[axi][学习笔记]s_axi_awlen/s_axi_awsize 和s_axi_wdata关系

在AXI4（Advanced eXtensible Interface 4）总线协议中，s_axi_awlen（写地址通道的突发长度）和s_axi_awsize（写地址通道的突发大小）是控制信号，它们定义了写事务的属性，而s_axi_wdata（写数据通道的数据）是实际传输的数据。下面我将解释这些信号之间的关系：

1. s_axi_awlen：

   • s_axi_awlen定义了突发传输中的数据传输次数。它是一个8位的信号，可以表示0到255之间的值。在实际应用中，由于AXI4总线的限制，有效的突发长度通常是2的幂次方，如1、2、4、8、16等。
   • s_axi_awlen与s_axi_wdata的关系在于，它决定了写数据通道上需要传输多少个数据项。例如，如果s_axi_awlen为4，那么在写数据通道上将会有4个s_axi_wdata传输。

2. s_axi_awsize：

   • s_axi_awsize定义了每次数据传输的大小（以字节为单位）。它是一个3位的信号，可以表示1、2、4、8、16、32、64或128字节的大小。
   • s_axi_awsize与s_axi_wdata的关系在于，它决定了每个s_axi_wdata传输的数据宽度。例如，如果s_axi_awsize为3’b010（表示4字节），那么每个s_axi_wdata传输将包含4字节的数据。

3. s_axi_wdata：

   • s_axi_wdata是实际要写入的数据，它的宽度取决于系统的设计。在AXI4中，s_axi_wdata的宽度可以是8、16、32、64、128、256、512或1024位。
   • s_axi_wdata的传输次数由s_axi_awlen决定，而每次传输的数据宽度由s_axi_awsize决定。

总结来说，s_axi_awlen和s_axi_awsize共同决定了写事务的数据传输模式，包括传输的次数和每次传输的数据量。而s_axi_wdata是实际传输的数据内容。在设计AXI4总线接口时，正确设置s_axi_awlen和s_axi_awsize对于确保数据正确传输至关重要。同时，s_axi_wdata的宽度必须与s_axi_awsize定义的数据宽度相匹配，以避免数据对齐问题。

在实际的AXI4总线设计中，s_axi_awlen、s_axi_awsize和s_axi_wdata的配置取决于具体的应用需求和系统架构。下面我将通过一个例子来说明这些参数的配置过程。

假设我们有一个系统，其中主设备（master）需要向从设备（slave）的存储器写入16个字节的数据。存储器的字大小为4字节（32位），并且我们希望使用递增突发（Incrementing Burst）模式进行写操作。

1. 配置s_axi_awlen：

   • 由于我们需要写入16个字节的数据，并且每个字大小为4字节，因此总共需要写入4个字。
   • 因此，s_axi_awlen应该设置为4，表示突发传输中有4次数据传输。

2. 配置s_axi_awsize：

   • 由于每个字大小为4字节，我们需要确保每次数据传输的大小为4字节。
   • 在AXI4中，s_axi_awsize是一个3位的信号，可以表示1、2、4、8、16、32、64或128字节的大小。
   • 因此，s_axi_awsize应该设置为3’b010，表示每次数据传输的大小为4字节。

3. 配置s_axi_wdata：

   • s_axi_wdata是实际要写入的数据，它的宽度必须与s_axi_awsize定义的数据宽度相匹配。
   • 在这个例子中，s_axi_wdata的宽度应该是32位（4字节），因为我们使用的是32位的字大小。
   • 主设备将准备16个字节的数据，分成4个32位的字，然后通过写数据通道发送这些数据。

4. 其他相关配置：

   • s_axi_awburst应该设置为2’b01，表示使用递增突发模式。
   • s_axi_awaddr应该设置为写操作的起始地址，例如0x1000。
   • s_axi_awvalid应该在写地址通道上置高，以指示地址和控制信息有效。
   • s_axi_wvalid应该在写数据通道上置高，以指示数据有效。
   • s_axi_wlast应该在发送最后一个数据时置高，以指示这是突发的最后一个数据。

在这个例子中，我们通过正确配置s_axi_awlen、s_axi_awsize和s_axi_wdata，以及其他相关的控制信号，确保了主设备能够向从设备的存储器正确地写入16个字节的数据。这种配置适用于需要顺序访问连续存储器地址的场景，如缓存行填充或数据写回。

note : 存储器的字大小为4字节（32位）

这句话“存储器的字大小为4字节（32位）”是在描述存储器的数据组织方式。在这里，“字”（word）是一个数据单位，它指的是存储器中可以一次性读取或写入的最小数据单元。在不同的系统和架构中，字的大小可能不同，但通常是2的幂次方，如8位、16位、32位、64位等。

在这个特定的上下文中，字的大小被定义为4字节，也就是32位。这意味着：

• 当从存储器读取数据时，每次读取操作将返回32位的数据。
• 当向存储器写入数据时，每次写入操作将处理32位的数据。

这种定义对于系统设计非常重要，因为它决定了数据传输的基本单位，以及如何对齐和访问存储器中的数据。例如，在AXI4总线协议中，写数据通道（Write Data Channel）的s_axi_wdata宽度必须与存储器的字大小相匹配，以确保数据能够正确地写入存储器。

