1、2020/7/10,嵌入式技術(shù)概述 Avalon總線規(guī)范介紹（二）,2020/7/10,2,Avalon總線規(guī)范介紹（二）,Avalon主端口傳輸 Avalon流水線傳輸 Avalon流控制傳輸,2020/7/10,3,Avalon主端口傳輸,Avalon主端口信號 主端口基本讀傳輸 主端口基本寫傳輸 主端口的等待周期、建立時間、保持時間屬性,2020/7/10,4,Avalon主端口傳輸,Avalon主端口信號 主端口傳輸常用的信號： 1） waitrequest信號 2） address信號 2） readdata、writedata信號 3） read、write信號 4） byteen

2、able信號 有無片選信號？,主端口輸入信號 主端口服從waitrequest信號,主端口只提供與主端口數(shù)據(jù)寬度的字邊界對齊的地址：如32位主端口只提供與4個字節(jié)邊界對齊的地址：0 x00，0 x04，0 x08 對字中的特定字節(jié)訪問，采用byteenable信號,信號寬度必須是8、16、32、64、128、256、512、1024 同時使用，寬度必須相同,指示主端口何時開始新的讀寫傳輸 信號可以持續(xù)保持,指示大于8位的主端口訪問的特定字節(jié)段,2020/7/10,5,32位主端口byteenable信號,Avalon主端口傳輸,Byteenable的每一位對應(yīng)writedata的一個字節(jié)段,2

3、020/7/10,6,Avalon主端口傳輸,Avalon主端口信號 主端口基本讀傳輸 主端口基本寫傳輸 主端口的等待周期、建立時間、保持時間屬性,2020/7/10,7,Avalon主端口傳輸,主端口基本讀傳輸 主端口基本讀傳輸由主外設(shè)發(fā)起，從Avalon交換架構(gòu)傳輸一個數(shù)據(jù)單元到主端口。傳輸在一個時鐘周期內(nèi)完成。,(A) 第一個周期在clk的上升沿開始。 (B) 主端口發(fā)出有效的address、byteenable和read信號。 (C) 在第一個周期內(nèi)從Avalon交換架構(gòu)返回有效的readdata (D) 主端口在下一個clk的上升沿捕獲readdata，并且置所有輸出無效。主端口的

4、讀傳輸結(jié)束。另一次傳輸可在下一個周期開始。,waitrequest信號無效,2020/7/10,8,(A) 第一個周期在clk的上升沿開始。 (B) 主端口發(fā)出有效的address、byteenable和read信號。 (C) Avalon交換架構(gòu)在下一個clk的上升沿置waitrequest有效。 (D) 主端口在clk的上升沿接受waitrequest。這個周期稱為等待周期。 (E) 只要waitrequest有效，主端口保持其所有輸出不變。 (F) Avalon交換架構(gòu)返回有效的readdata。 (G) Avalon交換架構(gòu)置waitrequest無效。 (H) 主端口在下一個clk的

5、上升沿捕獲readdata，并且置其所有的輸出無效。讀傳輸結(jié)束。 另一次傳輸可以在下一個周期開始。,具有等待周期的主端口讀傳輸,Avalon交換架構(gòu)利用 waitrequest信號暫停主端口,2020/7/10,9,Avalon主端口傳輸,Avalon主端口信號 主端口基本讀傳輸 主端口基本寫傳輸 主端口的等待周期、建立時間、保持時間屬性,2020/7/10,10,Avalon主端口傳輸,主端口基本寫傳輸 主端口基本寫傳輸由Avalon主外設(shè)發(fā)起，傳輸需要一個時鐘周期。 注意：clk信號的方向,2020/7/10,11,(A) 寫傳輸在clk的上升沿開始。 (B) 主端口發(fā)出有效的addres

