FPGA AXI4总线操作教程

AXI（Advanced Extensible Interface）总线是一种高性能、低延迟的片上系统（SoC）接口标准，广泛应用于现代数字系统设计中。它允许不同的硬件组件以高效、可靠的方式进行数据传输和控制。本教程将介绍AXI总线的基本操作和关键概念，帮助读者更好地理解和使用AXI总线。

一、AXI总线概述

AXI总线是一种基于数据包传输的接口，它采用主从设备模式进行通信。主设备负责发起数据传输请求，而从设备则响应这些请求，完成数据传输。AXI总线支持多种数据传输模式，包括单向和双向传输，以及不同的数据宽度和突发长度。

下面是关于AXI总线数据宽度和地址宽度的初始化代码。

        // Users to add parameters here

		// User parameters ends
		// Do not modify the parameters beyond this line

		// Width of S_AXI data bus
		parameter integer C_S_AXI_DATA_WIDTH	= 32,
		// Width of S_AXI address bus
		parameter integer C_S_AXI_ADDR_WIDTH	= 7

二、AXI总线基本操作

1.地址映射与数据传输

AXI总线使用地址映射机制来定位和管理内存资源。主设备通过发送包含目标地址的数据传输请求来启动数据传输操作。从设备根据请求中的地址信息，从相应的内存位置读取数据或写入数据。

2.数据包格式

AXI总线使用标准的数据包格式进行数据传输。每个数据包包含有效的数据负载以及相关的控制信息和状态信息。这些信息帮助主从设备正确地解析和处理数据。

可以通过对寄存器写操作进行数据传输

        .I_sys_clk_0(S_AXI_ACLK),
        .I_rst_n_0(!S_AXI_ARESETN),
        
        .I_err_switch_0(slv_reg31[11:10]),   
        .I_Qspi_CPHA_0(slv_reg31[9]),
        .I_Qspi_CPOL_0(slv_reg31[8]),

可以通过对寄存器读操作进行数据传输

 5'h7   :  
	        begin
	            reg_data_out[0]   <= err_flag_3;
	            reg_data_out[1]   <= err_flag_2;
	            reg_data_out[2]   <= err_flag_1;
	            reg_data_out[3]   <= err_flag_0;
	            reg_data_out[4]   <= O_finish_0 ;
	            reg_data_out[6:5] <= O_finish_state_0 ;
	        end

应用层对寄存器操作格式：

#define WRITE_REG(data, base, address)  *((int *)((unsigned int)base + (unsigned int)address)) = data
#define READ_REG(base, address)         *((int *)((unsigned int)base + (unsigned int)address))

3.突发传输

AXI总线支持突发传输模式，允许主设备连续发送多个数据传输请求，从而提高数据传输的效率和吞吐量。从设备根据突发传输的设置，连续地读取或写入数据，减少了传输过程中的延迟。

//stream read flag logic
    always @( posedge S_AXI_ACLK )
        begin
          if ( !S_AXI_ARESETN || m_axis_tready_0 )
            begin
              m_axis_tready_0 <= 0;
            end 
          else
            begin   
              if (slv_reg_rden)
                begin
             case ( axi_araddr[ADDR_LSB+OPT_MEM_ADDR_BITS:ADDR_LSB] )
                   3'h6   : 
                   begin
                       if(m_axis_tvalid_1)
                       m_axis_tready_0 <= 1;
                   end
                   default : m_axis_tready_0 <= 0;
              endcase
                end   
            end
        end

        .s_axis_aresetn_1(slv_reg4[1]),
        .s_axis_aresetn_0(slv_reg4[0]),
        .m_axis_tready_0(m_axis_tready_0),      
        .s_axis_tvalid_0(s_axis_tvalid_0),