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01AXI4总线axi-lite-slave(AXI4总线实战)

摘要: 使用XILINX 的软件工具VIVADO以及XILINX的7代以上的FPGA或者SOC掌握AXI-4总线结束，并且可以灵活使用AXI-4总线技术完成数据的交换，可以让我们在构建强大的FPGA内部总线数据互联通信方面取得高效、高速、标准化的优 ...

软件版本：vitis2020.2(vivado2020.2)

操作系统：WIN10 64bit

硬件平台：适用XILINX A7/K7/Z7/ZU/KU系列FPGA(米联客MZU07A-EG开发硬件平台)

1.1概述

使用XILINX 的软件工具VIVADO以及XILINX的7代以上的FPGA或者SOC掌握AXI-4总线结束，并且可以灵活使用AXI-4总线技术完成数据的交换，可以让我们在构建强大的FPGA内部总线数据互联通信方面取得高效、高速、标准化的优势。

本文实验目的：

1:学习AXI总线协议包括AXI-FULL、AXI-Lite

2:掌握基于VIVADO工具产生AXI协议模板

3:掌握通过VIVADO工具产生AXI-lite-Slave代码，并且会修改寄存器

4:理解AXI-lite-Slave中自定义寄存器的地址分配

5:掌握通过VIVADO封装AXI-LITE-SLAVE 图形化IP

6:通过仿真验证AXI-LITE IP的工作是否正常。

1.2AXI总线协议介绍

1.2.1AXI总线概述

在XIINX FPGA的软件工具vivado以及相关IP中有支持三种AXI总线，拥有三种AXI接口，当然用的都是AXI协议。其中三种AXI总线分别为：

AXI4：（For high-performance memory-mapped requirements.）主要面向高性能地址映射通信的需求，是面向地址映射的接口，允许最大256轮的数据突发传输；

AXI4-Lite：（For simple, low-throughput memory-mapped communication ）是一个轻量级的地址映射单次传输接口，占用很少的逻辑单元。

AXI4-Stream：（For high-speed streaming data.）面向高速流数据传输；去掉了地址项，允许无限制的数据突发传输规模。

由于AXI4和AXI4-Lite信号大部分一样，以下只介绍AXI4信号.另外对于AXI4-Stream协议不再本文中接收，后面有单独介绍的文章。

1.2.2AXI-4总线信号功能

1:时钟和复位

信号	方向	描述
ACLK	时钟源	全局时钟信号
ARESETn	复位源	全局复位信号，低有效

写地址通道信号：

信号	方向	描述
AWID	主机to从机	写地址ID，用来标志一组写信号
AWADDR	主机to从机	写地址，给出一次写突发传输的写地址
AWLEN	主机to从机	AWLEN[7:0]决定写传输的突发长度。AXI3只支持1~16次的突发传输（Burst_length=AxLEN[3:0]+1），AXI4扩展突发长度支持INCR突发类型为1~256次传输，对于其他的传输类型依然保持1~16次突发传输（Burst_Length=AxLEN[7:0]+1）。 burst传输具有如下规则： wraping burst ,burst长度必须是2,4,8,16 burst不能跨4KB边界不支持提前终止burst传输
AWSIZE	主机to从机	写突发大小，给出每次突发传输的字节数支持1、2、4、8、16、32、64、128
AWBURST	主机to从机	突发类型： 2'b00 FIXED：突发传输过程中地址固定，用于FIFO访问 2'b01 INCR ：增量突发，传输过程中，地址递增。增加量取决AxSIZE的值。 2'b10 WRAP：回环突发，和增量突发类似，但会在特定高地址的边界处回到低地址处。回环突发的长度只能是2,4,8,16次传输，传输首地址和每次传输的大小对齐。最低的地址整个传输的数据大小对齐。回环边界等于（AxSIZE*AxLEN） 2'b11 Reserved
AWLOCK	主机to从机	总线锁信号，可提供操作的原子性
AWCACHE	主机to从机	内存类型，表明一次传输是怎样通过系统的
AWPROT	主机to从机	保护类型，表明一次传输的特权级及安全等级
AWQOS	主机to从机	质量服务QoS
AWREGION	主机to从机	区域标志，能实现单一物理接口对应的多个逻辑接口
AWUSER	主机to从机	用户自定义信号
AWVALID	主机to从机	有效信号，表明此通道的地址控制信号有效
AWREADY	从机to主机	表明"从"可以接收地址和对应的控制信号

2:写数据通道信号：

信号名	方向	描述
WID	主机to从机	一次写传输的ID tag
WDATA	主机to从机	写数据
WSTRB	主机to从机	WSTRB[n:0]对应于对应的写字节，WSTRB[n]对应WDATA[8n+7:8n]。WVALID为低时，WSTRB可以为任意值，WVALID为高时，WSTRB为高的字节线必须指示有效的数据。
WLAST	主机to从机	表明此次传输是最后一个突发传输
WUSER	主机to从机	用户自定义信号
WVALID	主机to从机	写有效，表明此次写有效
WREADY	从机to主机	表明从机可以接收写数据