6、s、byteenable、writedata和write信號。 (C) 在clk的上升沿waitrequest是無效的，所以寫傳輸結(jié)束。另一次傳輸 可以在下一個周期接著開始。,主端口基本寫傳輸,waitrequest信號無效,2020/7/10,12,(A) 第一個周期在clk的上升沿開始。 (B) 主端口發(fā)出有效的address、writedata和write信號。 (C) waitrequest在clk的上升沿被置為有效，所以該周期變成第一個等待周期。主端口保持所有的輸出不變。 (D) waitrequest在clk的上升沿再次被置為有效，所以該周期成為第二個等待周期。主端口保持所有的輸出

7、不變。 (E) Avalon交換架構(gòu)置waitrequest無效。 (F) 在clk的上升沿waitrequest 是無效的，所以主端口置所有的輸出無效，寫傳輸結(jié)束。另一個讀或?qū)憘鬏斂梢栽谙乱粋€周期開始。,具有等待周期的主端口寫傳輸,Avalon交換架構(gòu)利用 waitrequest信號暫停主端口,2020/7/10,13,Avalon主端口傳輸,Avalon主端口信號 主端口基本讀傳輸 主端口基本寫傳輸 主端口的等待周期、建立時間、保持時間屬性,2020/7/10,14,Avalon主端口傳輸,主端口的等待周期、建立時間、保持時間屬性 等待周期：Avalon主端口使用waitrequest信號

8、接受Avalon交換架構(gòu)的不確定等待周期。Avalon主端口被動地支持可變的等待周期，主端口不支持固定的等待周期 建立時間和保持時間：Avalon主端口不使用建立和保持時間屬性。 若一個目標(biāo)從外設(shè)有建立和/或保持時間屬性，Avalon交換架構(gòu)管理該主從端口對的信號時序的轉(zhuǎn)換。,2020/7/10,15,Avalon總線規(guī)范介紹（二）,Avalon主端口傳輸 Avalon流水線傳輸 Avalon流控制傳輸,2020/7/10,16,Avalon流水線傳輸,Avalon流水線傳輸 Avalon流水線傳輸可增加Avalon總線的帶寬: 1) 傳輸響應(yīng)方：第一次訪問時需要幾個周期才能返回數(shù)據(jù)，但此后每

9、個周期都能返回數(shù)據(jù)； 2) 傳輸發(fā)起方：一個端口可以在上一次傳輸?shù)膔eaddata返回之前，開始新的傳輸。,Avalon流水線傳輸只涉及流水線讀傳輸,2020/7/10,17,Avalon流水線傳輸,Avalon流水線傳輸 傳輸階段劃分與各階段的持續(xù)時間 地址階段：決定了端口的吞吐量，用等待周期描述 數(shù)據(jù)階段：反映了第一個數(shù)據(jù)單元返回的時間，用 流水線延遲描述,2020/7/10,18,Avalon流水線傳輸,Avalon流水線傳輸 從端口流水線讀傳輸 主端口流水線讀傳輸,具有固定延遲的從端口流水線讀傳輸,具有可變延遲的從端口流水線讀傳輸,2020/7/10,19,Avalon流水線傳輸,Av

10、alon流水線傳輸 從端口流水線讀傳輸 主端口流水線讀傳輸,具有固定延遲的從端口流水線讀傳輸,具有可變延遲的從端口流水線讀傳輸,2020/7/10,20,(A) Avalon交換架構(gòu)通過提供新傳輸?shù)牡刂冯A段的chipselect、read和address信號，發(fā)起一次讀傳輸。 (B) 從端口置waitrequest有效，Avalon交換架構(gòu)保持chipselect、read和 address不變。 (C) 從端口在clk的上升沿置waitrequest無效，捕獲address。地址階段結(jié)束，數(shù)據(jù)階段開始。 (D) 第一個延遲周期在clk的上升沿結(jié)束。 (E) 第二個延遲周期在clk的上升沿結(jié)束

