3.2. Avalon® 存储器映射接口信号角色

Avalon® 接口规范

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ID 683091

日期 5/27/2021

版本 20.1

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3.2. Avalon® 存储器映射接口信号角色

信号角色定义了 Avalon® -MM主端口和从端口支持的信号类型。

此规范不要求所有信号存在于一个 Avalon® -MM接口中。也没有始终需要哪一个信号。对 Avalon® -MM接口的最低要求是只读接口需要使用readdata，或者只写接口需要使用writedata和write。

下表列出了 Avalon® -MM接口的信号角色：

表 9. Avalon® 存储器映射信号角色某些 Avalon® 存储器映射信号可以是高电平有效(active high)或低电平有效(active low)。当低电平有效时，信号名称以`_n`结尾。
信号角色(Signal Roles)	宽度	方向	是否需要	描述
基本信号
`address`	1 - 64	Host → Agent	No	Hosts：默认情况下，`address`信号代表一个字节地址。地址的值必须与数据宽度对齐。要写入一个数据字中的特定字节，host必须使用`byteenable`信号。请参考`addressUnits`接口属性来了解字寻址。 Agents：默认情况下，互连(interconnect)将字节地址转换成agent的地址空间中的一个字地址。从agent的角度来看，每个agent访问都是针对一个数据字。例如，`address = 0`选择agent的第一个字。`address = 1`选择agent的第二个字。请参考`addressUnits`接口属性来了解字节寻址。
`byteenable` `byteenable_n`	2, 4, 8, 16, 32, 64, 128	Host → Agent	No	使能宽度大于8比特接口上的传输过程中一个或者多个特定字节通道。`byteenable`中的每个比特对应于`writedata`和`readdata`中的一个字节。`byteenable`的host bit <n>表明是否写入byte <n>。写操作期间，`byteenables`指定写入哪些字节。其他字节会被agent忽略。读操作期间，`byteenables`表明host读取哪些字节。仅返回`readdata`而无副作用的agent可以在读操作期间忽略`byteenables`。如果一个接口没有`byteenable`信号，那么传输继续，就像所有`byteenables`都被置位一样。当置位`byteenable`信号的多个比特时，所有置位的数据通路都是相邻的。
`debugaccess`	1	Host → Agent	No	置位时，允许 Nios® II处理器对配置成ROM的片上存储器进行写操作。
`read` `read_n`	1	Host → Agent	No	置位后，表明一个`read`传输。如果存在，则需要`readdata`。
`readdata`	8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024	Agent → Host	No	`readdata`从agent驱动到host，以响应`read`传输。支持读操作的接口需要。
`response [1:0]`	2	Agent → Host	No	`response`信号是一个承载响应状态的可选信号。注：由于该信号是共享的，因此接口不能在同一时钟周期内发布或接受写响应和读响应。 `00: OKAY`—对一个事务的成功响应。 `01: RESERVED`—编码被保留。 `10: SLVERR`—来自端点agent的错误。表明一个失败的事务。 `11: DECODEERROR`—表明尝试访问一个未定义位置。对于读响应：一个是通过每个`readdata`发送的响应。值为`N`的读突发长度会导致`N`个响应。即便在出现错误的情况下，更少的响应也是无效的。对于突发中的每个`readdata`，响应信号值可能不同。接口必须要有读控制信号。使用`readdatavalid`信号可支持流水线(pipeline)。在读错误上，对应的`readdata`是"don't care"。对于写响应：必须对每个写命令发送一个写响应。一个写突发仅产生一个响应，必须在突发中的最后一个写传输被接受之后发送。如果存在`writeresponsevalid`，那么所有写命令必须与写响应一同完成。
`write` `write_n`	1	Host → Agent	No	置位表明一个`write`传输。如果存在，则需要`writedata`。
`writedata`	8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024	Host → Agent	No	写传输的数据。宽度必须与`readdata`的宽度相同(如果两者都存在)。支持写操作的接口需要。
等待状态信号(Wait-State Signals)
