20201225 SpinalHDL中实现简单握手（Stream类部分用法梳理）

最新推荐文章于 2025-03-12 12:01:57 发布

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本文介绍了SpinalHDL的lib中Stream类，它继承自Bundle类，包含valid、ready、payload三个信号，可构成简单握手接口。文中阐述了Stream的方向定义、实现简单握手时序的方法，还探讨了valid赋值条件不止握手成功以及payload经组合逻辑传递时的处理方式，强调阅读源码的重要性。

一、Stream类简介

SpinalHDL的lib中提供了一个Stream类，这个类继承自SpinalHDL的Bundle类，支持Master/Slave，携带数据，因此主要包括三个信号：valid、ready、payload。
这三个信号可以构成最简单的握手接口，满足大部分情况下的module间交互。接下来介绍其中的一些方法，与Verilog中写简单握手的方法一一对应。

1.1 Stream的方向定义

  val io = new Bundle{
   
   
    val data_in  = slave Stream(UInt(8 bits))
    val data_out = master Stream(UInt(8 bits))
  }

上图为一个流水级寄存器的io信号示例，data_in为模块输入，则对于简单握手协议来说本模块是接收数据的slave，因此data_in作为一个Stream类包含的三个信号及其方向分别为：valid（in）、ready（out)、payload（in）。
反之，data_out为模块输出，其包含的三个信号及其方向分别为：valid（out）、ready（in)、payload（out）。

1.2 Stream实现简单握手时序

在这里插入图片描述
一个典型的简单握手时序如图所示，上级的valid与payload同时产生，直至下级ready拉高，实现上级valid与下级ready同时为高时握手成功。valid只有在握手成功的下一拍才允许拉低，若握手失败，则valid需保持为高。
在这里插入图片描述

在SpinalHDL的document中，给出了上述的几种连接方式。那么在SpinalHDL中，data_in和data_out应如何连接才能实现上图的握手时序呢？
由于要实现寄存器打拍的效果，那么必须选择latency为1的连接方式。①和③两种latency为0的连接方式显然不能满足。其中x << y或y >> x就相当于是使用Verilog中的assign赋值语句。
而②可以实现打拍的连接方式，并且自动完成了本级valid、payload的时序逻辑赋值和ready的组合逻辑赋值。<-<看似一个赋值保留字，其实是Stream的一个方法：

/*Connect that to this. The valid/payload/ready path are cut by an register stage */
/* Connect that to this. The valid/payload path are cut by an register stage */
  def <-<(that: Stream[T]): Stream