详解AXI4-Stream接口（1）--什么是AXI4-Stream接口？

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分类专栏： FPGA接口与协议 文章标签： verilog axis axi4 stream axi4
于 2021-11-15 02:20:50 首次发布
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AXI4-Stream是Arm定义的接口协议，常用于高速流传输数据，如图像输入和高速AD。它不包含地址接口，简化了发送与接收过程。本文介绍了AXI4-Stream的信号接口，包括系统类、传输数据类的TVALID、TREADY、TDATA、TLAST等信号，以及握手机制和数据修饰类。

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目录

写在前面

1、什么是AXI4-Stream？

2、AXI4-Stream的信号描述

2.1、系统类

2.2、传输数据类

2.2.1、握手（handshake）

2.2.2、TLAST

2.2.3、TDATA

2.3、数据修饰类

2.4、传输修饰类

3、总结

写在前面

        随着对XILINX器件使用的深入，发现越来越多的IP都选配了AXI4的接口。这使得只要学会了AXI4总线的使用，基本上就能对XILINX IP的使用做到简单的上手。所以学会AXI4总线，对XILINX器件的调试设计有很大的帮助。

        AXI4-Stream协议是AXI4三个协议中最简单的一个部分，本着先易后难的理念，该系列先对AXI4-Stream协议及其使用做一个简单的介绍。

1、什么是AXI4-Stream？

        AXI 表示 Advanced eXtensible Interface（高级可扩展接口），它是由 Arm 定义的接口协议，包含在“高级微控制器总线架构 AMBA”标准中。

        AXI4 接口 (AMBA 4.0) 分 3 种类型：

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1、什么是AXI4-Stream？ AXI 表示 Advanced eXtensible Interface（高级可扩展接口），它是由 Arm 定义的接口协议，包含在“高级微控制器总线架构 AMBA”标准中。 AXI4 接口 (AMBA 4.0) 分 3 种类型： AXI4 (AXI4-Full)：用于满足高性能存储器映射需求。 AXI4-Lite：用于简单的低吞吐量存储器映射通信（例如，往来于状态寄存器的通信）。 AXI4-Stream：用于高速流传输数据。 ...
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Xilinx AXI-Stream（AXIS）接口是一种用于高速数据流传输的协议，其时序特性主要围绕握手信号 `TVALID` 和 `TREADY` 展开，确保数据在主机（Master）和从机（Slave）之间的正确传输。以下是 AXI-Stream 接口的关键时序特性说明： ### 1. 基本信号与时序关系 AXI-Stream 接口的核心信号包括： - `ACLK`：时钟信号，所有数据采样和变化都在时钟的上升沿进行。 - `ARESETn`：复位信号，低电平有效，用于初始化接口状态。 - `TVALID`：主机发出的数据有效信号，高电平时表示当前数据总线上的数据是有效的。 - `TREADY`：从机发出的接收准备信号，高电平时表示从机可以接收数据。 - `TDATA`：数据总线，用于传输数据。 - `TLAST`：数据流结束标志，高电平时表示当前数据是本次数据流的最后一个数据。 数据传输的时序基于 `TVALID` 和 `TREADY` 的握手机制。只有当两者同时为高电平时，数据才会被从机采样并处理。若 `TREADY` 为低，则主机需保持 `TVALID` 为高直到从机准备好。 ### 2. 数据传输时序示例 以下是一个典型的 AXI-Stream 数据传输时序描述： ```plaintext | ACLK | ARESETn | TVALID | TREADY | TDATA | TLAST | |------|---------|--------|--------|--------|-------| | ↑ | 1 | 0 | 0 | XX | 0 | | ↑ | 1 | 1 | 0 | D0 | 0 | | ↑ | 1 | 1 | 1 | D0 | 0 | | ↑ | 1 | 1 | 1 | D1 | 0 | | ↑ | 1 | 1 | 0 | D2 | 1 | | ↑ | 1 | 0 | 0 | XX | 0 | ``` 在上述时序中： - 当 `TVALID` 和 `TREADY` 同时为高时，数据 `D0` 被成功传输。 - 数据 `D1` 在下一个时钟周期继续传输。 - 最后一个数据 `D2` 伴随着 `TLAST` 拉高，表示数据流结束[^4]。 ### 3. 握手机制与时序约束 AXI-Stream 的握手机制确保了数据传输的可靠性和同步性。主机在发送数据前必须等待从机的 `TREADY` 信号变为高电平。这种机制允许从机根据自身处理能力控制数据流速率，从而避免数据丢失或溢出。 此外，AXI-Stream 不要求地址信息，因此省去了地址阶段的时序开销，使得接口更适合于高速数据流传输场景，如视频流、网络数据包处理等[^4]。 ### 4. TLAST 信号的作用 `TLAST` 信号用于指示当前数据是否为本次数据流的最后一个数据。它的变化与时钟同步，并在数据传输完成后拉高一个时钟周期。这一信号对于接收端判断数据流的完整性至关重要。例如，在 FIFO 或 DMA 传输中，`TLAST` 可用于触发中断或启动下一轮数据处理[^4]。 ### 5. 时序灵活性 AXI-Stream 接口支持任意长度的数据突发传输，没有固定的突发长度限制。这使得它非常适合于变长数据包的传输，如以太网帧、图像帧等。与 AXI4 和 AXI4-Lite 相比，AXI-Stream 无需地址阶段，简化了时序控制，提升了传输效率[^1]。 ---
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