一种基于AXI协议的总线通信方法及装置与流程

一种基于axi协议的总线通信方法及装置
技术领域
1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于axi协议的总线通信方法及装置。


背景技术：

2.总线技术用于不同设备之间的相互通信，常搭配总线桥接电路使用。但面对多协议转换的情况时，需要采用多个总线桥接电路，导致功耗和成本增加。
3.总线桥接电路在通信过程中，以pcie协议与ahb协议的转换为例。总线桥接电路从pcie协议数据流中将数据接入到桥接电路，先将数据缓存，然后按照协议转换规则，将数据转换成ahb数据流输出。这种方式用来传输数据传输过程稳定，数据传输准确率高，但在面对多种协议相互转换的情况时，需要添加多个总线桥接电路，导致电路复杂，功耗增加。
4.为了实现多协议转换通信，采用多个并行桥接电路，利用多个主设备将访问请求发送到多路选择器，再由多路选择器选择桥接电路对协议数据流进行传输。这种方式可以同时对多种协议进行转换，但在不添加桥接电路的基础上，转换方向只能为单向。在进行读访问时，需要等待从设备返回读数据才进行下一次操作，导致转换电路的转换效率低。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种基于axi协议的总线通信方法及装置，以解决总线桥接电路在进行协议转换通信时，转换效率低的问题。
6.本技术提供了一种基于axi协议的总线通信装置，应用于主设备与从设备之间的相互通信，包括：第一多路选择器、第一总线互联模块、存储控制模块、第二多路选择器和第二总线互联模块。
7.所述第一多路选择器、所述第一总线互联模块、所述存储控制模块、所述第二多路选择器和所述第二总线互联模块均设有输入端口和输出端口。
8.所述第一总线互联模块和所述第二总线互联模块均设有数据分配器、仲裁器和寄存器。
9.所述主设备的输出端口与第一多路选择器的输入端口连接。所述第一多路选择器的输出端口与第一总线互联模块的输入端口连接。所述第一总线互联模块的输出端口与所述存储控制模块的输入端口连接。所述存储控制模块的输出端与所述第二总线互联模块的输入端口。所述第二总线互联模块的输出端口与第二多路选择器的输入端口连接；所述第二多路选择器的输出端口与从设备的输入端口连接。
10.所述第一总线互联模块被配置为：识别访问请求，获取所述访问请求指向的目标数据，将所述目标数据存入第一数据缓存队列。
11.对所述第一数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至接收单元。
12.所述存储控制模块被配置为：接收所述目标数据，将所述目标数据存储至预取空间。
13.所述第二总线互联模块被配置为：从所述预取空间中获得所述目标数据，将所述目标数据存入第二数据缓存队列。
14.对所述第二数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至输出端口。
15.可选的，所述访问请求包括：访问目标的地址信息和数据信息。
16.所述访问目标的地址信息用于确定主从设备的选择，所述访问目标的数据信息为本次访问所要传递的内容。
17.可选的，所述第一多路选择器被配置为：识别目标信号的端口选择指令，锁定所述访问请求对应的所述第一总线互联模块的输入端口。
18.所述第一多路选择器设有多个输入端口用于数据并行输入，并且根据所述目标信号携带的端口选择指令，将所述目标信号通过输出端口输出值所述第一总线互联模块的输入端口。有利于多数据访问、多数据输出的并行处理，提升了数据交换效率。所述目标信号进入所述第一总线互联模块进行数据信息获取、数据信息备份与继续传输的操作。
19.可选的，在进行识别访问请求，获取所述访问请求指向的目标数据，将所述目标数据存入第一数据缓存队列的操作时，所述第一总线互联模块，被进一步配置为：
20.根据访问请求信号，获取所述访问请求对应的从设备的地址信息和从设备编号。
21.根据所述从设备的地址信息，获取来自从设备的数据信息。
