axi3 和 axi4 总线的区别

1. burst_length 的变化

1. axi3 burst_length 为4bit, 支持最大AxLEN为16
2. axi4 burst_length 扩展为8bit，支持最大AxLEN为256
   • 只有INCR传输支持超过16长度的burst,wrap和fixed最大burst还是16
   • exclusive access的burst length长度小于16

2. axi4 增加了2个4bit的 qos命令信号

• qos 简单介绍
  • awqos
  • arqos
  • 信号范围从0x0-0xf,值越大表示优先级越高
  • qos默认值为0x0,表示未参与任何qos方案
  • 应用场景
    • 访问冲突：多个设备同时请求访问，qos可以确保高优先级的事务先处理
    • 延迟优势：优先通过高优先级事务，减少关键数据流的延迟
    • 带宽管理：可以为不同的事务分配不同的带宽
  • 优势
    • 提高系统响应速度
    • 优化资源分配
    • 提高系统灵活性

3. axi4新增Multiple region interfaces

• 可选信号，默认为0
• 标识逻辑区域，支持多从设备共享接口和动态地址映射
• 核心功能
  • 通过 REGION 信号 动态标识目标区域，允许 重叠的地址空间 被区分
    • ARADDR = 0x1000, ARREGION = 1 → 访问 区域1 的 0x1000
    • ARADDR = 0x1000, ARREGION = 2 → 访问 区域2 的 0x1000（实际物理地址可能不同）
  • 动态地址重映射
    • 虚拟化（同一逻辑地址映射到不同物理地址）
    • 安全域隔离（不同 REGION 对应不同的安全权限）

4. write interleaving

• axi4 去掉了WID信号，不再支持write interleaving
• 为什么？
  1. 写交织增加了设计的复杂性，尤其处理多个事务，需要额外的缓存逻辑来管理不同事务的顺序
  2. 去掉写交织可以减少缓存需求，降低了硬件的成本和功耗
  3. 实际的应用比较少，大多数情况下，主设备可以通过缓存数据并以连续的Burst发送
  4. 写交织在axi3中引入了许多约束，导致死锁问题
• 尽管axi4 不支持写交织，但任然支持乱序响应，这意味着写地址和数据是顺序的，但是响应可以乱序返回，在简化设计的同时保留了一定的灵活性

5. writer response

• axi4对 write response 的产生做了更加严格的限制
  1. axi3 必须等到wvalid和wready后才能把bvalid置高
  2. axi4 规定，必须等到awvalid,awready,wvalid,wready,wlast都为高，slave才可以拉高bvalid响应

6. user signals

• axi4 新增了user 信号，该信号为用户自定义信号

7. locked transactions

• axi4去掉了对locked transaction的支持，axlock从2bit 减少到1bit,仅支持exclusive访问
• 变化原因：lock access效率比较低，exclusive提供了更加灵活的访问机制
• exclusive access介绍
  • 用于实现原子操作，允许在特定内存位置上执行一系列操作，而这些操作不会被其它master干扰，它可以确保数据操作的原子性，同时也不会影响总线性
  • 过程
    1. exclusive read
       1. Master发送一个读exclusive操作
       2. Slvae需要记住该操作的，ARID 和ADDR
       3. 如果slave可以支持该访问，则响应EXOKY,表示独占成功
    2. Exclusive write
       1. 在随后的时间，该master对该地址进行exclusive 写操作
       2. AWID和RID必须一致
       3. 期间是否有其它设备访问过该地址？
       4. 成功返回EXOKY，否则返回OKAY表示独占写失败
  • 优势
    • 更高的效率
    • 更好的性能
    • 更加灵活
  • 应用场景
    • 在多核系统，独占访问可以确保对共享资源的原子操作
    • 原子更新操作，在对内存中的某个变量进行修改，读取，确保这些操作不会被其它设备干扰

axi3 和 axi4的连接

1. axi4没有wid信号，直接floating
2. axi4 slave的 axlock[0] = axlock[0]
3. axi4 slave的 axlen[7:4] = 4’h0
4. qos/user/region信号需要额外处理
5. axi4 master必须不支持write interleaving

axi3 和 axi4信号区别总结