Avalon总线规范.docVIP

Avalon 总线规范 概 要 ? Avalon 总线是一种将片上处理器和外设连接成片上可编程系统（SOPC）的一种简单总线结构。Avalon 总线是一种接口方式，它规定了主从设备之间的接口方式及其通信时序。 Avalon 总线的设计目的在于： ■ 简便：提供了简单易学的协议； ■ 优化总线逻辑的资源利用：节约了可编程器件（PLD）内部的逻辑单元（LE）； ■ 同步操作：将PLD 上的其他用户逻辑很好的集成在一起，从而避免了复杂的时序分析； 基本的Avalon 总线事务可以在主﹑从设备之间传送一个字节，半字或字（8，16 或32 位）。当一次 事务处理完成，总线可以迅速的在下一个时钟到来的时候在相同的主从设备之间或其他的主从设备间开始新的事务。Avalon 总线也支持一些高级功能，如“延迟型（latency-aware）外设”，“流（streaming）外设”及多总线主设备。这些高级的功能使其允许在一个总线事务中进行外设间的多数据单元的传输。Avalon 总线支持多个总线主设备。多主设备的结构为SOPC 系统及高带宽外设提供了很大程度上的稳定性。例如，一个主外设可以进行直接存储器访问（DMA），而不需要处理器在数据传输路径上从外设将数据读入存储器。Avalon 总线上，主设备和从设备之间的相互作用是基于一种被称为“从设备（slave-side）仲裁”的技术。从设备仲裁决定了当多主设备在同一时刻尝试连接同一个从设备的时候，哪个主设备获得从设备控制权。从设备仲裁具有两个优势： 1．仲裁细节内嵌于Avalon 总线内部。所以，主设备和从设备的接口具有一致性，不考虑总线上的主设备和从设备的数量。在每一个和Avalon 总线相连接的主设备看来，它都是总线上唯一的主设备。 2． 多个主设备可以同时完成总线事务，就像他们并不是在同一个总线周期连接到同一个从设备一样。Avalon 总线的设计是为了配合片上可编程系统（SOPC）的。它是一种由PLD 内部逻辑和布线资源的主动片上总线结构。Avalon 结构的一些原则如下： 1． 与外设的接口同步于Avalon 时钟。所以，没有复杂的，异步的握手/应答模式。Avalon 总线（及整个系统）的性能可以通过使用标准的同步时序分析技术来实现测量。 2． 所有的信号都是有效“低”和“高”，这样便于总线操作的立即转换。位于Avalon 内部的多路复用器（不是三态缓冲器）来决定哪个信号驱动哪个外设。 3． 地址，数据和控制信号使用分离的，专用端口，这样简化了外设的设计。外设不需要对地址和数据的总线周期进行解码，也不需要在非使能的时候禁止输出 功 能 简 介 ? ?? Avalon 也包括很多的功能和约定来支持SOPC Builder 软件自动产生的系统﹑总线和外设： 高于4G 的地址空间－存储器和外设可以被映射为32 位地址空间中的任何地址。同步接口－所有的Avalon 信号都被Avalon 总线时钟同步。这样简化了Avalon 总线的相关时序行为并便于高速外设的集成。分离的地址，数据和控制线路－分离的，专用的地址和数据路径更便于与用户逻辑相连接。外设不需要对数据和地址周期进行译码。内置地址译码器－Avalon 总线自动的为所有外设产生片选（Chip Select）信号，大大的简化了Avalon 外设的设计。 ???多主设备总线结构－在Avalon 总线上可以存在多个主外设。Avalon 总线自动产生仲裁逻辑。基于向导式的配置－方便使用的图形化向导引导用户完成对Avalon 总线的配置（增加外设，确定主/从关系，定义存储器映射）。 ? Avalon 总线结构的自动产生是由用户在向导界面的输入来决定的。动态总线容量－Avalon 总线自动处理数据位宽不匹配的外设间传送数据的细节，便于在多种不同宽度的设备间接口。 名 词 及 概 念 ? 许多与SOPC 相关的名词和概念都完全是新的，他们和传统的片外总线结构有着本质的不同。设计者需要懂得这点，以便可以理解Avalon 总线规范。下面的名次及概念构成了一个理论化的框架，而Avalon总线规范就是建立在这一框架的基础上的。它们贯穿于整个文档。 总线周期 ? 总线周期被定义为Avalon 主时钟的相邻上升沿之间的时间间隔，它是总线时钟周期的基本单元。总线信号时序参照于总线周期时钟。 总线传输 ?? Avalon 总线的一次传输是对数据的一次读/写操作，它可能持续一个或多个总线周期。Avalon 总线所支持的传输位宽为：一个字节（8 位），半个字（16 位）或一个字（32 位）。 流传输 流传输为“流主设备”和“流从设备”之间的连续性数据传输建立一个开放式的管道。 具有延迟的读传输：某些同步外设在开始第一次传输的时候