阿瓦隆

Avalon總線規範

Avalon總線是一種相對簡單的總線結構，主要用於連接片內處理器與外設，以構成可編程單芯片上系統（SOPC）。它描述了主從構件間的端口連接關係，以及構件間通信的時序關係。

Avalon總線的主要設計目標是：

● 簡單性——提供一套容易學習、易於理解的協議

● 總線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户自定義邏輯更好地集成，避免了複雜的時序分析問題

Avalon總線擁有多種傳輸模式，以適應不同外設的要求。Avalon總線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字節、半字或字（8、16或32位）的傳輸。當一次傳輸結束後，不論新的傳輸過程是否還是在同樣的外設之間進行，Avalon總線總是可以在下一個時鐘週期立即開始另一次傳輸。Avalon總線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總線主設備併發訪問。Avalon總線支持多個總線主外設，允許單個總線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端口仲裁技術上的：當多個主外設同時要求訪問同一個從端口時，從端口仲裁決定哪一個主外設取得訪問權。從端口仲裁具有以下兩個優點：

● 仲裁的細節被封裝在Avalon總線內部。因而，主從外設的接口是一致的，與總線上的主從外設的數量無關。每個主外設到總線的接口都與總線上是否還有其他主外設無關

● 多個主外設只要不是在同一總線週期訪問同一個從端口，便可同時執行多個總線傳輸

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

● 所有外設的接口與Avalon總線時鐘同步，不需要複雜的握手/應答機制。這樣就簡化了Avalon總線的時序行為，而且便於集成高速外設。Avalon總線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，便於信號在總線中高速傳輸。在Avalon總線中，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、專用的端口。外設不需要識別地址總線週期和數據總線週期，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户自定義邏輯的連接

AValon總線還包括許多其他特性和約定，用以支持SOPC Builder軟件自動生成系統、總線和外設，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

● 內置地址譯碼——Avalon總線自動產生所有外設的片選信號，極大地簡化了基於Avalon總線的外設的設計工作

● 多主設備總線結構——Avalon總線上可以包含多個主外設，並自動生成仲裁邏輯

● 採用嚮導幫助用户配置系統——SOPC Builder提供圖形化的嚮導幫助用户進行總線配置（添加外設、指定主/從關係、定義地址映像等）。Avalon總線結構將根據用户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總線寬度不一致，Avalon總線自動處理數據傳輸的細節，使得不同數據總線寬度的外設能夠方便地連接。