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AXI中的burst有几种？都用在什么场景中

news 2025/5/3 9:38:46

AXI中的burst有几种？都用在什么场景中

摘要：在 AXI (Advanced eXtensible Interface) 协议中，Burst 传输是数据传输的基本方式，用于提高传输效率。AXI 定义了三种 Burst 类型：FIXED、INCR 和 WRAP。每种 Burst 类型适用于不同的场景，其行为和地址计算方式也不同。以下详细解释三种 Burst 类型的应用场景，以及 WRAP Burst 的上下边界计算方法。

1. AXI 中的三种 Burst 类型及其应用场景

1.1 FIXED Burst

定义：FIXED Burst 是一种固定地址的 Burst 传输方式。在整个 Burst 期间，地址保持不变，每次数据传输（Beat）都访问相同的地址。
特点：
- 地址不递增，每次传输的地址与起始地址相同。
- 适用于访问单个寄存器或 FIFO 类型的设备。
应用场景：
- FIFO 访问：当 Master 需要多次读写同一个 FIFO 端口时，使用 FIXED Burst 可以连续访问同一地址。例如，读取或写入音频数据流到 FIFO。
- 寄存器轮询：当 Master 需要反复读取某个状态寄存器（如等待中断或状态位变化）时，可以使用 FIXED Burst 持续访问同一地址。
- 简单外设：某些简单外设可能只支持固定地址访问，FIXED Burst 适用于这种场景。

1.2 INCR Burst

定义：INCR Burst 是一种递增地址的 Burst 传输方式。每次数据传输（Beat）后，地址按照传输大小（AxSIZE）递增，地址连续增加。
特点：
- 地址从起始地址开始，每次传输后增加一个步长（步长 = 2^AxSIZE，例如 4 字节传输时步长为 4）。
- 地址递增可以跨页面边界（但需要注意 AXI 规范中对跨边界传输的限制）。
应用场景：
- 内存访问：最常见的 Burst 类型，用于读取或写入连续的内存块。例如，DMA (Direct Memory Access) 传输大块数据时，使用 INCR Burst 访问连续地址。
- 数组操作：当 Master 需要访问数组或缓冲区中的连续数据时，INCR Burst 是最自然的选择。
- 通用数据传输：适用于大多数需要高效传输连续数据的场景，是 AXI 中最常用的 Burst 类型。

1.3 WRAP Burst

定义：WRAP Burst 是一种环绕地址的 Burst 传输方式。地址从起始地址开始递增，但当达到某个边界时，地址会“环绕”回到较低地址，形成一个循环范围。
特点：
- 地址递增类似于 INCR，但会在特定边界（由 Burst 长度和大小决定）处环绕。
- 适用于需要循环访问固定范围内存的场景。
应用场景：
- 缓存行操作 (Cache Line Access)：WRAP Burst 常用于缓存系统，当访问缓存行数据时，地址可能需要从缓存行的末尾环绕到开头。例如，处理器读取缓存行数据时，如果起始地址不是缓存行对齐的，WRAP Burst 可以在达到缓存行边界时环绕。
- 循环缓冲区 (Circular Buffer)：在嵌入式系统中，循环缓冲区用于数据流处理（如音频或视频流），WRAP Burst 可以自然地处理循环缓冲区的地址环绕。
- 特定硬件加速器：某些硬件加速器（如 DSP 或 GPU）可能需要循环访问固定大小的内存块，WRAP Burst 适用于这种需求。

2. WRAP Burst 的上下边界计算

WRAP Burst 的地址计算比 INCR 和 FIXED 复杂，因为它涉及到环绕机制。WRAP Burst 的上下边界由 Burst 的长度 (AxLEN)、大小 (AxSIZE) 和起始地址 (AxADDR) 共同决定。以下是详细计算方法：

2.1 基本概念

Burst 长度 (AxLEN)：表示 Burst 中数据传输的次数（Beat 数量），范围为 1 到 16（在 AXI4 中）。
Burst 大小 (AxSIZE)：表示每次传输的数据字节数，取值为 2 的幂（例如 1, 2, 4, 8, ...，128 字节）。
总传输字节数 (Total Bytes)：Total_Bytes = (AxLEN + 1) * (2^AxSIZE)。
环绕边界 (Wrap Boundary)：WRAP Burst 的地址环绕范围基于总传输字节数，地址会在达到边界时环绕到范围内较低的地址。
对齐要求：起始地址 (AxADDR) 必须与 AxSIZE 对齐，即 AxADDR % (2^AxSIZE) == 0。

