JESD204 IP核的AXI4-lite接口协议读写

judy 在周三, 04/29/2020 - 09:13 提交

作者：小青菜哥哥
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本篇介绍AXI4-Lite接口协议的数据读写操作~

如下表所示为AXI4-Lite协议所使用信号的官方标准，共有21组信号：

如下图所示为vivado例化的JESD204 IP核，其中标记部分即为AXI4-Lite接口，共有19组信号，官方标准中的AWPROT和ARPROT信号无需使用。操作这19组信号即可实现对JESD204 IP核的寄存器配置与状态监测，我们接下来详细介绍这些信号：

全局信号

s_axi_aclk

接口的读写时钟，默认为100MHz，由用户提供。

s_axi_aresetn

接口的复位信号，默认低电平复位，由用户提供，最好使用同步复位。

Table A2-1 Global signals
Signal	source	description
ACLK	Clock source	Global clock signal
ARESETn	Reset source	Global reset signal, active LOW
All signals are sampled on the rising edge of the global clock

写地址信号

s_axi_awaddr

写地址信号。用户向IP核发送12bit位宽的寄存器地址信号，准备向该地址写入数据。

s_axi_awvalid

写地址可用信号。用户向IP核发送1bit位宽的写地址可用信号，告诉IP核，用户端发送的12bit地址是有效的。

s_axi_awready

写地址准备信号。IP核向用户端发送1bit位宽的写地址准备信号，告诉用户端，它已经准备好接收12bit的寄存器地址信号了。

Table A2-2 Write address channel signals
Signal	source	description
AWADDR	Master	Write address. The write address gives the address of the first transfer in a write burst transaction
AWVALID	Master	Write address valid. This signal indicates that the channel is signaling valid write address and control information
AWREADY	Slave	Write address ready. This signal indicates that the slave is ready to accept an address and associated control signal

写数据信号

s_axi_wdata

写数据信号。用户向IP核写入32bit位宽的寄存器配置数据，写入的地址即为上表中的12bit位宽的地址。

s_axi_wstrb

写字节有效信号。该信号4bit位宽，每bit信号标志着8bit的写入数据是否有效。4bit位宽的该信号正好对应32bit的写数据信号是否有效。用户在向IP核写入32bit的 s_axi_wdata时，同时要写入s_axi_wstrb，一般s_axi_wstrb置为全1即可，表明写入数据都是可用的。

s_axi_wvalid

写可用信号。用户向IP核发送该信号，表明s_axi_wdata和s_axi_wstrb
信号对于IP核都是可用的。

s_axi_wready

写准备信号。IP核向用户发送该信号，表明IP核已经准备好接收来自用户端的s_axi_wdata和s_axi_wstrb信号。

Table A2-3 Write data channel signals
Signal	source	description
WDATA	Master	Write data
WSTRB	Master	Write strobes. This signal indicates which byte lanes hold valid data. There is one write strobe bit for each eight bits of the write data bus
WVALID	Master	Write valid. This signal indicates that valid write data and strobes are available
WREADY	Slave	Write ready. This signal indicates that the slave can accept the write data

写响应信号

s_axi_bresp

写响应信号。该信号2bit位宽，当用户向IP核写入数据后，IP核会向用户反馈写入是否成功。s_axi_bresp共4种状态，当其为2’b00时，表示写成功。

s_axi_bvalid

写响应可用信号。该信号1bit位宽，表示此时写响应信号可用，在该标志位下，用户获取写响应信号，此信号由IP核提供，用户端接收。

s_axi_bready

写响应准备信号。该信号1bit位宽，由用户端发送到IP核，表示用户端已经准备好接收s_axi_bresp和s_axi_bvalid信号。

Table A2-4 Write response channel signals
Signal	source	description
BRESP	Slave	Write response. This signal indicates the status of the write transaction
BVALID	Slave	Write response valid. This signal indicates that the channel is signaling a valid write response
BREADY	Master	Response ready. This signal indicates that the master can accept a write response to accept an address and associated control signal

读地址信号

s_axi_araddr

读地址信号。用户向IP核写入需要读写的寄存器地址，共12bit位宽。

s_axi_arvalid

读地址可用信号。用户向IP核提供读地址可用信号，共1bit位宽，该标志位与s_axi_araddr信号同时发送到IP核。

s_axi_arready

写地址准备信号。IP核向用户提供该1bit位宽信号，来告诉用户什么时候可以向它写入s_axi_araddr和s_axi_arvalid信号

Table A2-5 Read address channel signals
Signal	source	description
ARADDR	Master	Read address. The read address gives the address of the first transfer in a read burst transaction
ARVALID	Master	Read address valid. This signal indicates that the channel is signaling valid read address and control information
ARREADY	Slave	Read address ready. This signal indicates that the slave is ready to accept an address and associated control signals

读数据信号

s_axi_rdata

读数据信号。该信号32bit位宽，由IP核提供给用户，是寄存器的值。

s_axi_rresp

读数据响应。IP核向用户传输寄存器值时，还同时传输该响应信号，该信号2bit位宽，指示读数据的共4种状态，其中2’b00表示正常。

s_axi_rvalid

读数据可用信号。该信号作为读数据信号的可用标志信号，同样由IP核提供给用户。

s_axi_rready

读数据准备信号。用户向IP提供该1bit信号，表示用户端已经准备好接收数据了。

Table A2-6 Read data channel signals
Signal	source	description
RDATA	Slave	Read data
RRESP	Slave	Read response. This signal indicates the status of the read transfer
RVALID	Slave	Read valid. This signal indicates that the channel is signaling the required read data
RREADY	Master	Read ready. This signal indicates that the master can accept the read data and response information

AXI4-Lite协议所使用的信号在这里就介绍完毕了，接下来介绍实现该协议的时序关系~

写时序
如下图所示为AXI4-lite写逻辑的时序图，仅供参考。通俗的说：如果我们想配置JESD204 IP核，就必须按照如图的时序关系才能实现。实现步骤可以分为3步：写地址、写数据以及写响应。

写地址

当监测到IP核给出的AWREADY有效时，用户在时钟上升沿写入寄存器数据的地址AWADDR以及地址使能AWVALID。

写数据

当监测到WREADY有效时，用户在时钟上升沿写入寄存器数据WDATA、WSTRB以及数据使能WVALID。

写响应

当监测到BREADY、BVALID均有效时，用户获取写响应信号BRESP。

读时序
如下图所示为AXI4-lite读逻辑的时序图，仅供参考。如果我们想读取JESD204 IP核的内部寄存器值，就必须按照如图的时序关系才能实现。实现步骤可以分为2步：写地址、读数据以及读响应。

写地址

当监测到IP核给出的ARREADY有效时，用户在时钟上升沿写入寄存器数据的地址ARADDR以及地址使能ARVALID。

读数据及读响应

当监测到IP核给出的RVALID有效且用户端的RREADY有效时，用户在时钟上升沿读取寄存器数据RDATA以及读响应信号RRESP。

下面介绍读写时序的verilog逻辑代码~

1，写地址逻辑

2，写数据逻辑

3，写响应逻辑

4，读操作的写地址逻辑

5，读数据及读响应

测试结果
该测试配置了JESD204 IP核的11个关键寄存器，如下图代码所示：

配置完成后，将13个寄存器的值读出来：

用逻辑分析仪可以看到，写入的数据和读出的数据是完全相同的，证明AXI4-Lite接口的读写时序没问题~

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