EasyAXI 第2期 - AXI 握手机制

协议文档

AMBA AXI and ACE Protocol Specification Version F.b

ARM 官方文档：https://developer.arm.com/documentation/ihi0022/fb/?lang=en
注意，这不是最新版的文档，版本号为F.b。
因为我讲的是AXI4协议，所以这个版本足够了。

我不会按协议顺序讲，而是讲到什么再去看协议。
协议手册是一种工具，在需要的时候知道去哪里查阅即可，并不需要背下来，也不可能背下来。

快速理解

AXI接口包含五个通道，每个通道的数据传输都是通过握手机制完成的。

握手，顾名思义，是两个角色之间的交互动作。在AXI协议中，交互的两个设备分别具有“主从”身份：请求的发起方是Master，接收方是Slave。数据传输的控制正是通过握手机制实现的，具体由两个关键信号完成：

• VALID：由发送方驱动，表示数据、地址或控制信息已经准备就绪，并且相关信号（如数据信号、地址信号）已经稳定。VALID信号必须保持高电平，直到数据传输完成。

• READY：由接收方驱动，表示接收方可以接收数据。READY信号可以在VALID之前或之后拉高。

握手机制有效解决了发送方和接收方速度不一致的问题，确保了数据传输的可靠性。

当VALID和READY同时为高时，握手成功，数据在这一拍完成传输。

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实机演示

接下来，我以AR（地址读请求）通道为例，演示握手机制如何实现地址信息的传输。以下是两种常见的握手行为场景：

模式 1：READY 提前拉高，VALID 后拉高

• 过程：接收方提前准备好接收数据（READY拉高），发送方一旦准备好（VALID拉高），数据传输立即完成。
• 特点：这种场景下，接收方无需等待发送方的数据内容，只要自身有接收能力即可提前拉高READY。

当接收方确保自己能够接收任何数据时，可以提前拉高READY。

模式 2：VALID 先拉高，READY 后拉高

• 过程：发送方先准备好数据（VALID拉高），接收方稍后响应（READY拉高），数据传输完成。
• 特点：这种场景下，接收方需要根据发送方的数据内容决定是否拉高READY。

当接收方对数据有特定条件时，READY信号的拉高需要根据发送方的数据内容判断。例如：某个从设备只能接收地址在0x00 ~ 0xA范围内的读请求。此时，从设备拉高READY的前提是VALID有效期间，ADDR信号的值必须在0x00 ~ 0xA范围内。

模式1会比模式2早两拍完成握手，因此对于性能会有一定收益。
模式2必须确保valid的拉高不依赖ready，否则会出现挂死。这本身也是协议的规范。
并非设计上的优劣问题，而是实际应用中的约束所致。

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遗留问题

留下两个思考题：

1. 协议为什么要求VALID拉高后必须保持高电平？

   • 如果在握手成功前VALID信号撤离，可能会导致什么问题？在什么场景下会出现这种情况？

2. VALID信号拉高后，数据是否可以再发生变化？

   • 如果在握手成功前数据发生变化，可能会导致什么问题？在什么场景下会出现这种情况？