AMBA协议AXI-Lite（AXI-Lite介绍）

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一、AXI_Lite简介

AXI_Lite顾名思义即简化版的AXI协议，是对完整的AXI协议裁剪后的AXI协议；
特点：

1. 突发长度永远是1，即只能单次读写，无法连续读写，常用于配置寄存器；
2. 由于删减了逻辑，其资源也消耗较少；
3. 地址映射，相较于AXI-Stream，AXI-Lite的每个数据读写都需要对应的地址；

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二、AXI_Lite系统框图

AXI_Lite的系统框图如下：首先，AXI_Lite的读写通道分离，即AXI是一种全双工总线，在同一时刻可以同时进行读写操作；
其次，写通道又分为 写地址通道，写数据通道，写响应通道；
读通道又分为，读地址通道，读数据通道；
所以一个AXI-Lite系统总共有五个通道，分别为：

• 写地址通道；
• 写数据通道；
• 写响应通道；
• 读地址通道；
• 读数据通道；

且这些通道内部传输数据都按照握手协议进行；

由于AXI-Lite是地址映射单次读写的，所以一个Waddr地址对应一个Wdata数据，Wdata存放于由Waddr指向的寄存器中；
一个Raddr地址对应一个Rdata数据，读出从机中由Raddr指向的寄存器中的数据；

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三、握手协议

由于AXI-Lite的总线大量使用了握手协议，故在此先对握手协议进行简单的介绍；
握手协议的信号一般为DATA、READY、VALID；

• **DATA：**由主机发出的，需要传输的数据；
• **VALID：**由主机发出的，标志DATA有效的信号（高电平表示有效，低电平表示无效）
• **READY：**由从机发出的，标志从机准备接收的信号（高电平表示准备接收，低电平表示不具备接收条件）

其时序如下：当VALID 与 READY 均有效时，数据完成传输；

• 为什么需要用握手协议？

  为了解决亚稳态的问题，数据在跨时钟域传输时，往往会出现亚稳态，为了避免亚稳态被采样，常常采用握手协议来传输数据；
  AXI中的握手协议可以保证每个通道的数据传输时，大大减小出现亚稳态的概率；
  且数据传输在VALID与READY信号同时有效时立即发生；

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三、AXI-Lite信号表

乍一看AXI-Lite的信号还是很多的，但实际上大多通道都是按照握手协议来定义信号的，所以不难理解；

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四、AXI传输机制

AXI中每个通道的传输都有三种可能的情况：

1.VALID信号先有效，READY信号后有效

此时，当READY信号拉高时，立即完成传输；2.READY信号先有效，VALID信号后有效
此时当VALID信号拉高时，立即完成传输3.READY与VALID信号同时有效
此时数据立马完成传输
不管是哪一种传输机制，我们都需要搞清楚VALID与READY的约束关系，否则会出现死锁现象：
VALID与READY的死锁：
  发生在VALID等待从机的READY信号，同时READY也在等待主机的VALID信号；
  在这种情况下，VALID信号持续为0，等待READY信号的拉高；
  而READY信号也持续为0等待VALID信号的拉高；
  两个信号则同时处于低电平状态，则总线出现死锁；
解决：
  对于这种现象，我们规定，VALID信号不能等待READY信号，即数据准备好则拉高，而READY信号可以等待VALID信号，即VALID信号拉高之后再拉高；

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五、AXI读写时序

根据第四节，我们可以给出AXI发生一次写操作的具体过程；

1. 首先主机将地址与数据分别放到写地址通道与写数据通道上，并将相应的VALID信号拉高，并等待从机发出响应信号；
2. 从机检测到写地址的VALID信号与写数据的VALID信号同时为高时，将数据写入到对应的寄存器中，并拉高READY信号，发出响应；
3. 主机检测到READY信号与响应信号后，拉低VALID信号；从机将READY信号拉低；

而读操作的过程如下：

1. 主机将读地址放到读地址通道上，并拉高VALID信号，等待从机的READY信号；
2. 从机检测到读地址的VALID信号后，对读地址进行采样，并拉高READY信号；
3. 从机将读数据放到读数据总线上，并拉高VALID信号，主机检测到VALID后，将读数据采样，并拉高READY信号；主机拉低VALID信号，从机拉低READY信号；

写操作时序：
写数据WDATA在AWREADY、AWVALID、WREADY、WVALID同时有效时被写入寄存器；

读操作时序：

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总结

  下一章将讲解AXI-Lite从机接口的代码实现；