avalon总线框架

avalon总线框架

Avalon 总线的设计目的在于：

■ 简便：提供了简单易学的协议；

■ 优化总线逻辑的资源利用：节约了可编程器件（PLD）内部的逻辑单元（LE）；

■ 同步操作：将PLD 上的其他用户逻辑很好的集成在一起，从而避免了复杂的时序分析；

功 能 简 介

Avalon 也包括很多的功能和约定来支持SOPC Builder 软件自动产生的系统﹑总线和外设：

Avalon 总线结构的自动产生是由用户在向导界面的输入来决定的。动态总线容量－Avalon 总线自动处理数据位宽不匹配的外设间传送数据的细节，便于在多种不同宽度的设备间接口。

系统模块

Avalon 总线模块

图1. Altera PLD 上集成用户逻辑的系统模块

Avalon 总线模块是任何一个系统模块的“脊梁”。它是SOPC 设计中外设通信的主要路径。Avalon 总线模块是所有的控制、数据、地址信号及控制逻辑的总和，是其将外设连接起来并构成了系统模块。Avalon总线模块实现了可配置的总线结构，其可以为设计者外设之间的相互连接而改变。Avalon 总线模块是由SOPC Builder 自动产生的，所以设计师并不用亲自将总线和外设连接起来。Avalon总线模块基本上不会作为分离的单元而单独使用，因为系统设计者总是利用SOPC Builder 将处理器和其他Avalon 外设自动地集成于一个系统模块之中。设计者对Avalon 总线的注意力通常限于与用户Avalon外设相连接地具体的端口上。

图2 .Avalon 总线模块框图－范例系统

Avalon 总线模块为连接到总线的Avalon 外设提供了以下的服务：

■ 地址译码——地址译码逻辑为每一个外设提供片选信号。这样，单独的外设不需要对地址线译码以产生片选信号，从而简化了外设的设计。

■ 动态总线宽度——动态总线宽度隐藏了窄带宽外设与较宽的Avalon 总线（或者Avalon 总线与更高带宽的外设）相接口的细节问题。举例来说，一个32 位的主设备从一个16 位的存储器中读数据的时候，动态总线宽度可以自动的对16 位的存储器进行两次读操作，从而传输32 位的数据。这便减少了主设备的逻辑及软件的复杂程度，因为主设备不需要关心外设的物理特性。

■ 中断优先级（Interrupt-Priority）分配——当一个或者多个从外设产生中断的时候，Avalon 总线模块根据相应的中断请求号（IRQ）来判定中断请求。

■ 延迟传输（Latent Transfer）能力——在主、从设备之间进行带有延迟传输的逻辑包含于Avalon总线模块的内部。

Avalon 外设

系统模块内部外设

如果SOPC Builder 在外设库中找到了一个外设，或者设计者指定了一个用户外设的设计文件，SOPC　Builder 将自动的将此外设与Avalon 总线模块相连接。这种外设是指系统模块之内的外设，也就是被认为是系统模块的一个部分。与Avalon 总线相连接的地址、数据及控制端口是向用户隐藏的。外设中任何附加的非Avalon 端口将作为系统模块的端口显示于外。这些端口可能与物理管脚直接相连或者可能与片上的其他模块相连。

系统模块外部外设

Avalon 总线外设也可以存在于系统模块之外。设计者选择将模块置于系统模块之外可

能有以下几个原因：

■ 外设在物理上位于PLD 器件之外

■ 外设需要某些粘连逻辑（glue logic）使其与Avalon 总线信号连接

■ 在系统模块产生的时候，外设的设计还没有完成

在这些情况下，相应的Avalon 总线模块信号作为系统模块的端口现于外部（及指定的外设）。

主端口（Master Port）

主端口是主外设上用于开启Avalon 总线传输的一系列端口的集合。主端口于Avalon 总线模块直接相连。实际上，一个主外设可能有一个或多个主端口及一个从端口。这些主端口及从端口的相互依赖关系是由对外设进行设计时决定的。但是，这些主、从端口上的单独的总线传输应该总是遵循本文所述。

本文中所提及的所有主设备传输都是指单独的主端口的Avalon 总线传输。

从端口（Slave Port）

从端口是指在位于某一外设上的，从另一外设主端口接受Avalon 总线传输的一系列端口的集合。从端口也直接与Avalon 总线模块相连接。主外设也可以有一个从端口，通过这个从端口可以使其接受Avalon 总线上其他主设备的传输。本文所提及的所有从设备传输都是指单独的从端口的Avalon 总线传输。

主-从端口对（Master-Slave Pair）

“主－从端口对”是指通过Avalon 总线模块相连接的一个主端口和一个从端口构成的组合。从结构上讲，这些主、从端口与Avalon 总线模块上的相应端口相连接。主端口的控制及数据信号可以有效的通过Avalon 总线模块与从端口相互作用。主、从端口之间的连接（这就构成了主-从端口对）是在SOPC　Builder 中所确定的。

Avalon 总线及外设的配置可以利用基于向导的SOPC Builder 图形用户接口（GUI）来完成。通过这个GUI，用户可以设定不同的参数和开关，然后据此产生系统的PTF 文件。PTF 文件是一个文本化的文件，它定义了：

■ 定义Avalon 总线模块结构、功能的参数

■ 定义每个外设定义结构、功能的参数

■ 每个外设的主、从角色

■ 外设端口（如读使能、写使能、写数据等）

■ 通往多主端口的从端口的仲裁机制

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