嵌入式技术概述_Avalon总线规范介绍(二)

工程学院自动化及测控系嵌入式技术概述——Avalon总线规范介绍（二）刘兰军工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/32Avalon总线规范介绍（二）Avalon主端口传输Avalon流水线传输Avalon流控制传输工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/33Avalon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、保持时间属性工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/34Avalon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界对齐的地址：如32位主端口只提供与4个字节边界对齐的地址：0x00，0x04，0x08对字中的特定字节访问，采用byteenable信号信号宽度必须是8、16、32、64、128、256、512、1024同时使用，宽度必须相同指示主端口何时开始新的读写传输信号可以持续保持指示大于8位的主端口访问的特定字节段工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/3532位主端口byteenable信号byteenable[3..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的一个字节段工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/36Avalon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、保持时间属性工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/37Avalon主端口传输主端口读传输主端口基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的上升沿开始。(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交换架构返回有效的readdata(D)主端口在下一个clk的上升沿捕获readdata，并且置所有输出无效。主端口的读传输结束。另一次传输可在下一个周期开始。waitrequest信号无效工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/38(A)第一个周期在clk的上升沿开始。(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)只要waitrequest有效，主端口保持其所有输出不变。(F)Avalon交换架构返回有效的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，并且置其所有的输出无效。读传输结束。另一次传输可以在下一个周期开始。具有等待周期的主端口读传输Avalon交换架构利用waitrequest信号暂停主端口工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/39Avalon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、保持时间属性工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/310Avalon主端口传输主端口写传输主端口基本写传输由Avalon主外设发起，传输需要一个时钟周期。工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/311(A)写传输在clk的上升沿开始。(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，所以写传输结束。另一次传输可以在下一个周期接着开始。主端口基本写传输waitrequest信号无效工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/312(A)第一个周期在clk的上升沿开始。(B)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。主端口保持所有的输出不变。(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。主端口保持所有的输出不变。(E)Avalon交换架构置waitrequest无效。(F)在clk的上升沿waitrequest是无效的，所以主端口置所有的输出无效，写传输结束。另一个读或写传输可以在下一个周期开始。具有等待周期的主端口写传输Avalon交换架构利用waitrequest信号暂停主端口工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/313Avalon主端口传输Avalon主端口信号主端口基本读传输主端口基本写传输主端口的等待周期、建立时间、保持时间属性工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/314Avalon主端口传输主端口的等待周期、建立时间、保持时间属性等待周期：Avalon主端口使用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保持时间：Avalon主端口不使用建立和保持时间属性。若一个目标从外设有建立和/或保持时间属性，Avalon交换架构管理该主从端口对的信号时序的转换。工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/315Avalon总线规范介绍（二）Avalon主端口传输Avalon流水线传输Avalon流控制传输工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/316(A)第一个周期在clk的上升沿开始。(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。写传输结束。下一个周期开始，另一次传输也可以开始。从端口基本写传输从端口基本写传输适用于片内同步外设工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/317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工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/318Avalon流水线传输Avalon流水线传输Avalon流水线传输可增加Avalon总线的带宽:1)传输响应方：第一次访问时需要几个周期才能返回数据，但此后每个周期都能返回数据；2)传输发起方：一个端口可以在上一次传输的readdata返回之前，开始新的传输。Avalon流水线传输只涉及流水线读传输工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/319Avalon流水线传输Avalon流水线传输传输阶段划分与各阶段的持续时间地址阶段：决定了端口的吞吐量，用等待周期描述数据阶段：反映了第一个数据单元返回的时间，用流水线延迟描述工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/320Avalon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工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/321Avalon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工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/322(A)Avalon交换架构通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交换架构保持chipselect、read和address不变。(C)从端口在clk的上升沿置waitrequest无效，捕获address。地址阶段结束，数据阶段开始。(D)第一个延迟周期在clk的上升沿结束。(E)第二个延迟周期在clk的上升沿结束。从端口提供有效的readdata，传输结束。这个clk的上升沿也标志着新的读传输的开始。(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返回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，可变等待周期通过waitrequest信号实现流水线延迟：设置固定的延迟周期数工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/323Avalon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工程学院自动化及测控系OCEANUNIVERSITYOFCHINA2019/10/324(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)从端口已达到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，完成第一个挂起的传输的数据阶段。外设置waitrequest无效，因为它能在下一个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address5。(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，结束传输的队列。(J)readdatavali