`lock`	1	Host → Agent	No	`lock`确保一旦host赢得仲裁，此host就会维持访问多个传输事务的agent。`Lock`恰好与事务的锁定序列中第一个`read`或`write`同时置位。`Lock`在事务的锁定序列中最后一个事务时解除置位。`lock`置位并不保证赢得仲裁。lock-asserting host被授予之后，此host保留授权，直到`lock`解除置位。具备`lock`的host不能是一个突发host。已配备lock的host仲裁优先级值将被忽略。 `lock`对于read-modify-write (RMW)操作特别有用。典型的read-modify-write操作包括以下步骤： Host A置位lock，并读取具有多个比特字段的32比特数据。 Host A解除置位lock，修改一个比特字段，并写回32比特数据。 `lock`阻止host B在Host A的读与写之间执行写操作。
`waitrequest` `waitrequest`_`n`	1	Agent → Host	No	当agent无法响应`read`或者`write`请求时会置位`waitrequest`。强制host等待，直到互连(interconnect)准备好继续传输。在所有传输开始时，host启动传输并等待，直到`waitrequest`解除置位。host处于空闲状态时，不得对`waitrequest`的置位状态做出假设：`waitrequest`可能是高电平或者低电平，这取决于系统属性。当`waitrequest`置位时，host对agent的控制信号必须保持不变，`beginbursttransfer`除外。关于说明`beginbursttransfer`信号的时序图，请参考Read Bursts（读突发）中的图示。 Avalon® 存储器映射agent可以在空闲周期内置位`waitrequest`。 Avalon® 存储器映射host可以在`waitrequest`置位时启动一个事务，并等待此信号解除置位。为避免系统锁定，agent器件在复位状态时会置位`waitrequest`。
流水线信号(Pipeline Signals)
`readdatavalid` `readdatavalid`_`n`	1	Agent → Host	No	用于可变延迟，流水线化的`read`传输。置位时表明`readdata`信号包含有效数据。对于突发计数（burstcount）值为<n>的读突发，`readdatavalid`信号必须置位<n>次，每个readdata item一次。在`read`的接受与`readdatavalid`的置位之间必须至少有一个周期的延迟。关于显示`readdatavalid`信号的时序图，请参考Pipelined Read Transfer with Variable Latency（通过可变频率的流水线化读传输）。 agent可以通过置位`readdatavalid`将数据传输到host，而不用考虑agent是否使用了`waitrequest`停止新命令。如果host支持流水线化读取(pipelined read)，则需要此信号。具有读功能的突发host必须包含`readdatavalid`信号。
`writeresponsevalid`	1	Agent → Host	No	可选信号。如果存在，那么接口发布写命令的写响应。置位时，响应信号上的值是一个有效的写响应。仅在写命令被接受后才置位`Writeresponsevalid`一个或多个时钟周期。从命令接受到`writeresponsevalid`置位之间至少有一个时钟周期的延迟。当突发的最后一个beat被发送到agent并且`waitrequest`为低电平时才认为写命令被接受。在发布突发的最后一个beat后，可置位`writeresponsevalid`一个或多个时钟周期。
突发信号(Burst Signals)
`burstcount`	1 – 11	Host → Agent	No	突发host用以指示每个突发中的传输数量。`burstcount`参数的最大值必须是2的幂。一个宽度为<n>的burstcount接口能够解码一个尺寸为2^(<n>-1)的最大突发。例如，一个4-bit `burstcount`信号能够支持的最大突发数为8。最小`burstcount`为1。`constantBurstBehavior`属性控制`burstcount`信号的时序。具有读功能的突发host必须包含`readdatavalid`信号。对于使用字节地址的host和agent，对地址宽度有以下限制： `<address_w> >= <burstcount_w> + log2(<symbols_per_word_of_interface>)` 对于使用字地址的host和agent，上述方程中的`log₂` 项被省略。
`beginbursttransfer`	1	Interconnect → Agent	No	一个突发的第一个周期时置位，以指示一个突发传输的开始。此信号在一个周期后解除置位，无论`waitrequest`的值如何。有关说明`beginbursttransfer`的时序图，请参考Read Bursts（读突发）中的图。 `beginbursttransfer`是可选的。通过对数据传输的计数，agent总是能够在内部计算出下一个写突发事务的开始。警告： do not使用此信号。此信号是为了支持传统存储控制器而存在。