11、。從端口提供有效的readdata，傳輸結(jié)束。這個clk的上升沿也標(biāo)志著新的讀傳輸?shù)拈_始。 (F) Avalon交換架構(gòu)發(fā)出新傳輸?shù)腶ddress、read和chipselect信號。 (G) Avalon交換架構(gòu)在下一個周期內(nèi)，在前一次的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)返回之前發(fā)起另一次的讀傳輸。 (H) Avalon交換架構(gòu)在兩個延遲周期之后捕獲readdata。 (I) Avalon交換架構(gòu)在兩個延遲周期之后捕獲readdata 。,等待周期：支持固定等待周期或可變等待周期，可變等待周期通過waitrequest信號實(shí)現(xiàn),流水線延遲：設(shè)置固定的延遲周期數(shù),2020/7/10,21,Avalon流水線傳輸,Av

12、alon流水線傳輸 從端口流水線讀傳輸 主端口流水線讀傳輸,具有固定延遲的從端口流水線讀傳輸,具有可變延遲的從端口流水線讀傳輸,2020/7/10,22,(A) Avalon交換架構(gòu)發(fā)出address、read和chipselect信號，發(fā)起一個讀傳輸。 (B) Waitrequest無效，在此clk的上升沿捕獲address1。 (C) Waitrequest無效，在此clk的上升沿捕獲address2。 (D) 從端口已達(dá)到允許掛起的傳輸數(shù)的最大值。從外設(shè)在下一個clk的上升沿之前置waitrequest有效，使Avalon交換架構(gòu)不能繼續(xù)發(fā)出address、read和chipselect

13、信號。 (E) 外設(shè)驅(qū)動有效的readdata (data1)并置readdatavalid有效，完成第一個掛起的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)階段。外設(shè)置waitrequest無效，因?yàn)樗茉谙乱粋€clk的上升沿接受另一次掛起的傳輸。 (F) Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲data1。從外設(shè)在clk的上升沿捕獲address3。 (G) readdatavalid有效，Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲data2。Avalon交換架構(gòu)發(fā)出address、read和chipselect，外設(shè)捕獲address4。 (H) readdatavalid有效，Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲da

14、ta3。Avalon交換架構(gòu)發(fā)出address、read,和chipselect，外設(shè)捕獲address5。 (I) readdatavalid有效，Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲data4 。Avalon交換架構(gòu)置chipselect無效，結(jié)束傳輸?shù)年犃小?(J) readdatavalid無效，Avalon交換架構(gòu)在此clk的上升沿不捕獲數(shù)據(jù)。 (K) Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲data5 ，完成最后的掛起的讀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)階段。,數(shù)據(jù)階段的可變延遲通過readdatavalid信號實(shí)現(xiàn),具有可變延遲的從端口流水線讀傳輸：地址階段不支持固定等待周期，只支持可變等待周期

15、其他限制： 不能使用建立時間和保持時間屬性 不能使用三態(tài)屬性,2020/7/10,23,Avalon流水線傳輸,Avalon流水線傳輸 需注意的兩個問題： 1）流水線從端口只能處理有限數(shù)量的掛起傳輸，可掛起傳輸根據(jù)從端口的傳輸FIFO容量設(shè)置，從端口可通過發(fā)送waitrequest信號來暫停新的傳輸，以防止數(shù)據(jù)溢出； 2）從外設(shè)在處理掛起的讀傳輸?shù)耐瑫r，Avalon交換架構(gòu)可以發(fā)起從端口寫傳輸，若外設(shè)不能處理，必須發(fā)出waitrequest信號；若從外設(shè)接受了向掛起的讀傳輸?shù)南嗤刂穲?zhí)行的寫傳輸，則掛起的讀傳輸?shù)闹等Q于外設(shè)的邏輯設(shè)計。,2020/7/10,24,Avalon流水線傳輸,Ava