在上述例子中，如果我们需要写入16个字节的数据，并且存储器的字大小为4字节（32位），那么我们将把这16个字节分成4个32位的字，然后通过AXI4总线的写数据通道发送这些数据。这样，每次s_axi_wdata传输将包含一个32位的字，总共需要4次传输来完成16个字节的写入操作。

在AXI4（Advanced eXtensible Interface 4）总线协议中，固定突发（Fixed Burst）传输是一种特殊的突发传输模式，其中所有数据传输都发生在同一个地址上。下面我将通过一个具体的例子来说明固定突发传输的配置和过程。

假设我们有一个系统，其中主设备（master）需要向从设备（slave）的单个地址写入16个字节的数据。存储器的字大小为4字节（32位），并且我们希望使用固定突发模式进行写操作。

1. 配置写地址通道（Write Address Channel）：

   • s_axi_awaddr：设置为写操作的起始地址，例如0x1000。
   • s_axi_awlen：设置为4，表示突发传输中有4次数据传输。由于是固定突发，这4次传输都将发生在同一个地址上。
   • s_axi_awsize：设置为3’b010，表示每次数据传输的大小为4字节（32位）。
   • s_axi_awburst：设置为2’b00，表示使用固定突发模式。
   • s_axi_awvalid：置高，以指示地址和控制信息有效。

2. 配置写数据通道（Write Data Channel）：

   • s_axi_wdata：准备16个字节的数据，分成4个32位的字。例如，数据可以是0x11223344、0x55667788、0x99AABBCC、0xDDFF0011。
   • s_axi_wstrb：设置为对应s_axi_wdata的写选通信号，确保每个字节的写入。
   • s_axi_wvalid：在发送每个数据字时置高，以指示数据有效。
   • s_axi_wlast：在发送最后一个数据字时置高，以指示这是突发的最后一个数据。

3. 写操作过程：

   • 主设备通过写地址通道发送起始地址0x1000和控制信息，同时s_axi_awvalid置高。
   • 从设备通过s_axi_awready信号响应，表示准备好接收地址和控制信息。
   • 主设备通过写数据通道发送4个32位的数据字，每个数据字对应一个s_axi_wdata传输，同时s_axi_wvalid置高。
   • 从设备通过s_axi_wready信号响应，表示准备好接收数据。
   • 当发送最后一个数据字时，主设备将s_axi_wlast置高，表示这是突发的最后一个数据。
   • 从设备接收完所有数据后，通过写响应通道（Write Response Channel）发送响应，确认写操作完成。

在这个例子中，我们可以看到，尽管突发长度为4，但由于使用了固定突发模式，所有数据传输都发生在同一个地址0x1000上。这种模式适用于需要在单个地址上进行多次数据传输的情况，例如向或从寄存器、控制寄存器或状态寄存器等单个地址写入或读取多个数据项。

在AXI4（Advanced eXtensible Interface 4）总线协议中，回卷突发（Wrap Burst）传输是一种特殊的突发传输模式，它用于在固定大小的存储区域（称为“回卷边界”）内进行数据传输。当传输到达回卷边界的末尾时，下一个传输会“回卷”到该边界的起始地址，从而在连续的地址空间内形成一个循环。

下面我将通过一个具体的例子来说明回卷突发传输的配置和过程。

假设我们有一个系统，其中主设备（master）需要向从设备（slave）的存储器写入16个字节的数据。存储器的字大小为4字节（32位），并且我们希望使用回卷突发模式进行写操作。回卷边界为16字节（即4个字），起始地址为0x1000。

1. 配置写地址通道（Write Address Channel）：

   • s_axi_awaddr：设置为写操作的起始地址0x1000。
   • s_axi_awlen：设置为4，表示突发传输中有4次数据传输。
   • s_axi_awsize：设置为3’b010，表示每次数据传输的大小为4字节（32位）。
   • s_axi_awburst：设置为2’b10，表示使用回卷突发模式。
   • s_axi_awvalid：置高，以指示地址和控制信息有效。

2. 配置写数据通道（Write Data Channel）：

   • s_axi_wdata：准备16个字节的数据，分成4个32位的字。例如，数据可以是0x11223344、0x55667788、0x99AABBCC、0xDDFF0011。
   • s_axi_wstrb：设置为对应s_axi_wdata的写选通信号，确保每个字节的写入。
   • s_axi_wvalid：在发送每个数据字时置高，以指示数据有效。
   • s_axi_wlast：在发送最后一个数据字时置高，以指示这是突发的最后一个数据。

3. 写操作过程：

   • 主设备通过写地址通道发送起始地址0x1000和控制信息，同时s_axi_awvalid置高。
   • 从设备通过s_axi_awready信号响应，表示准备好接收地址和控制信息。
   • 主设备通过写数据通道发送4个32位的数据字，每个数据字对应一个s_axi_wdata传输，同时s_axi_wvalid置高。
   • 从设备通过s_axi_wready信号响应，表示准备好接收数据。
   • 当发送最后一个数据字时，主设备将s_axi_wlast置高，表示这是突发的最后一个数据。
   • 从设备接收完所有数据后，通过写响应通道（Write Response Channel）发送响应，确认写操作完成。

在这个例子中，我们可以看到，由于使用了回卷突发模式，当传输到达回卷边界的末尾（即地址0x1007）时，下一个传输会回卷到边界的起始地址0x1000。这种模式适用于需要在固定大小的存储区域内进行循环访问的情况，例如在缓存一致性协议中。