22.将所述从设备的地址信息和数据信息存入第一数据缓存队列。
23.将所述从设备编号储存到寄存器中。
24.所述第一总线互联模块对所述访问请求的数据进行获取，并将所述访问请求的地址信息和数据信息存入缓存队列以供调用。同时，对缓存队列的缓存单元进行非空判定，将非空缓存单元的数据传输至存储控制单元。
25.可选的，在进行对所述第一数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至接收单元的操作时，所述第一总线互联模块，被进一步配置为：
26.为仲裁器配置仲裁模式。
27.对所述第一数据缓存队列中的非空单元进行仲裁，判定所述目标数据的传输优先级。
28.根据所述目标数据的传输优先级，将所述目标数据传输至接收单元。
29.通过判定所述目标数据的传输优先级限定数据传输的先后顺序，保证数据交换的正常进行，同时可以结合所述数据的重要程度和仲裁模式，为所述目标数据设置合适的权重。
30.可选的，所述为仲裁器配置仲裁模式，其仲裁模式包括：固定优先级模式和轮循调度模式。
31.对所述目标数据进行仲裁判定后，所述目标数据被传输至储存控制模块的预取空间，等待访问或继续传输的指令。
32.可选的，在进行接收所述目标数据，将所述目标数据存储至预取空间的操作时，所述存储控制模块，被进一步配置为：
33.设置预取空间。
34.按照所述目标数据的传输优先级，对所述目标数据的地址进行偏移操作，将所述
目标数据的地址信息及所述目标数据依次存储至预取空间。
35.所述预取空间为多个缓存单元，若检测到本次目标数据的访问地址与上一次访问的目标数据地址连续，且存储所述目标数据地址的预取空间非空，则直接传输本次目标数据。若不连续，则为本次目标数据设置axi突发长度，将其地址送入第二总线互联模块，再次仲裁判定传输优先级，等待传输。
36.可选的，在进行从所述预取空间中获得所述目标数据，将所述目标数据存入第二缓存队列的操作时，所述第二总线互联模块，被进一步配置为：
37.检测所述预取空间中的目标数据的地址信息。
38.由所述目标数据的地址信息，获取所述地址信息对应的目标数据。
39.将所述目标数据的地址信息和所述目标数据存入第二数据缓存队列。
40.所述第二总线互联模块对所述第二数据缓存队列中的数据进行仲裁判定，同时经所述第二多路选择器选择目标数据的输出端口。
41.可选的，所述第二多路选择器被配置为：从所述第二数据缓存队列中获取所述目标数据并将所述目标数据传输至数据输出端口。
42.本技术还提供了一种基于axi协议的总线通信方法，应用于如权利要求1至9中任一项所述的总线通信装置，其特征在于，包括：
43.接收所述主设备向从设备发送访问请求；
44.识别所述访问请求，获取所述访问请求指向的目标数据，将所述目标数据存入第一数据缓存队列；
45.对所述第一数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至接收单元；
46.接收所述目标数据，将所述目标数据存储至预取空间；
47.从所述预取空间中获得所述目标数据，将所述目标数据存入第二数据缓存队列；
48.对所述第二数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至输出端口。
49.本技术提供了一种基于axi协议的总线通信方法装置，通过所述第一多路选择器、第二多路选择器、第一总线互联模块、第二总线互联模块之间的端口互联，实现主从设备之间的双向通信。通过在所述存储模块内设置预取空间，为多数据并行读取提供了数据交换空间，通过设置仲裁器，配置仲裁模式保证了数据的有序传输，提高了数据传输效率。
附图说明
50.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为基于axi协议的总线通信装置配置方法示意图；
52.图2为基于axi协议的总线通信装置结构连接示意图；
53.图3为第一总线互联模块配置方法示意图；
54.图4为仲裁流程示意图；