2.2 上下边界计算公式

下边界 (Lower Boundary)：Lower_Boundary = INT(AxADDR / Total_Bytes) * Total_Bytes
- 即起始地址向下对齐到总传输字节数的倍数。
上边界 (Upper Boundary)：Upper_Boundary = Lower_Boundary + Total_Bytes - 1
- 即下边界加上总传输字节数减 1，表示范围的最后一个字节地址。

2.3 地址计算规则

每次传输后，地址递增一个步长：Next_Address = Current_Address + (2^AxSIZE)。
如果 Next_Address 超出上边界 (Upper_Boundary)，则环绕到下边界：Next_Address = Lower_Boundary + (Next_Address - Upper_Boundary - 1)。
简单来说，地址环绕后，会从下边界开始，继续递增剩余的偏移量。

2.4 示例计算

假设以下参数：

起始地址 AxADDR = 0x104
Burst 长度 AxLEN = 3（表示 4 次传输）
Burst 大小 AxSIZE = 2（表示每次传输 4 字节）

步骤 1：计算总传输字节数

Total_Bytes = (AxLEN + 1) * (2^AxSIZE) = 4 * 4 = 16 字节

步骤 2：计算下边界和上边界

Lower_Boundary = (AxADDR / Total_Bytes) * Total_Bytes = (0x104 / 16) * 16 = (260 / 16) * 16 = 16 * 16 = 0x100
Upper_Boundary = Lower_Boundary + Total_Bytes - 1 = 0x100 + 16 - 1 = 0x10F

步骤 3：计算每次传输的地址

第 1 次传输：地址 = 0x104 （起始地址）
第 2 次传输：地址 = 0x104 + 4 = 0x108 （未超出边界）
第 3 次传输：地址 = 0x108 + 4 = 0x10C （未超出边界）
第 4 次传输：地址 = 0x10C + 4 = 0x110 （超出上边界 0x10F），环绕到：
- 超出量 = 0x110 - 0x10F - 1 = 0 （实际计算中调整为边界差值）
- 环绕后地址 = Lower_Boundary + (超出量) = 0x100 + 0 = 0x100

最终地址序列：

Beat 1: 0x104
Beat 2: 0x108
Beat 3: 0x10C
Beat 4: 0x100 （环绕到下边界）

输出结果：

WRAP Burst Addresses:
Beat 1: 0x104
Beat 2: 0x108
Beat 3: 0x10C
Beat 4: 0x100

注意事项

对齐检查：起始地址必须与 AxSIZE 对齐，否则传输行为未定义（可能导致协议错误）。
边界限制：WRAP Burst 的总传输字节数必须是 2 的幂（即 AxLEN + 1 必须是 2 的幂），否则行为未定义。AXI4 限制 AxLEN 为 1, 3, 7, 15（对应 2, 4, 8, 16 次传输）。
硬件实现：在实际硬件中，地址环绕计算由 Master 或 Slave 实现，通常 Master 在发起传输时计算地址序列。

3. 总结

FIXED Burst：适用于访问固定地址的场景，如 FIFO 或寄存器轮询。
INCR Burst：适用于连续内存访问，是最常见的 Burst 类型，用于 DMA 或数组操作。
WRAP Burst：适用于循环访问固定范围的场景，如缓存行操作或循环缓冲区。
WRAP Burst 上下边界计算：
- 总传输字节数 = (AxLEN + 1) * (2^AxSIZE)
- 下边界 = (AxADDR / Total_Bytes) * Total_Bytes
- 上边界 = 下边界 + Total_Bytes - 1
- 地址超出上边界时环绕到下边界。

通过理解三种 Burst 类型的特性和应用场景，可以在设计或验证 AXI 系统时选择合适的传输模式。如果有具体的 AXI 设计或验证问题（例如如何在 UVM 中验证 WRAP Burst），可以进一步讨论！

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http://www.xdnf.cn/news/258499.html