NIOS II与存储类外设连接时的问题
- 一篇博文：CPU与flash连接时地址线如何连接
- 问题：为何16Bits数据线，却连了地址线0
- 释疑：奇妙的Avalon总线
- 补充：Avalon总线概述
1、一篇博文：CPU与flash连接时地址线如何连接
文中介绍的是，32位CPU内每个地址对应的一个字节，当访问32Bits的flash时没有问题，地址一一对应。那么当访问16Bits或者8Bits的外设时呢？
16Bits外设时：CPU地址线A1连接外设的A0，CPU地址线A0悬空；
8Bits外设时：CPU地址线A2连接外设的A0，CPU地址线A0、A1悬空。
简单说这是因为外设的一个地址对应的不是一个字节，而是相应的数据线位数。这就需要有一层Memory Controller，其实现的功能以16Bits外设说明:
当工程师编程访问(意味着CPU地址)地址0的int32数据时，Memory Controller就进行两次读或写，先是外设地址0(CPU地址0)的16Bits数据，然后外设地址1（CPU地址2）的16Bits数据，组合后提供给使用者。当工程师编程访问地址4的int32数据时，就是外设地址2、3的数据组合。当工程师编程访问地址2的int16数据时，就是外设地址1的数据。
在看《嵌入式C文章精华》时遇到了此问题，学习此文后感觉茅塞顿开。
2、问题：为何16Bits数据线，却连了地址线0
在接手的一个FPGA的开发项目中使用了512K的SRAM，数据线16位，地址线18位。
电路设计中全部地址线都连了，包括A0。Verilog模块作为Memory Controller，并没有做相应处理。
为什么还能跑的正常呢？
难道是将错就错而变对？（这个常见，有些设计故意把地址线顺序反过来，读写能对应起来就OK，防止被盗版）
由于NIOS II的软件程序中，访问的数据位数不是确定的，有8Bits、16Bits、32Bits，肯定会出错。
为什么能跑呢？
3、释疑：奇妙的Avalon总线
FPGA开发中verilog写的SRAM模块，经过Avalon总线与NIOS II CPU交互。那么Memory Controller的功能就是在Avalon总线中实现的。
查阅altera提供的技术文档：《Avalon Interface Specification》
可以找到如下表格：
当从接口数据位数为16Bits时，从侧的地址自动按照数据位数计算地址。
哈哈，那么关键点就是这里。疑惑迎刃而解。
4、补充：Avalon总线概述
详情可查阅上面提供的链接。
- Avalon Memory Mapped Interface (Avalon-MM)
- Avalon Conduit Interface：可连接FPGA引脚，也可以相互连接（当然输入对输出）
- Avalon Tri-State Conduit Interface (Avalon-TC) ：注意经过三态桥后，就以字节为单位编址了，如本文第1点所述，连接外设时A0或A0、A1就不能接了
- Avalon Streaming Interface (Avalon-ST)：适合大数据量直接传输
- Avalon Interrupt Interface：中断
- Avalon Clock Interface
- Avalon Reset Interface
一种常用的模式是NIOS II CPU作为Avalon-MM的主接口，verilog模块写的外设为从接口。在目录“*:\altera\10.1\nios2eds\components\altera_nios2\HAL\inc”下有<io.h><alt_types.h>等。其中<io.h>有如下宏定义：
1 #define __IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(BASE, REGNUM) \ 2 ((void *)(((alt_u8*)BASE) + ((REGNUM) * (SYSTEM_BUS_WIDTH/8)))) 3 #define IORD(BASE, REGNUM) \ 4 __builtin_ldwio (__IO_CALC_ADDRESS_NATIVE ((BASE), (REGNUM))) 5 #define IOWR(BASE, REGNUM, DATA) \ 6 __builtin_stwio (__IO_CALC_ADDRESS_NATIVE ((BASE), (REGNUM)), (DATA))
以上是静态地址对齐。操作的地址会直接给到verilog模块。
1 #define __IO_CALC_ADDRESS_DYNAMIC(BASE, OFFSET) ((void *)(((alt_u8*)BASE) + (OFFSET))) 2 #define IORD_32DIRECT(BASE, OFFSET) \ 3 __builtin_ldwio (__IO_CALC_ADDRESS_DYNAMIC ((BASE), (OFFSET))) 4 #define IORD_16DIRECT(BASE, OFFSET) \ 5 __builtin_ldhuio (__IO_CALC_ADDRESS_DYNAMIC ((BASE), (OFFSET))) 6 #define IORD_8DIRECT(BASE, OFFSET) \ 7 __builtin_ldbuio (__IO_CALC_ADDRESS_DYNAMIC ((BASE), (OFFSET))) 8 9 #define IOWR_32DIRECT(BASE, OFFSET, DATA) \ 10 __builtin_stwio (__IO_CALC_ADDRESS_DYNAMIC ((BASE), (OFFSET)), (DATA)) 11 #define IOWR_16DIRECT(BASE, OFFSET, DATA) \ 12 __builtin_sthio (__IO_CALC_ADDRESS_DYNAMIC ((BASE), (OFFSET)), (DATA)) 13 #define IOWR_8DIRECT(BASE, OFFSET, DATA) \ 14 __builtin_stbio (__IO_CALC_ADDRESS_DYNAMIC ((BASE), (OFFSET)), (DATA))
以上是动态地址对齐，此时的Avalon总线就是Memory Controller的合格完成者。