55.图5为第二总线互联模块配置方法示意图。
具体实施方式
56.下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的系统和方法的示例。
57.本技术提供了一种基于axi总线的通信装置，应用于主设备与从设备之间的相互通信，下面结合图1和图2对所述通信装置进行说明。所述装置包括：第一多路选择器、第一总线互联模块、存储控制模块、第二多路选择器和第二总线互联模块。
58.所述第一多路选择器、所述第一总线互联模块、所述存储控制模块、所述第二多路选择器和所述第二总线互联模块均设有输入端口和输出端口。
59.所述第一多路选择器和所述第二多路选择器上均设有若干个输入端口和输出端口，所述输入端口和输出端口在数据交换的过程中可根据数据传输方向自由切换。多个输入端口可以实现多数据流的并行输入，同时所述第一多路选择器或所述第二多路选择器根据端口识别指令将数据传输到所述第一总线互联模块和所述第二总线互联模块的输入端口。
60.所述第一总线互联模块和所述第二总线互联模块均设有数据分配器、仲裁器和寄存器。
61.所述数据分配器检测到访问请求的有效地址信息，从所述地址信息中获得发出访问请求的从设备或主设备信息，并从所述从设备或主设备中获取地址信息对应的数据信息。同时将地址信息和数据信息对应的储存在数据缓存队列中。
62.所述仲裁器用于对数据缓存队列中的缓存单元进行非空判断，结合仲裁规则对非空的缓存单元内的数据进行有序传输。所述寄存器用于存储当前访问请求访问的主设备或者从设备的编号信息。
63.所述主设备的输出端口与第一多路选择器的输入端口连接。所述第一多路选择器的输出端口与第一总线互联模块的输入端口连接。所述第一总线互联模块的输出端口与所述存储控制模块的输入端口连接。所述存储控制模块的输出端与所述第二总线互联模块的输入端口连接。所述第二多路选择器的输出端口与从设备的输入端口连接。
64.通过上述连接方式，形成可双向通信的数据交换总线结构。所述输入端口与所述输出端口之间均通过访问请求附带的端口选择指令确认，数据传输顺序由仲裁规则进行判断，实现了数据之间的高效率有序交换。
65.所述第一总线互联模块被配置为：识别访问请求，获取所述访问请求指向的目标数据，将所述目标数据存入第一数据缓存队列。
66.所述访问请求包括访问目标的地址信息和数据信息。所述访问请求经所述第一多路选择器，被指定到预选的所述第一总线互联模块的输入端口。所述第一总线互联模块的数据分配器识别所述访问请求，并检测对应的地址信息，从所述地址信息访问主设备或从设备保存的地址信息对应的数据信息。同时将地址信息与数据信息储存到数据缓存队列中。
67.对所述第一数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至接收单元。
68.所述第一数据缓存队列采用先进先出队列结构，结合仲裁器内设的仲裁规则对所述第一数据缓存队列中的缓存单元进行非空判断，在先进先出队列的特性基础上进一步对数据传输的顺序进行规范处理，保证数据的有序传输。
69.所述存储控制模块被配置为：接收所述目标数据，将所述目标数据存储至预取空间。
70.所述存储控制模块内置预取空间，所述预取空间也用于存储目标数据。在进行写访问请求处理时，所述存储控制模块直接将目标数据的地址信息进行偏移置于预取空间等待所述第二总线互联模块访问或直接送入所述第二总线互联模块进行下一步传输。
71.在进行读访问时，所处存储控制模块优先判断当前读访问请求的地址信息与上一次读访问请求的地址信息是否连续，若连续则直接送入所述第二总线互联模块进行传输。若不连续则进行地址便宜置于预取空间等待所述第二总线互联模块访问。
72.所述第二总线互联模块被配置为：从所述预取空间中获得所述目标数据，将所述目标数据存入第二数据缓存队列。
73.所述第二纵向互联模块通过访问所述预取空间内的地址信息获取对应的目标数据，并将所述地址信息和目标数据存入第二数据缓存队列等待传输。
74.对所述第二数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至输出端口。