16、lon流水線傳輸 從端口流水線讀傳輸 主端口流水線讀傳輸,具有固定延遲的從端口流水線讀傳輸,具有可變延遲的從端口流水線讀傳輸,2020/7/10,25,(A) 主端口提供新傳輸?shù)刂冯A段的address和read信號發(fā)起一次讀傳輸 (B) Avalon交換架構(gòu)置waitrequest有效，主端口等待，保持address和read一個周期。 (C) Avalon交換架構(gòu)置waitrequest無效，在clk的上升沿捕獲address。readdatavalid無效，主端口不捕獲readdata。 (D) Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲一個新的address。readdatavalid 無

17、效，主端口不捕獲readdata。 (E) Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲address 。readdatavalid 有效，主端口捕獲有效的readdata 。 (F) readdatavalid無效，主端口不捕獲readdata。 (G) readdatavalid無效，主端口不捕獲readdata。 (H) readdatavalid有效，主端口捕獲有效的readdata 。 (I) 主端口提供新傳輸?shù)腶ddress和read信號。同時置flush信號，忽略不需要的掛起傳輸 (J) readdatavalid無效，主端口不捕獲readdata。因主端口發(fā)出flush信號，導(dǎo)致A

18、valon交換架構(gòu)清空所有的掛起的傳輸 。Avalon交換架構(gòu)捕獲新的address。 (K) readdatavalid有效， 主端口捕獲有效的readdata。此時沒有掛起的傳輸。,Avalon交換架構(gòu)發(fā)出waitrequest信號暫停主端口新的讀傳輸,Avalon交換架構(gòu)通過datavalid信號指示有效數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好,主端口通過flush信號忽略掛起的讀傳輸，清除流水線，直到新的讀傳輸之前datavalid一直無效,2020/7/10,26,Avalon總線規(guī)范介紹（二）,Avalon主端口傳輸 Avalon流水線傳輸 Avalon流控制傳輸,2020/7/10,27,Avalon流控制傳

19、輸,流控制傳輸?shù)暮锰?簡化邏輯設(shè)計：主端口不用重復(fù)地查詢從端口以確 定從端口是否準(zhǔn)備好傳輸 減少帶寬開銷：從端口傳輸只在從端口準(zhǔn)備就緒才 開始 允許從端口控制與非智能主端口通信的數(shù)據(jù)流：非智能主端口無條件地、連續(xù)不斷地發(fā)起傳輸,流控制的限制： 1）主從端口對的兩個端口都必須使用流控制 2）流控制不能用于Avalon三態(tài)端口,2020/7/10,28,Avalon流控制傳輸,具有流控制的從端口傳輸（讀傳輸、寫傳輸） 具有流控制的主端口傳輸（讀傳輸、寫傳輸）,2020/7/10,29,Avalon流控制傳輸,具有流控制的從端口傳輸 從端口流控制信號： readyfordata：從端口發(fā)送，準(zhǔn)備好接

20、受寫傳輸 dataavailable：從端口發(fā)送，準(zhǔn)備好提供數(shù)據(jù)給讀傳輸 endofpacket：從端口發(fā)送，該信號的解釋由外設(shè)設(shè)計決定,從端口沒有準(zhǔn)備好，Avalon架構(gòu)強(qiáng)迫主端口等待,2020/7/10,30,Avalon流控制傳輸,具有流控制的從端口讀傳輸 使用信號：dataavailable、endofpacket dataavailable有效時，來自具有流控制的主端口的一次新傳輸可以在下一個clk的上升沿開始。從端口只可以在讀傳輸結(jié)束時置dataavailable無效，該信號立即對隨后的連續(xù)傳輸生效。 若從端口使用endofpacket信號，必須保證在發(fā)出有效的readdata的同

21、一個時鐘上升沿endofpacket信號有效,2020/7/10,31,(A) 傳輸在clk的上升沿開始。 (B) Avalon交換架構(gòu)發(fā)出address和read信號。 (C) Avalon交換架構(gòu)對地址譯碼，并發(fā)出chipselect信號。 (D) 從端口發(fā)出有效的readdata。Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲readdata 。 (E) 對于chipselect和read有效的每一個周期，從端口產(chǎn)生有效的readdata。 (F) 從端口發(fā)出endofpacket 和有效的readdata。 從端口也置dataavailable無效，強(qiáng)迫Avalon交換架構(gòu)延遲接下來的來自主

