AXIS接口教程 - 技术栈

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前言

AXI-Stream (AXIS) 总线是 Xilinx 公司的高级可扩展接口 (AXI) 协议家族中的一种协议，专门用于数据流的传输。它是基于 AXI4 协议简化的版本，设计用于高效传输数据流，常见于高速数据流处理应用，例如视频处理、通信系统和信号处理等。

一、AXI-Stream 的特点

简化的信号线：AXIS 去掉了地址信号和控制信号，只保留了数据和有效信号，这样可以减少线路和复杂性。
无握手机制 ：与传统的 AXI 总线不同，AXIS 没有明确的握手机制。数据流通过 TVALID 和 TREADY 信号的配合来进行传输控制。
宽度可变：AXIS 支持不同位宽的数据传输，可以是 8 位、16 位、32 位或 64 位等，具体取决于系统的设计需求。
支持多通道：AXIS 可以支持多通道数据传输（TVLAST 和 TKEEP 信号），特别适用于视频和图像数据流，其中每个通道可能代表一个像素或一个颜色通道。
数据流传输：AXIS 设计用于传输连续的数据流，无需地址空间，可以更高效地处理连续数据的传输，如视频帧、音频流、网络数据包等。

二、AXI-Stream 的主要信号

TVALID (Transmit Valid)：发送端有效信号，当数据有效时，TVALID 被拉高。
TREADY (Transmit Ready)：接收端准备好信号，当接收端准备好接收数据时，TREADY 被拉高。
TDATA (Transmit Data)：传输的数据位线，包含实际的数据内容。
TSTRB (Transmit Strobe)：字节选通信号，指示哪些字节是有效的（通常用于部分字节有效的情况）。
TLAST：指示数据流的结束，用于标识一个数据包或帧的结束。
TID 和 TDEST：用于多路传输时标识数据流的 ID 和目标。
TUSER：用户定义信号，可以携带用户自定义的控制信息。

三、编写建议

在设计 AXIS 音视频接口时，如果数据传输的宽度固定且全字节有效，可以忽略 TSTRB 和 TKEEP 信号。TLAST 信号用于标识每行数据的结束，而 TUSER 信号可以作为帧标志或携带其他附加信息，需确保其解码与使用的一致性。为了简化读时序控制，建议使用 First-Word Fall-Through (FWFT) 模式的 FIFO 作为缓存空间。这不仅减少了读取延迟，还使得数据读取更加直观和高效。确保 FIFO 深度满足设计需求，以避免数据溢出或饥饿现象。

什么时候从FIFO中读数据？

javascript 复制代码

assign rd_en  =  M_AXIS_TVALID && M_AXIS_TREADY;

什么时候产生TLAST?

使用计数器，当计数器到达行数据量 - 2 且M_AXIS_TVALID && M_AXIS_TREADY时，即可产生TLAST，当M_AXIS_TVALID && M_AXIS_TREADY握手完成时即可拉低TLAST

java 复制代码

always@(posedge M_AXIS_ACLK)
  if(!M_AXIS_ARESETN)
        M_AXIS_TLAST <= 'd0;
  else if(M_AXIS_TVALID && M_AXIS_TREADY)
            if(cnt == h_num - 2)
                M_AXIS_TLAST <= 'd1;
            else 
                M_AXIS_TLAST <= 'd0;
  else 
        M_AXIS_TLAST <= M_AXIS_TLAST;

什么时候拉低TUSER?

当一帧的第一次握手即可拉低TUSER，即：

javascript 复制代码

 M_AXIS_TVALID && M_AXIS_TREADY;