[信息与通信]嵌入式技术概述_Avalon总线规范介绍一.ppt

2009-11-4 嵌入式技术概述 ——Avalon总线规范介绍（一） 刘兰军 Avalon总线简介 总线定义 原始定义： 扩展定义: Avalon总线简介 计算机总线的分类 按相对于CPU的位置分： 按功能分： 按层次结构分： Avalon总线简介 Avalon总线 Avalon总线是一种用于连接NIOS/NIOSⅡ处理器与片内、片外外设的总线结构 Avalon总线由ALTERA公司提出； Avalon总线的设备分为主从设备，并各有其工作模式； Avalon总线本身是一个数字逻辑系统，在实现“信号线汇接”这一传统总线功能的同时，增加了许多内部功能模块，如：从端仲裁模式、多主端工作方式、延时数据传输等 Avalon总线简介 Avalon总线的设计目标 1）简化片上系统的互联规则，提供一种易用 的接口规范 2）在总线逻辑优化方面节省系统资源 3）同步工作模式 Avalon总线简介 Avalon总线的特点 1）简单性：易于理解、易于使用 2）占用资源少：减少对FPGA片内资源的占用 3）高性能：Avalon总线可以在每一个总线时钟周 期完成一次数据传输 4）专用的地址总线、数据总线和控制总线：简化 Avalon总线模块和片上逻辑之间的接口， Avalon外设不需要识别数据和地址周期。 Avalon总线简介 Avalon总线的特点（续） 5）强数据宽度支持能力：支持高达1024位的数据 宽度，支持不是2的偶数幂的数据宽度 6）支持同步操作：所有Avalon外设的接口与 Avalon交换架构的时钟同步，不需要复杂的握 手/应答机制，简化了Avalon接口的时序行为， 便于集成高速外设 Avalon总线简介 Avalon总线的特点（续） 7）支持动态地址对齐： Avalon总线可以处理具有不同数据宽度的外设间的数据传输，其自动地址对齐功能将自动解决数据宽度不匹配的问题。 8）开放性： Avalon总线规范是一个开放的标准，用户可以在未经授权的情况下使用Avalon总线接口自定义外设。 Avalon总线简介 Avalon总线架构 VS 传统总线架构 Avalon总线简介 Avalon总线架构 VS 传统总线架构 Avalon交换架构支持多种系统体系结构：单主机/多主机系统 Avalon交换架构支持用户设计的片外处理器和外设 Avalon交换架构支持数据总线复用、等待周期产生、外设地址对齐以及高级交换式总线传输 Avalon总线简介 Avalon总线的应用 Avalon总线在SOPC Builder中添加外设后会自动生成，并且会随着外设的添加和删减而自动调整，最终的Avalon总线结构是针对外设配置而生成的一个最佳结构 对于只使用已经定制好的符合Avalon总线规范的外设构建系统的用户，不需要了解Avalon总线规范的细节； 对于设计外设的用户，开发的外设必须符合Avalon总线规范，否则设计的外设无法集成到系统中。 Avalon总线简介 Avalon总线的应用 AlTERA公司提供了Avalon的接口规范，供设计者开发自己的外设和更好地使用外设。Avalon接口规范给出了主从外设间的端口连接关系，通信时序关系，所支持的传输方式。 应用Avalon总线，设计者不需要了解Avalon交换结构的实现细节，只需要掌握Avalon同外设相连接的接口规范。 Avalon总线相关基本概念 Avalon外设 Avalon信号 主端口和从端口 传输 主从端口对 周期 Avalon总线相关基本概念 Avalon外设 Avalon信号 主端口和从端口 传输 主从端口对 周期 Avalon总线相关基本概念 Avalon外设 Avalon外设是Avalon存储器映射外设的简称 Avalon外设包括存储器、处理器、UART、PIO、定时器和总线桥、用户自定义Avalon外设等。 Avalon总线相关基本概念 Avalon外设 主外设： 从外设： Avalon总线相关基本概念 Avalon外设 Avalon外设通过Avalon交换架构进行数据传输 Avalon总线相关基本概念 Avalon外设 Avalon信号 主端口和从端口 传输 主从端口对 周期 Avalon总线相关基本概念 Avalon信号 Avalon接口定义了一组信号类型：片选、读使能、写使能、地址、数据等。 Avalon信号用于描述主、从外设基于地址的读写接口。 Avalon总线相关基本概念 Avalon信号 Avalon信号的可配置特性是Avalon接口与传统