FPGA工程师研发之路——探究总线技术

简介：
本文章详细介绍了作者作为一名FPGA工程师，在职业生涯中对各种总线技术的研究与应用经验，旨在为同行业者提供有价值的参考和启示。 在FPGA设计过程中，总线扮演着连接不同模块与器件的关键角色，尤其是在系统包含多个复杂模块且每个模块内部需要大量寄存器或存储块配置及读取的情况下。本段落重点探讨了如何选择合适的总线以满足研发需求，并特别介绍了AVALON-MM作为解决此类问题的有效方案。 由ALTERA公司提出的AVALON-MM总线主要用于内存映射的连接，是一种同步总线设计，提供了写地址、写数据、写使能以及读取数据等基本信号。该总线支持8至1024位的数据传输宽度，在32位模式下利用字节有效信号来指定有效的字节数，并且适用于突发操作以提高效率。 AVALON-MM特别适合需要标准接口连接的模块间通信，方便地与NIOSII等片上系统集成。然而对于大量数据点对点传输的应用场景，使用同步并行总线如AVALON-STREAMING可能更为合适，该类总线通过VALID信号指示有效数据。 除了ALTERA公司的AVALON系列之外，ARM公司推出的AMBA（高级微控制器总线架构）也是一项广泛应用的标准。它包括AHB、ASB和APB三种类型，在现代系统设计中被广泛采用的主要是高速设备使用的AHB以及低速外设应用的APB。其中AHB支持非固定周期及多种突发模式，而APB则具有固定的时钟周期特性，适合于低功耗与通信速度较低的应用场景。 综上所述，FPGA工程师在选择总线方案时需根据具体系统需求来决定最佳选项：AVALON-MM适用于内存映射和相对简单的数据交互场合；AMBA家族中的AHB及APB则为不同性能要求的设备提供了灵活的选择。标准化接口不仅简化了设计流程，还促进了代码移植与团队协作效率，从而提升了整体的设计质量和可维护性。