75.所述第二数据缓存队列中的仲裁规则与所述第一数据缓存队列中的仲裁规则保持一致以确保数据的正确传输，同时也是对于目标数据传输的顺序进行校验，保证数据传输的准确率。
76.可选的，在向设备发送访问请求后，所述第一多路选择器被配置为：识别目标信号的端口选择指令，锁定所述访问请求对应的所述第一总线互联模块的输入端口。
77.所述访问请求被输入至所述第一总线互联模块后，所述第一总线互联模块根据所述访问请求获取数据并进行数据传输，下面结合图3对所述第一总线互联模块的运行方式进行详细说明：
78.根据访问请求信号，获取所述访问请求对应的从设备的地址信息和从设备编号。
79.所述第一总线互联模块识别所述访问请求信号中的地址信息，进而识别对应的从设备并获取目标数据，所述从设备编号用于访问数据和数据一致性校验。
80.根据所述从设备的地址信息，获取来自从设备的数据信息。
81.所述地址信息为保存所述数据信息的存储单元的地址。
82.将所述从设备的地址信息和数据信息存入第一数据缓存队列。
83.将所述从设备的地址信息与数据信息对应成一组保存至所述第一数据缓存队列，便于输送至储存控制模块，也便于储存控制模块利用地址信息调用所述地址信息对应的数据信息。
84.将所述从设备编号储存到寄存器中。
85.将目标数据缓存至所述第一数据缓存队列后，需要对所述第一数据缓存队列中的数据进行有序传输，下面结合图4对所述第一总线互联模块的进一步运行方式进行详细说明：
86.为仲裁器配置仲裁模式。
87.所述仲裁模式用于为所述第一数据缓存队列中的数据制定传输优先级，使数据有序传输，所述数据可添加权重以适应仲裁模式，达到重要的数据先传输的目的。
88.对所述第一数据缓存队列中的非空单元进行仲裁，判定所述目标数据的传输优先级。
89.利用仲裁器先对所述第一数据缓存队列中的缓存单元进行非空判断，再根据仲裁模式对非空缓存单元内的数据进行排序，使数据按照优先级进行传输。
90.根据所述目标数据的传输优先级，将所述目标数据传输至接收单元。
91.所述接收单元为储存控制模块，所述储存控制模块用于在内置的预取空间内缓存多个目标数据。有利于主设备或从设备直接访问数据，结合仲裁规则对于数据传输优先级的排序，使得下一次数据访问时，不需要等待上一个数据已经结束访问的返回信号即可进行。
92.可选的，在进行接收所述目标数据，将所述目标数据存储至预取空间的操作时，所述存储控制模块，被进一步配置为：
93.设置预取空间。
94.所述预取空间用于保存目标数据的地址信息和目标数据本身，预取空间作为一个缓存空间有利于数据的同时访问，无需等待上一次数据传输的结果返回即可进行新的数据访问操作。同时在进行读访问时，所述预取空间内配置预取长度，可以将连续访问的地址信息与其对应的目标数据一起缓存以供连续读取，所述读访问的连续读取数据优先级为最高。
95.按照所述目标数据的传输优先级，对所述目标数据的地址进行偏移操作，将所述目标数据的地址信息及所述目标数据依次存储至预取空间。
96.在进行写访问请求处理时，所述存储控制模块直接将目标数据的地址信息进行偏移置于预取空间等待所述第二总线互联模块访问或直接送入所述第二总线互联模块进行下一步传输。
97.在进行读访问时，所处存储控制模块优先判断当前读访问请求的地址信息与上一次读访问请求的地址信息是否连续，若连续则直接送入所述第二总线互联模块进行传输。若不连续则进行地址偏移置于预取空间等待所述第二总线互联模块访问。
98.下面结合图5对所述第二总线互联模块的运行方式进行详细说明：
99.检测所述预取空间中的目标数据的地址信息。
100.由所述目标数据的地址信息，获取所述地址信息对应的目标数据。
101.将所述目标数据的地址信息和所述目标数据存入第二数据缓存对列。
102.所述第二总线互联模块先获取预取空间中的数据地址信息，所述数据地址信息与所述目标数据为一一对应的关系，因此所述第二总线互联模块可继续获取目标数据信息，并缓存至第二数据缓存队列，通过仲裁模式判断数据优先级，进行数据传输。
