在现代电子设备设计中,常常需要ARM处理器与FPGA交互来实现一些特定的功能,比如可编程逻辑控制,数据处理等。这时需要用到某个通信接口来实现他们之间的互相传输数据。通常情况下,使用的最常见接口是AXI协议。AXI英文全称是Advanced eXtensible Interface,即高级可扩展接口。它定义了一套流通的数据接口的规范,致力于提高数据传输的效率和可靠性。
从概念上来讲,AXI总线是一个基于点对点通信的标准接口,可提供高吞吐量、低延迟和高可靠性的通信方案,也就是说在芯片之间使用 AXI 协议间接实现芯片级通信。
在ARM处理器与FPGA交互方面,ARM CPU主要通过总线接口与其他设备通信。在使用AXI协议时,ARM CPU需要提供一组AXI总线接口,比如AXI4总线接口。其中的主要接口包括:
1) AXI4 Lite:是一个简化的AXI4接口,用于规范更简单的控制数据访问。主要用于可编程逻辑中的寄存器控制和状态查询等低带宽、低功耗应用。
2)AXI4:是一个全功能的AXI接口,支持高带宽、低延迟、高吞吐量数据传输。它支持单一总线/跨时钟域操作、读写请求、数据读写返回、和多通道/master。用于有较高带宽需求的应用。
在使用AXI协议时,FPGA需要提供AXI接口从而与ARM CPU进行通信。在这里,我们可以使用Xilinx公司提供的一系列AXI总线控制器IP,从而使AXI协议与FPGA接口连接。常见的AXI总线控制器有:
1)AXI Memory-Mapped to PCI Express:用于提供AXI到PCIe的协议转换,并可配置为Endpoint或Root Port;
2)AXI Memory Mapped to IP:用于提供IP到主处理器的连接功能,可配置为Master或Slave;
3)AXI Stream to Video Out:用于将AXI/Data转换为视频输出信号。
综上所述,AXI协议作为一种通用的、高效的总线接口协议,在ARM处理器与FPGA之间建立了一条高速道路,在数据传输的效率和可靠性方面都有着明显的优势。同时,在具体实现中,选用适当的接口控制器也对建立稳定、高效、可维护的互联方案起到关键作用。