《NiosII硬件开发》PPT课件.ppt

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1、在NiosII系统中，担任系统互联任务的是Avalon－MM架构，AValonMM具有交换互联和从机仲裁的优点。与传统的系统总线相比，能够支持多个主设备同时进行操作。传统的多主设备系统中，由于采用总线的架构，多个主设备往往要竞争同一个总线，只有获得总线之后，才可以进行外设的访问。而在AvalonMM架构中，由于FPGA内部丰富的互联资源，各个主从设备之间实际实现了点到点的互联。多主设备可以同时进行操作，只要它们不在同一总线周期中访问同一从设备。而当不同主设备试图同时访问同一从设备时，在从设备端提供了仲

2、裁逻辑，来决定哪一个主设备可以优先获得访问。由于CPU的版本不同，在其上运行的乘法运算的效率是不同的。例如，NiosIIEconomic版本，实际上没有硬件乘法支持，需要使用GNUPro数学库来实现乘法运算，大约需要几百个时钟周期对于NiosIIStandard版本和Fast版本，它们都有硬件乘法支持，一般由芯片内的DSP模块实现，其乘法运算的效率分别为3个时钟周期和1个时钟周期。该表给出了NiosII的不同版本以及它们分别在不同FPGA芯片上实现的性能参考数据。如Fmax和DMIPS，这里，FMax

3、是基于在片内存储器上运行得到的结果，一般情况下，在比较两种硬件平台的性能时，使用DMIPS和Fmax的比值，数值越大性能越好。AvalonMM接口实现的是系统互连。系统外设分为主设备和从设备。不管是主设备，还是从设备，都只需要满足AvalonMM接口规范。对于用户而言，只需要关心要设计的主设备或从设备本身，而不需要关心其他任何的主设备或从设备的详细接口信息。SOPCBuilder工具将自动生成AvalonMM互联逻辑，支持系统中主从设备之间的任意操作。AvalonMM系统互连将自动处理：地址译码，数据

4、复用，从端仲裁，中断互联，地址对齐等系统互联的细节。在新版本7.1中，Avalon互联架构扩展成两种标准，一是Avalon存储器映射接口，以前被称为“Avalon交换架构”，现在称为Avalon－MM接口。另一种是Avalon流接口，称为AvalonST接口。AvalonST是单向的点对点的连接，专门为DSP处理而设计，适用于流向比较单一，结构比较清晰，但要求高带宽，低延时的场合。在7.1版本之后，用户可以在SOPC系统中自动实现这两种不同的接口。这是Avalon-MM结构图，AvalonMM不是三态

5、总线，而是基于数据选择器的交叉互联结构。它的优点是：特别适合在FPGA上实现，便于时序分析，避免了总线瓶颈，多个主设备可以同时访问不同从设备。当不同主设备试图同时访问同一从设备时，AvalonMM将自动在从设备端进行仲裁。一个完整的主从设备之间的数据传输，分为从主设备到Avalon互联架构的主传输，和由Avalon互联架构再到从设备的从传输两个部分组成。主设备，是能够启动传输的外设如果开发主设备，只需要了解与主端口、主传输相关的内容。用户在实现时，只需要使用足够的端口信号以支持他所需要的传输类型。例如

6、，对于主设备，waitrequest是主设备端口必须实现的信号。如果开发一个只读的主设备，就没有必要包括write和writedata等信号。从设备，是能够响应传输的外设如果开发从设备，只需要了解与从端口、从传输相关的内容同样在实现时，只需要使用它足够的端口信号以支持他所需要的传输类型。例如，如果从设备只需要支持基本传输，就没有必要包括burst，flowcontrol等信号。流接口实例，除了ready信号，所有信号都从源(source)传输到宿(sink)。最简单的例子是只包含data和valid信

7、号，data代表数据，valid代表数据有效。接口可以包含多个通道，其中channel用于指明数据传送的通道号。目前支持的两种互联规范AvalonMM适于主机向从机读写，AvalonST适于从块到块的数据传输，两者可以优势互补，建立各种系统架构。