103.可选的，所述第二多路选择器被配置为：从所述第二数据缓存队列中获取所述目标数据并将所述目标数据传输至数据输出端口。
104.所述第二多路选择器同时访问多个预取空间内的目标数据，并按照目标数据的访问地址也就是端口选择指令将所述目标数据通过各个输出端口输出至指定主设备或从设备。同理，所述第一多路选择器与所述第二多路选择器具有相同功能。并且，所述主设备与
从设备均可主动发出读访问请求或写访问请求，所述第一多路选择器和所述第二多路选择器的功能也根据访问请求类型的变化自动切换。
105.本技术还提供了一种基于axi协议的总线通信方法，应用于如权利1至9中任一项所述的总线通信装置，其特征在于，包括：
106.接收所述主设备向从设备发送访问请求；
107.识别所述访问请求，获取所述访问请求指向的目标数据，将所述目标数据存入第一数据缓存队列；
108.对所述第一数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至接收单元；
109.接收所述目标数据，将所述目标数据存储至预取空间；
110.从所述预取空间中获得所述目标数据，将所述目标数据存入第二数据缓存队列；
111.对所述第二数据缓存队列中的目标数据进行仲裁判断，并将所述目标数据传输至输出端口。
112.为了进一步说明本技术的有益效果，以发送读访问请求为例对本技术提供的一种基于axi协议的总线通信方法及装置进行进一步说明。本实施例中第一多路选择器的输入端口数量为4个，输出端口的数量为2个，相应的第二多路选择器的输入端口为2个，输出端口为4个。所述端口选择指令为portsel信号。所述第一数据缓存队列和所述第二数据缓存队列均采用fifo队列。
113.首先，由主设备发送读访问请求，所述第一多路选择器根据所述读访问请求携带的portsel信号选择所述第一总线互联模块的输入端口。所述第一总线互联模块的数据分配器监测到读访问请求的地址信息后，根据所述地址信息识别其对应的从设备并获取从设备编号和目标数据。然后将所述地址信息和目标数据对应成组存入所述第一数据缓存队列，同时将所述从设备编号存至寄存器用于数据传输校验。
114.接着所述第一总线互联模块中的仲裁器对fifo队列的存储单元进行非空判断，进而对非空存储单元内的目标数据按照仲裁模式制定传输优先级，所述非空存储单元内的目标数据按照传输优先级进行有序传输。
115.所述目标数据有序传输至存储控制模块，所述存储控制模块内设有预取空间，仍按照地址信息与目标数据一一对应的原则将所述地址信息和目标数据缓存至预取空间。并且所述存储控制模块将所述预取空间内的数据进行地址偏移，所述地址偏移具体表现为将所述地址信息更换为axi地址。
116.所述第二总线互联模块检测到axi地址信息，同时获取所述axi地址信息对应的目标数据，并将所述axi地址信息与所述目标数据对应成组存入第二数据缓存队列，同时利用仲裁器进行数据传输优先级判断，经所述第二多路选择器输出至目标从设备。
117.本技术提供的一种基于axi协议的总线通信方法及装置，支持多数据同时访问，利用存储控制模块对访问数据进行缓存。利用第一多路选择器和第二多路选择器为数据选择输入端口或输出端口。利用第一总线互联模块和第二总线互联模块对数据传输顺序进行限定，同时根据寄存器内储存的从设备编号对目标数据进行校验保证了数据传输的有序性和准确性。结合存储控制模块中设置的预取空间与仲裁器内置的数据传输优先级判断规则省去了主设备在访问从设备时，需要等待访问数据结果回执再进行下一次访问的步骤，提升
了数据交换的效率。
118.本技术提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本技术总的构思下的几个示例，并不构成本技术保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本技术方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本技术的保护范围。