阿瓦隆

Avalon匯流排規範

Avalon匯流排是一種相對簡單的匯流排結構，主要用於連接片內處理器與外設，以構成可編程單晶元上系統（SOPC）。它描述了主從構件間的埠連接關係，以及構件間通信的時序關係。

Avalon匯流排的主要設計目標是：

● 簡單性——提供一套容易學習、易於理解的協議

● 匯流排邏輯資源使用的優化——減少對可編程邏輯器件（PLD）中邏輯單元（LE）的佔用

● 同步操作——這種方式能夠與片上的用戶自定義邏輯更好地集成，避免了複雜的時序分析問題

Avalon匯流排擁有多種傳輸模式，以適應不同外設的要求。Avalon匯流排的基本傳輸模式是在一個主外設和一個從外設之間進行單位元組、半字或字（8、16或32位）的傳輸。當一次傳輸結束后，不論新的傳輸過程是否還是在同樣的外設之間進行，Avalon匯流排總是可以在下一個時鐘周期立即開始另一次傳輸。Avalon匯流排還支持一些高級傳輸模式和特性，例如支持需要延遲操作的外設、支持需要流傳輸操作的外設以及支持多個匯流排主設備併發訪問。Avalon匯流排支持多個匯流排主外設，允許單個匯流排事務中在外設之間傳輸多個數據單元。這一多主設備結構為構建SOPC系統提供了極大的靈活性，並且能適應高帶寬的外設。例如，一個主外設可以進行直接存儲器訪問（DMA）傳輸，從外設到存儲器傳輸數據時不需要處理器干預。

Avalon主從外設之間的交互是構建在從埠仲裁技術上的：當多個主外設同時要求訪問同一個從埠時，從埠仲裁決定哪一個主外設取得訪問權。從埠仲裁具有以下兩個優點：

● 仲裁的細節被封裝在Avalon匯流排內部。因而，主從外設的介面是一致的，與匯流排上的主從外設的數量無關。每個主外設到匯流排的介面都與匯流排上是否還有其他主外設無關

● 多個主外設只要不是在同一匯流排周期訪問同一個從埠，便可同時執行多個匯流排傳輸

Avalon匯流排是為SOPC環境而設計的，互連邏輯由PLD內部的邏輯單元構成。Avalon匯流排具有以下基本特點：

● 所有外設的介面與Avalon匯流排時鐘同步，不需要複雜的握手/應答機制。這樣就簡化了Avalon匯流排的時序行為，而且便於集成高速外設。Avalon匯流排以及整個系統的性能可以採用標準的同步時序分析技術來評估

● 所有的信號都是高電平或低電平有效，便於信號在匯流排中高速傳輸。在Avalon匯流排中，由數據選擇器（而不是三態緩衝器）決定哪個信號驅動哪個外設。因此外設即使在未被選中時也不需要將輸出置為高阻態

● 為了方便外設的設計，地址、數據和控制信號使用分離的、專用的埠。外設不需要識別地址匯流排周期和數據匯流排周期，也不需要在未被選中時使輸出無效。分離的地址、數據和控制通道還簡化了與片上用戶自定義邏輯的連接

AValon匯流排還包括許多其他特性和約定，用以支持SOPC Builder軟體自動生成系統、匯流排和外設，包括：

● 最大4GB的地址空間——存儲器和外設可以映像到32位地址空間中的任意位置

● 內置地址解碼——Avalon匯流排自動產生所有外設的片選信號，極大地簡化了基於Avalon匯流排的外設的設計工作

● 多主設備匯流排結構——Avalon匯流排上可以包含多個主外設，並自動生成仲裁邏輯

● 採用嚮導幫助用戶配置系統——SOPC Builder提供圖形化的嚮導幫助用戶進行匯流排配置（添加外設、指定主/從關係、定義地址映像等）。Avalon匯流排結構將根據用戶在嚮導中輸入的參數自動生成

● 動態地址對齊——如果參與傳輸的雙方匯流排寬度不一致，Avalon匯流排自動處理數據傳輸的細節，使得不同數據匯流排寬度的外設能夠方便地連接。