AMBA interconnector PL301(一)

HPM(High-Performance Matrix)是一个自生成的AMBA3 bus subsystem。

由一个AXI bus matrix，Frequency Conversion Components，Data Bus Width Conversion Components，

                                 Interface Protocol Conversion Components，Buffering Components组成。

 

一个HPM可以实现，SI/MI的个数配置；multi-layer AXI routing；32bit/64bit/128bit的互联；AHB-Lite/AXI/APB的bridge实现；

                                                   async/sync频率转换；各个clock domain的sync；register slice的自配置来提高最高工作频率；

                                                   QoS/Arbitration来实现各个master的轮流访问。

 

AMBA Designer是一个可配置的工具，来产生HPM的RTL，Testbench，Stimulus。

 

HPM的几个基本feature：Routing data width---native data width，AXI bus matrix的默认数据位宽。32bit/64bit/128bit。

                                  Routing address width---native address width，AXI bus matrix的默认地址位宽，

                                                                      必须大于等于slave中的最大地址线宽度。32bit/64bit。

                                  number of master interface;

                                  number of slave interface。

 

Slave interface的几个feature：1)Name，最多16个ASCII码组成，字母加数字。然后自动加上AXI/AHB/APB的信号前缀。

                                           2)ID width，针对AXI，表示ID信号的位宽。

                                           3)Decode register，在decode address 加入register slice，目的是分隔critical path，

                                                                        以增加latency为代价提高工作频率。

                                           4)Read acceptance capability，SI可以缓存的最大数目的read transaction，一般就是内部FIFO深度。

                                                                                        注意它与interface protocol相互制约，只能最小值，起作用。

                                           5)Write acceptance capability，SI可以缓存的最大数目的write transaction，一般就是内部FIFO深度。

                                                                                        注意它与interface protocol相互制约，只能最小值，起作用。 

                                           6)Arbitration scheme，在HPM内部的不同master的transaction调度算法，一般有两大类：

                                                                             fixed-priority style scheme;

                                                                             round-robin style scheme;

                                                                             用户可以直接通过AMBA designer生成，也可以SoC通过APB配置。

                                                                             HPM对read和write实现一个共享的arbiter，所以一个slave只能同时接受一个master的

                                                                             读写。

                                           7)Sparse connect，在HPM中每个SI都有自己的decoder，在SI和MI之间只是mapping关系时，可以定义一个

                                                                       Sparse connect来减少不必要的逻辑。

                                           8)Cyclic scheme，针对一个master发送transaction时，防止deadlock。具体方式：

                                                                      Single slave scheme：同一时刻，一个master只能发给一个slave transaction。

                                                                      Higher rank scheme：master可以连续的发送多个transaction给不同的slave，但是必须按

                                                                                                      higher rank的顺序来。即一个master一个transaction未结束时，再

                                                                                                      给一个higher rank的slave发送。

                                                                      Unique ID scheme：一个master的transaction都是Unique ID的，那么可以多发给N个

                                                                                                   slave。

                                                                      Hybrid scheme：一个master对于同一个slave，不论ID，transaction可以共发多个，

                                                                                             对于不同的slave，transaction ID必须unique。

                                                                      Single-slave-per-ID：最灵活的配置，同一ID的transaction必须去同一slave，其余

                                                                                                     transaction可以任意共发。

                                         9)Peripheral register slices：可配置的插入一到两个register slices到peripheral。位置由AMBA designer决定

                                                                                  一般一个靠近peripheral，一个靠近interconnect。register对于AXI每个channel都

                                                                                  是独立的，私有的。

                                       10)Clock domain crossing：Crossing type分为三种：downwards-sync scheme；upwards-sync scheme；

                                                                               re-sync scheme(async domain buffer)。

                                       11)Interface data width：可以配置为32bit/64bit/128bit；可以分为downsizer component；

                                                                               upsizer component。

                                       13)Interface address width：包含两个attributes：address width、address tie-off value。

                                                                                 这个width不能大于routing address width。

                                       12)Interface protocol conversion：包含AXI/AHB-Lite Master/AHB-Lite Slave。

 

Master interface的几个feature：大致与SI类似，除了以下几个：

                                  1)write issuing capability，表示MI接口中写操作的FIFO深度，如果小于SI中的write acceptance capability可能会影响

                                                                         性能。

                                  2)Address map，分为Address range和RemapRange。

                                                           MemLo/MemHi：用64bit表示；还有一组remap的参数。

                                                           RemapMove：针对remap的slave的remap使能。

                                 3)Interface protocol conversion，增加APB interface。

                                 4)Programmable QoS，只支持有一定acceptance capability的slave。当某一个MI上的outstanding

                                                        transaction达到一定的value，然后MI还可以接受由QoS指定的SI上的transaction。                         

 

在subsystem中，master连接到Slave Interface(SI)，slave连接到Master Interface(MI)。

3X4 的interconnector表示连接三个master，四个slave的bus system。

 

CDAS，cyclic dependency avoidance schemes。为了避免从master路由到slave的时候，由于多个trans的共发，而导致死锁的一些规则。

　　每一个ASIB都可以有不同的CDAS config，同一个cdas的config，针对read和write是相同的。

　　1. single slave，所有outstanding的read trans都必须到同一个destination。

　　　　　　　　　   所有的outstanding的write trans都必须到同一个destination。

　　　　　　　　　   如果asib端口收到了一个与当前的destination不同的trans，network会stall住trans，拉低ready，直到该笔trans通过cdas检查。

　　2.single slave per id，所有的outstanding的read trans，相同id的必须去同一个destination。　

　　　　　　　　　　　　  所有的outstanding的write trans，相同id的必须去同一个destination。

　　　　　　　　　　如果asid端口的trans id不匹配现在所有的outstanding id，pass cdas检查。

　　　　　　　　　　如果asid端口的trans id匹配当前的某一个outstanding id，destination 相同，pass cdas。否则fail cdas检查，stall该trans。

尽管amba有cdas的scheme rules，但是aw与w之间的order rules还是有可能造成cyclic dependency deadlock。这个需要在生成fabric的时候，由amba designer来检查。

 

fabric中的valid和ready，通过clock同步fifo的empty和full来产生，master和slave两端可以通过register slice来isolation timing。

　　但是ready和valid，由register delay一拍，fabric中就会缓存住该笔trans。

　　所以在ready由无效变有效之后，fabric内部向pipeline一样的向前传递trans。

 

matrix中的tidemark，应用在慢时钟域向快时钟域进行数据传输时，可以设置tidemark，FIFO首先缓存慢时钟域的数据到一定的数量，

之后才向快时钟域传输数据。

设置tidemark的好处是增加了快时钟域的带宽利用率，缺点是增加了处于慢时钟域的master的latency。