读传输时序图具有一个等待周期的从端口读传输通常用于片内同步外设具有多个等待周期的从端口读传输与一个等待周期的情况类似Avalon流水线传

9、输Avalon流水线传输Avalon流水线传输可添加Avalon总线的带宽:1) 传输呼应方：第一次访问时需求几个周期才干前往数据，但以后每个周期都能前往数据；2) 传输发起方：一个端口可以在上一次传输的readdata前往之前，开场新的传输。Avalon流水线传输只涉及流水线读传输Avalon流水线传输Avalon流水线传输传输阶段划分与各阶段的继续时间地址阶段：决议了端口的吞吐量，用等待周期描画数据阶段：反映了第一个数据单元前往的时间，用 流水线延迟描画Avalon流水线传输Avalon流水线传输从端口流水线读传输主端口流水线读传输具有固定延迟的从端口流水线读传输具有可变延迟的从端口流水线

10、读传输Avalon流水线传输Avalon流水线传输从端口流水线读传输主端口流水线读传输具有固定延迟的从端口流水线读传输具有可变延迟的从端口流水线读传输(A) Avalon交换架构经过提供新传输的地址阶段的chipselect、read和address信号，发起一次读传输。(B) 从端口置waitrequest有效，Avalon交换架构坚持chipselect、read和 address不变。(C) 从端口在clk的上升沿置waitrequest无效，捕获address。地址阶段终了，数据阶段开场。(D) 第一个延迟周期在clk的上升沿终了。(E) 第二个延迟周期在clk的上升沿终了。从端口提供

11、有效的readdata，传输终了。这个clk的上升沿也标志着新的读传输的开场。(F) Avalon交换架构发出新传输的address、read和chipselect信号。(G) Avalon交换架构在下一个周期内，在前一次的传输的数据前往之前发起另一次的读传输。(H) Avalon交换架构在两个延迟周期之后捕获readdata。(I) Avalon交换架构在两个延迟周期之后捕获readdata 。等待周期：支持固定等待周期或可变等待周期，可变等待周期经过waitrequest信号实现流水线延迟：设置固定的延迟周期数Avalon流水线传输Avalon流水线传输从端口流水线读传输主端口流水线读传输

12、具有固定延迟的从端口流水线读传输具有可变延迟的从端口流水线读传输(A) Avalon交换架构发出address、read和chipselect信号，发起一个读传输。(B) Waitrequest无效，在此clk的上升沿捕获address1。(C) Waitrequest无效，在此clk的上升沿捕获address2。(D) 从端口已到达允许挂起的传输数的最大值。从外设在下一个clk的上升沿之前置waitrequest有效，使Avalon交换架构不能继续发出address、read和chipselect信号。 (E) 外设驱动有效的readdata (data1)并置readdatavalid有效

13、，完成第一个挂起的传输的数据阶段。外设置waitrequest无效，由于它能在下一个clk的上升沿接受另一次挂起的传输。(F) Avalon交换架构在clk的上升沿捕获data1。从外设在clk的上升沿捕获address3。(G) readdatavalid有效，Avalon交换架构在clk的上升沿捕获data2。Avalon交换架构发出address、read和chipselect，外设捕获address4。(H) readdatavalid有效，Avalon交换架构在clk的上升沿捕获data3。Avalon交换架构发出address、read,和chipselect，外设捕获addres

14、s5。(I) readdatavalid有效，Avalon交换架构在clk的上升沿捕获data4 。Avalon交换架构置chipselect无效，终了传输的队列。(J) readdatavalid无效，Avalon交换架构在此clk的上升沿不捕获数据。(K) Avalon交换架构在clk的上升沿捕获data5 ，完成最后的挂起的读传输的数据阶段。数据阶段的可变延迟经过readdatavalid信号实现具有可变延迟的从端口流水线读传输：地址阶段不支持固定等待周期，只支持可变等待周期其他限制：不能运用建立时间和坚持时间属性不能运用三态属性Avalon流水线传输需留意的两个问题：1流水线从端口只能

15、处置有限数量的挂起传输，可挂起传输根据从端口的传输FIFO容量设置，从端口可经过发送waitrequest信号来暂停新的传输，以防止数据溢出；2从外设在处置挂起的读传输的同时，Avalon交换架构可以发起从端口写传输，假设外设不能处置，必需发出waitrequest信号；假设从外设接受了向挂起的读传输的一样地址执行的写传输，那么挂起的读传输的值取决于外设的逻辑设计。Avalon流水线传输Avalon流水线传输从端口流水线读传输主端口流水线读传输具有固定延迟的从端口流水线读传输具有可变延迟的从端口流水线读传输(A) 主端口提供新传输地址阶段的address和read信号发起一次读传输(B) Av

16、alon交换架构置waitrequest有效，主端口等待，坚持address和read一个周期。(C) Avalon交换架构置waitrequest无效，在clk的上升沿捕获address。readdatavalid无效，主端口不捕获readdata。(D) Avalon交换架构在clk的上升沿捕获一个新的address。readdatavalid 无效，主端口不捕获readdata。(E) Avalon交换架构在clk的上升沿捕获address 。readdatavalid 有效，主端口捕获有效的readdata 。(F) readdatavalid无效，主端口不捕获readdata。(G)

