未来计算机总线结构,阿瓦隆（计算机总线结构）_百度百科

阿瓦隆

(计算机总线结构)

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Avalon总线是一种相对简单的总线结构，主要用于连接片内处理器与外设，以构成可编程单芯片上系统(SOPC)。它描述了主从构件间的端口连接关系，以及构件间通信的时序关系。

中文名

阿瓦隆

外文名

Avalon意    义

总线结构

应用领域

计算机

Avalon总线是一种相对简单的总线结构，主要用于连接片内处理器与外设，以构成可编程单芯片上系统(SOPC)。它描述了主从构件间的端口连接关系，以及构件间通信的时序关系。

Avalon总线的主要设计目标是：

● 简单性——提供一套容易学习、易于理解的协议

● 总线逻辑资源使用的优化——减少对可编程逻辑器件(PLD)中逻辑单元(LE)的占用

● 同步操作——这种方式能够与片上的用户自定义逻辑更好地集成，避免了复杂的时序分析问题

Avalon总线拥有多种传输模式，以适应不同外设的要求。Avalon总线的基本传输模式是在一个主外设和一个从外设之间进行单字节、半字或字(8、16或32位)的传输。当一次传输结束后，不论新的传输过程是否还是在同样的外设之间进行，Avalon总线总是可以在下一个时钟周期立即开始另一次传输。Avalon总线还支持一些高级传输模式和特性，例如支持需要延迟操作的外设、支持需要流传输操作的外设以及支持多个总线主设备并发访问。Avalon总线支持多个总线主外设，允许单个总线事务中在外设之间传输多个数据单元。这一多主设备结构为构建SOPC系统提供了极大的灵活性，并且能适应高带宽的外设。例如，一个主外设可以进行直接存储器访问(DMA)传输，从外设到存储器传输数据时不需要处理器干预。

Avalon主从外设之间的交互是构建在从端口仲裁技术上的：当多个主外设同时要求访问同一个从端口时，从端口仲裁决定哪一个主外设取得访问权。从端口仲裁具有以下两个优点：

● 仲裁的细节被封装在Avalon总线内部。因而，主从外设的接口是一致的，与总线上的主从外设的数量无关。每个主外设到总线的接口都与总线上是否还有其他主外设无关

● 多个主外设只要不是在同一总线周期访问同一个从端口，便可同时执行多个总线传输

Avalon总线是为SOPC环境而设计的，互连逻辑由PLD内部的逻辑单元构成。Avalon总线具有以下基本特点：

● 所有外设的接口与Avalon总线时钟同步，不需要复杂的握手/应答机制。这样就简化了Avalon总线的时序行为，而且便于集成高速外设。Avalon总线以及整个系统的性能可以采用标准的同步时序分析技术来评估

● 所有的信号都是高电平或低电平有效，便于信号在总线中高速传输。在Avalon总线中，由数据选择器(而不是三态缓冲器)决定哪个信号驱动哪个外设。因此外设即使在未被选中时也不需要将输出置为高阻态

● 为了方便外设的设计，地址、数据和控制信号使用分离的、专用的端口。外设不需要识别地址总线周期和数据总线周期，也不需要在未被选中时使输出无效。分离的地址、数据和控制通道还简化了与片上用户自定义逻辑的连接

AValon总线还包括许多其他特性和约定，用以支持SOPC Builder软件自动生成系统、总线和外设，包括：

● 最大4GB的地址空间——存储器和外设可以映像到32位地址空间中的任意位置

● 内置地址译码——Avalon总线自动产生所有外设的片选信号，极大地简化了基于Avalon总线的外设的设计工作

● 多主设备总线结构——Avalon总线上可以包含多个主外设，并自动生成仲裁逻辑

● 采用向导帮助用户配置系统——SOPC Builder提供图形化的向导帮助用户进行总线配置(添加外设、指定主/从关系、定义地址映像等)。Avalon总线结构将根据用户在向导中输入的参数自动生成

● 动态地址对齐——如果参与传输的双方总线宽度不一致，Avalon总线自动处理数据传输的细节，使得不同数据总线宽度的外设能够方便地连接。