【总线】AXI第九课时：介绍AXI响应信号 (Response Signaling)：RRESP和 BRESP

大家好,欢迎来到今天的总线学习时间!如果你对电子设计、特别是FPGA和SoC设计感兴趣，那你绝对不能错过我们今天的主角——AXI4总线。作为ARM公司AMBA总线家族中的佼佼者，AXI4以其高性能和高度可扩展性，成为了现代电子系统中不可或缺的通信桥梁。

上课时我们讲了AXI的 "原子访问" ：独占访问（Exclusive Access）和锁定访问（Locked Access），本章节讲解AXI响应信号 (Response Signaling)：RRESP和 BRESP，理解这一章节，有助于设计和调试基于AXI协议的系统，确保系统能够正确地响应和处理各种事务状态。

这里会有一系列的课程，和大家分享AMBA总线家族，欢迎大家一起学习，收藏点赞。

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9.1 关于响应信号 (About Response Signaling)

AXI协议允许对读写事务进行响应信号的传递。对于读事务，从设备会将响应信息与读数据一起传递；对于写事务，响应信息则通过写响应通道来传递。

AXI协议定义了以下响应类型：

OKAY：正常访问成功，或者独占访问失败。
EXOKAY：独占访问成功。
SLVERR：从设备错误。
DECERR：解码错误。

表9-1 RRESP[1:0] 和 BRESP[1:0] 编码 (Table 7-1 RRESP[1:0] and BRESP[1:0] encoding）

对于写事务，整个突发传输期间只给出一个响应，而不是每个数据传输都给出响应。在读事务中，从设备可以在突发传输中的不同传输上给出不同的响应。例如，在16次读传输的突发中，从设备可能对15次传输返回OKAY响应，而对一次传输返回SLVERR响应。

协议规定即使报告了错误，也必须执行所要求数量的数据传输。例如，如果从设备在请求8次传输的读操作中遇到错误，那么它必须执行8次数据传输，每次都带有错误响应。如果从设备给出了单个错误响应，突发传输的其余部分不会取消。

这种协议对能够发出多个未完成地址的主设备施加了限制，这些主设备还必须支持精确的错误信号传递。这样的主设备必须能够在早期传输已经出错的情况下，处理后续传输。

9.2 响应类型 (Response Types)

本节描述了AXI协议中的四种响应类型：

• Normal access success
• Exclusive access
• Slave error
• Decode error.

9.2.1 正常访问成功 (Normal Access Success)

OKAY响应表示：

正常访问的成功。
独占访问的失败。
对于不支持独占访问的从设备进行的独占访问。

OKAY是大多数事务的响应。

9.2.2 独占访问 (Exclusive Access)

EXOKAY响应表示独占访问的成功。第八章 "原子访问" 描述了这种响应。

9.2.3 从设备错误 (Slave Error)

SLVERR响应表示事务未能成功完成。从设备错误条件的例子包括：

FIFO/缓冲区溢出或下溢。
尝试的传输大小不受支持。
尝试向只读位置进行写访问。
从设备中的超时条件。
尝试访问不存在寄存器的地址。
尝试访问已禁用或已关闭功能的地址。

为了简化系统的监控和调试，建议仅在出现错误条件时使用错误响应，而不是用于信号正常、预期的事件。

9.2.4 解码错误 (Decode Error)

在没有完全解码的地址映射系统中，可能存在没有从设备响应事务的地址。在这种情况下，互联组件必须提供合适的错误响应，以标记访问为非法，并防止系统因尝试访问不存在的从设备而锁定。

当互联组件无法成功解码从设备访问时，它实际上将访问路由到默认从设备，并且默认从设备返回DECERR响应。实现选项是让默认从设备还记录解码错误的详细信息，以便稍后确定错误的发生方式。通过这种方式，默认从设备可以大大简化调试过程。

AXI协议要求即使出现错误条件，也必须完成事务的所有数据传输。因此，任何给出DECERR响应的组件都必须满足此要求。

请注意，以上翻译是根据您提供的PDF文件内容进行的。如果需要进一步的整合或详细解释，请告知。

总结

响应信号的作用：在AXI协议中，响应信号用于指示一个事务是否成功完成，或者在执行过程中遇到了什么类型的错误。这对于确保数据的一致性和系统的稳定性至关重要。
响应类型：AXI定义了四种基本的响应类型：
- OKAY：表示事务正常完成。如果事务是独占访问但失败了，也会返回OKAY。
- EXOKAY：表示独占访问事务成功完成。独占访问是一种特殊的事务类型，其中总线不会被其他事务抢占。
- SLVERR（Slave Error）：表示从设备在接收到事务后，由于某些原因（如FIFO溢出、不支持的传输大小等）无法完成该事务。
- DECERR（Decode Error）：通常由互联组件发出，表示没有找到与事务地址匹配的从设备。
响应信号的编码：响应信号通过RRESP[1:0]和BRESP[1:0]来编码。这些信号是2位宽的，每种响应类型对应一个特定的编码组合。
事务的完成：即使在报告错误的情况下，AXI协议也要求完成事务所需的所有数据传输。这意味着，即使从设备返回了错误响应，它也必须完成整个突发传输。
多主设备系统中的响应：在多主设备系统中，主设备可能同时发出多个事务。AXI协议要求这些主设备能够处理早期事务的错误响应，同时已经开始后续事务。
错误处理：系统设计者需要根据返回的响应类型进行相应的错误处理。例如，对于SLVERR，可能需要重试事务或报告错误；对于DECERR，则可能需要检查地址映射或从设备的配置。
响应信号的设计意图：响应信号的设计旨在提供足够的信息，以便系统能够优雅地处理错误情况，同时确保事务的顺序性和数据的完整性。