ARM系列-AXI（三）

没有伟大的意志力,就不可能有雄才大略。

-- 巴尔扎克

了解完通道握手的依赖关系，我们再看看传输事务的结构。首先看传输的地址结构。AXI协议是基于突发（burst）传输的。所谓突发传输，就是在一次事务中，连续地传输多个地址相邻的数据。一次突发传输中可以包含一至多次数据（Transfer）。每个 transfer 因为使用一个周期，又被称为一拍数据（Beat）。每个数据可以是多个Byte构成。

协议规定，每次突发传输的累计地址不能跨4KB边界。至于为啥是4KB而不是别的数值，这是最初操作系统的问题，以4KB为一个页（page），对于某些设备而言，跨了4KB边界可能就是另外一个设备了。

ARLEN用于读地址通道的突发长度，AWLEN用于写地址通道的突发长度。下文中AxLEN指ARLEN或AWLEN， x指代R或者W，对于其它信号也类似，以后不再赘述。在AXI3中，对于所有的突发类型，都支持1-16的突发传输。AXI4中，INCR类型支持1-256突发传输，其它类型依然是1-16。所以对于AXI3来说，AxLEN信号是4bit宽度；而在AXI4中，AxLEN是8bit宽度。一次突发传输的长度是AxLEN+1，因此，最小长度就是1了（毕竟0的话没有任何意义）。

AxSIZE信号指示突发传输中的数据位宽。数据位宽不能超过数据总线本身的位宽，而当数据总线位宽大于突发传输的位宽时，将根据协议的相关规定，将数据在部分数据线上传输。

突发传输有以下几种类型：

FIXED，所有数据都使用起始地址。该模式适合对某个固定地址进行多次数据更新，比如读写一个 fifo 时，读写地址就是固定的。

INCR，后续数据的地址在初始地址的基础上进行递增，递增幅度与传输宽度相同。适合对于RAM 等通过地址映射（mapped memory）的存储介质进行读写操作。

WRAP，首先根据起始地址得到绕回边界地址与最高地址。当前地址小于最高地址时，WRAP 与 INCR 类型完全相同，地址递增。但到递增后的地址到达最高地址后，地址直接回到绕回边界地址，再进行递增，就这样循环往复。最高地址由绕回边界地址计算得到。这种传输类型适用于对缓存行（cache line）的操作。

突发传输类型是通过AxBURST信号来指示的，具体参考下图：

好了，到这里，我们知道了每次突发的起始地址是主机发出的。AxLEN用于指示要传输多少次数据（beat）；AxSIZE用于指示每个数据有多少Byte；AxBURST用于指示突发类型，除去首次传输的地址，下次传输的地址可以根据AxBURST和首地址计算得出。

协议中规定，通信双方都不能在传输事务的所有 Transfer 完成前提前结束。哪怕发生错误，也要走完整个传输事务的流程。但是主机有办法减少传输的数据。在写传输事务中，发送方可以通过置低所有写有效位的方式，使得写数据无效。在读传输事务中，主机可以直接丢弃读取到的数据。

分析完传输的地址结构，再来看看读写数据的结构。主要是涉及窄传输（Narrow transfers），非对齐传输（unaligned transfer）和混合大小端（mixed-endian）传输等话题。

WSTRB信号用于指示WDATA中的哪些数据byte是有效的。WSTRB[n] 对应的是WDATA[8n+7:8n]，也就是：当 WSTRB[n] 为 1 时，WDATA[8n+7:8n]有效。

当主机发起的传输位宽小于总线宽度时，就是一次窄传输。如果是INCR或者WRAP类型，可以每拍（beat）使用不同的字节位置（byte lane），如果是FIXED类型就不可以了。协议中给出了两个例子，我们看一个就好了，如下图：

突发长度是5

起始地址0

每次传输8bit

数据总线宽度32bit

突发类型是INCR

图中灰色表示该byte无效，我们可以看到，每次传输的有效字节位置是不同的。在窄传输中，主机可以调整有效数据的字节位置，以及给出字节有效信号 WSTRB，能够使从机无需进行数据重组等工作。

AXI中还有一个问题是大小端问题，之前的文章讲过什么是大端和小端。其根本不同就是高字节数据存在低地址位还是高地址位。AXI协议定义了一种字节顺序不变端序（byte-invariant endianness）方案。

无论大端或小端模式，每个数据结构存储空间的分配方式是相同的

该数据结构按照其大端或小端模式决定字节存储的地址顺序

在传输过程中不考虑数据结构的大小端，按照字节原先存储的顺序，原样传输并存放至对端

AXI 协议支持地址非对齐的传输，允许突发传输的首字节地址，即起始地址与突发传输位宽不对齐。比如，总线位宽为 32bit，也就是4byte，这时要保证对齐，起始地址的最低两位必须是2‘b00。如果起始地址为 0x1002，则产生了非对齐现象。

主机可以使用低阶地址行表示未对齐的起始地址，然后提供一个对齐的地址，并使用字节通道选通信号通知未对齐的起始地址。下面是协议中给出的例子：

看完了数据结构。就剩下读写响应结构了。读写响应信号分别是RRESP/BRESP，各2bit，总共4种状态：

OKAY ，常规访问成功

EXOKAY，独占（exclusive）访问成功

SLVERR，从机错误，从机接收到了访问请求，但因为种种原因向主机返回了一个错误状态

DECERR，解码错误，一般由互连（interconnect）组件产生，表示主机发送的传输事务地址无效，无法将传输事务发送给某个从机。

祝大家周末快乐！