22、端口的具有流控制的讀傳輸。 (G) Avalon交換架構(gòu)置address、read和chipselect無效以響應(yīng)dataavailable。 (H) 一段時間之后，從端口置dataavailable有效。 (I) 響應(yīng)dataavailable，并且主端口仍在等待傳輸數(shù)據(jù)，Avalon交換架構(gòu)開始一次新傳輸，重新發(fā)出address、read和chipselect。 (J) Avalon交換架構(gòu)在clk的上升沿捕獲data4。 (K) 從端口在chipselect和read有效的每一個周期發(fā)出有效的readdata。 (L) Avalon交換架構(gòu)置read和chipselect無效，結(jié)束傳輸隊

23、列。 (M) dataavailable保持有效，意味著Avalon交換架構(gòu)在任何時候都可以開始另一次讀傳輸。,Dataavailable有效情況下傳輸隊列結(jié)束，表明是主端口而不是從端口結(jié)束了傳輸隊列,具有流控制的從端口讀傳輸,2020/7/10,32,Avalon流控制傳輸,具有流控制的從端口寫傳輸 使用信號：readyfordata、endofpacket readyfordata有效時，來自具有流控制的主端口的一次新傳輸可以在下一個clk的上升沿開始。在寫傳輸結(jié)束時，從端口必須將readyfordata由高電平置為低電平，該信號立即對隨后的傳輸生效。 若從端口使用endofpacket信

24、號，必須保證在捕獲writedata的同一個時鐘上升沿endofpacket信號有效,2020/7/10,33,具有流控制的從端口寫傳輸,(A) 在clk的上升沿傳輸開始。 (B) Avalon交換架構(gòu)發(fā)出address、write和writedata。 (C) Avalon交換架構(gòu) 對地址譯碼，然后發(fā)出chipselect信號。 (D) 從端口在當(dāng)前傳輸?shù)淖詈?一個clk的上升沿之前)置endofpacket有效。 (E) 從端口在clk的上升沿捕獲writedata 。Avalon交換架構(gòu)捕獲endofpacket。 (F) 對chipselect和write有效的每個周期，Avalon交

25、換架構(gòu)產(chǎn)生有效的writedata，從端口在clk的上升沿捕獲writedata。 (G)對chipselect和write有效的每個周期，Avalon交換架構(gòu)產(chǎn)生有效的writedata，從端口在clk的上升沿捕獲writedata。 (H) 從端口置readyfordata無效，強(qiáng)迫Avalon交換架構(gòu)延遲隨后的來自主端口的寫操作。Avalon交換架構(gòu)置address、write、chipselect和writedata無效以響應(yīng)readyfordata。 (I) 一段時間之后，從端口再次置readyfordata有效。 (J) 為響應(yīng)readyfordata，并且主端口仍在等待傳輸數(shù)據(jù)，

26、Avalon交換架構(gòu)通過重新發(fā)出address、write、chipselect和writedata信號來開始另一次傳輸。 (K) 當(dāng)write和chipselect有效時，從端口在clk的上升沿捕獲writedata (L) 當(dāng)write和chipselect有效時，從端口在clk的上升沿捕獲writedata。 (M) Avalon交換架構(gòu)置write和chipselect無效，結(jié)束傳輸?shù)年犃小?Readyfordata信號的無效立即影響了Avalon交換架構(gòu),Readyfordata有效情況下傳輸隊列結(jié)束，表明是主端口而不是從端口結(jié)束了傳輸隊列,2020/7/10,34,Avalon流控制傳輸,具有流控制的從端口傳輸（讀傳輸、寫傳輸） 具有流控制的主端口傳輸（讀傳輸、寫傳輸）,2020/7/10,35,Avalon流控制傳輸,具有流控