17、 readdatavalid无效，主端口不捕获readdata。(H) readdatavalid有效，主端口捕获有效的readdata 。(I) 主端口提供新传输的address和read信号。同时置flush信号，忽略不需求的挂起传输(J) readdatavalid无效，主端口不捕获readdata。因主端口发出flush信号，导致Avalon交换架构清空一切的挂起的传输 。Avalon交换架构捕获新的address。(K) readdatavalid有效， 主端口捕获有效的readdata。此时没有挂起的传输。Avalon交换架构发出waitrequest信号暂停主端口新的读传输Ava

18、lon交换架构经过datavalid信号指示有效数据预备好主端口经过flush信号忽略挂起的读传输，去除流水线，直到新的读传输之前datavalid不断无效Avalon总线规范引见二Avalon主端口传输Avalon流水线传输Avalon流控制传输Avalon流控制传输流控制传输的益处简化逻辑设计：主端口不用反复地查询从端口以确 定从端口能否预备好传输减少带宽开销：从端口传输只在从端口预备就绪才 开场允许从端口控制与非智能主端口通讯的数据流：非智能主端口无条件地、延续不断地发起传输流控制的限制：1主从端口对的两个端口都必需运用流控制2流控制不能用于Avalon三态端口Avalon流控制传输具有

19、流控制的从端口传输读传输、写传输具有流控制的主端口传输读传输、写传输Avalon流控制传输具有流控制的从端口传输从端口流控制信号：readyfordata：从端口发送，预备好接受写传输dataavailable：从端口发送，预备好提供数据给读传输endofpacket：从端口发送，该信号的解释由外设设计决议从端口没有预备好，Avalon架构强迫主端口等待Avalon流控制传输具有流控制的从端口读传输运用信号：dataavailable、endofpacketdataavailable有效时，来自具有流控制的主端口的一次新传输可以在下一个clk的上升沿开场。从端口只可以在读传输终了时置dataa

20、vailable无效，该信号立刻对随后的延续传输生效。假设从端口运用endofpacket信号，必需保证在发出有效的readdata的同一个时钟上升沿endofpacket信号有效(A) 传输在clk的上升沿开场。(B) Avalon交换架构发出address和read信号。(C) Avalon交换架构对地址译码，并发出chipselect信号。(D) 从端口发出有效的readdata。Avalon交换架构在clk的上升沿捕获readdata 。(E) 对于chipselect和read有效的每一个周期，从端口产生有效的readdata。 (F) 从端口发出endofpacket 和有效的re

21、addata。 从端口也置dataavailable无效，强迫Avalon交换架构延迟接下来的来自主端口的具有流控制的读传输。(G) Avalon交换架构置address、read和chipselect无效以呼应dataavailable。(H) 一段时间之后，从端口置dataavailable有效。(I) 呼应dataavailable，并且主端口仍在等待传输数据，Avalon交换架构开场一次新传输，重新发出address、read和chipselect。(J) Avalon交换架构在clk的上升沿捕获data4。(K) 从端口在chipselect和read有效的每一个周期发出有效的rea

22、ddata。(L) Avalon交换架构置read和chipselect无效，终了传输队列。(M) dataavailable坚持有效，意味着Avalon交换架构在任何时候都可以开场另一次读传输。Dataavailable有效情况下传输队列终了，阐明是主端口而不是从端口终了了传输队列具有流控制的从端口读传输 Avalon流控制传输具有流控制的从端口写传输运用信号：readyfordata、endofpacket readyfordata有效时，来自具有流控制的主端口的一次新传输可以在下一个clk的上升沿开场。在写传输终了时，从端口必需将readyfordata由高电平置为低电平，该信号立刻对随

23、后的传输生效。假设从端口运用endofpacket信号，必需保证在捕获writedata的同一个时钟上升沿endofpacket信号有效具有流控制的从端口写传输 (A) 在clk的上升沿传输开场。(B) Avalon交换架构发出address、write和writedata。(C) Avalon交换架构 对地址译码，然后发出chipselect信号。(D) 从端口在当前传输的最后一个clk的上升沿之前置endofpacket有效。 (E) 从端口在clk的上升沿捕获writedata 。Avalon交换架构捕获endofpacket。(F) 对chipselect和write有效的每个周期，A

24、valon交换架构产生有效的writedata，从端口在clk的上升沿捕获writedata。 (G)对chipselect和write有效的每个周期，Avalon交换架构产生有效的writedata，从端口在clk的上升沿捕获writedata。(H) 从端口置readyfordata无效，强迫Avalon交换架构延迟随后的来自主端口的写操作。Avalon交换架构置address、write、chipselect和writedata无效以呼应readyfordata。(I) 一段时间之后，从端口再次置readyfordata有效。(J) 为呼应readyfordata，并且主端口仍在等待传输

25、数据，Avalon交换架构经过重新发出address、write、chipselect和writedata信号来开场另一次传输。(K) 当write和chipselect有效时，从端口在clk的上升沿捕获writedata (L) 当write和chipselect有效时，从端口在clk的上升沿捕获writedata。(M) Avalon交换架构置write和chipselect无效，终了传输的队列。Readyfordata信号的无效立刻影响了Avalon交换架构Readyfordata有效情况下传输队列终了，阐明是主端口而不是从端口终了了传输队列Avalon流控制传输具有流控制的从端口传输读传输、写传输具有流控制的主端口传输读传输、写传输Avalon流控制传输具有流控制的主