ZYNQ学习之pl和ps接口

1、PL和PS的接口类型总共有两种：

（1）功能接口：AXI、EMIO、中断、DMA流控制、时钟调试接口。

（2）配置接口：PCAP、SEU、配置状态信号和Program/Done/Init信号。这些信号连接到PL内配置模块的固定逻辑上，给PS提供对PL的控制能力。

2、AXI总线：AXI （Advanced eXtensible Interface）本是由ARM公司提出的一种总线协议。用于PL和PS之间的通信。

总线：是一组传输通道，是各种逻辑器件构成的传输数据的通道，一般由由数据线、地址线、控制线等构成。

接口：是一种连接标准，又常常被称之为物理接口。

协议：就是传输数据的规则

（1）AXI总线：在ZYNQ中有支持三种AXI总线

AXI4：（For high-performance memory-mapped requirements.）主要面向高性能地址映射通信的需求，是面向地址映射的接口，允许最大256轮的数据突发传输；
AXI4-Lite：（For simple, low-throughput memory-mapped communication ）是一个轻量级的地址映射单次传输接口，占用很少的逻辑单元。
AXI4-Stream：（For high-speed streaming data.）面向高速流数据传输；去掉了地址项，允许无限制的数据突发传输规模。

（2）zynq的AXI接口共有9个，包括如下类型:

1)AXI_ACP接口：加速器一致性接口，用来管理DMA之类不带缓冲的AXI外设，PS端是Slave接口。

通过该接口PL端可以直接访问PS部分cache,故PL逻辑可以直接从cache中拿到CPU的计算结果，同时也可以进一步第一时间将计算的逻辑加速运算的结果送至CPU。

2）AXI_HP接口：高性能/带宽的AXI3.0标准接口，共有4个，PL模块作为主设备连接。。主要用于PL访问PS上的存储器（DDR和On-Chip RAM）。

AXI-HP接口主要是为了PL访问PS上的存储器（DDR和on-chip RAM）而设计的高速数据通路。AXI-HP端口分为两部分一部分直接和PL相连，另一部分连接到AXI interconnect。例如视频处理时，高清的图像有FPGA直接采集处理，然后通过AXI-HP接口将数据传输到DDR中，供APU完成进一步图像处理。

3）AXI_GP接口：通用AXI接口，共有4个，包括两个32位主设备接口和两个32位从设备接口。

（3）AXI协议

AXI总线协议的两端可以分为分为主（master）、从（slave）两端，他们之间一般需要通过一个AXI Interconnect相连接，作用是提供将一个或多个AXI主设备连接到一个或多个AXI从设备的一种交换机制。AXI Interconnect的主要作用是，当存在多个主机以及从机器时，AXIInterconnect负责将它们联系并管理起来。由于AXI支持乱序发送，乱序发送需要主机的ID信号支撑，而不同的主机发送的ID可能相同，而AXI Interconnect解决了这一问题，他会对不同主机的ID信号进行处理让ID变得唯一。

（4）AXI协议之握手协议

AXI4 所采用的是一种 READY，VALID 握手通信机制，简单来说主从双方进行数据通信前，有一个握手的过程。传输源产生 VLAID 信号来指明何时数据或控制信息有效。而目地源产生 READY 信号来指明已经准备好接受数据或控制信息。传输发生在 VALID和 READY 信号同时为高的时候。VALID 和 READY 信号的出现有三种关系。

1） VALID 先变高 READY 后变高

2） READY 先变高 VALID 后变高

3） VALID 和 READY 信号同时变高

3、 AXI4-Lite 详解

(1)先要自定义一个AXI-Lite的IP，新建工程之后，选择,菜单栏->Tools->Creat and Package IP。

（2）next - 选择Create AXI4 Peripheral，然后Next - 默认，选择Next - 这里接口类型选择Lite，选择Next - 选择Edit IP，点击Finish - 此后，Vivado会新建一个工程，专门编辑该IP，通过该工程，我们就可以看到Vivado为我们生成的AXI-Lite的操作源码。

（3）代码分析：