microblaze是怎么通过把数据通过axi总线给到ip的

User: microblaze是怎么通过把数据通过axi总线给到ip的
Kimi: MicroBlaze 把数据“送”给 IP 并不是靠一根信号线，而是靠“AXI 总线协议”在地址空间上完成一次标准读写。只要 IP 核在 Vivado 里被挂到同一根 AXI 总线（通常是 AXI4-Lite 或 AXI4），MicroBlaze 就把 IP 当成一段 RAM：写数据就是一次 AXI 写事务，读数据就是一次 AXI 读事务。下面把全过程拆开说明。

1. 地址映射
   在 Block Design 里，Vivado 会自动给每个 AXI 从设（包括你自定义的 IP）分配一段地址。
   例如 IP 的基地址是 0x44A0_0000，偏移 0x0～0xFFF。
   只要 C 程序里用指针访问这段地址，硬件就会自动翻译成 AXI 事务。

2. 写数据流程（MicroBlaze → IP）

   1. C 代码里写 *(volatile u32 *)0x44A00000 = 0x12345678;
   2. MicroBlaze 的数据外设接口 M_AXI_DP 在总线上发起一次 AXI4-Lite 写事务：
      – 写地址通道：给出 0x44A00000 和写控制信号 AWVALID；
      – 写数据通道：给出 0x12345678 和 WVALID；
      – IP 收到地址和数据后回 AWREADY/WREADY，并在写响应通道回 BVALID，完成握手。
   3. IP 内部逻辑检测到 WVALID && WREADY，就把数据锁存到寄存器或 FIFO，完成“收到数据”。

3. 读数据流程（IP → MicroBlaze）

   1. C 代码里 u32 val = *(volatile u32 *)0x44A00004;
   2. M_AXI_DP 发起一次 AXI4-Lite 读事务：
      – 读地址通道：给出 0x44A00004 和 ARVALID；
      – IP 回 ARREADY，并把读数据放到读数据通道 RDATA，同时拉高 RVALID；
   3. MicroBlaze 收到 RVALID && RREADY 后把数据返回给 CPU 寄存器，完成读操作。

4. 如果数据量很大，可以用 AXI4-FIFO 或 AXI-DMA 做“流式”通道：
   – 把 IP 做成 AXI-Stream 从接口，MicroBlaze 通过 AXI-DMA 配置源地址/长度，启动后 DMA 会把内存块自动拆成连续 AXI-Stream 数据包推给 IP；
   – 反之，IP 产生的数据先进入 AXI-Stream FIFO，DMA 再搬回 DDR，MicroBlaze 只需查询中断或轮询寄存器即可 。

5. 自己写 IP 时，只要用 Vivado 的“Create AXI Peripheral”模板，把
   – 总线接口选成 AXI4-Lite（寄存器控制）或 AXI-Stream（数据流），
   – 在 slv_reg0/1/2… 里做逻辑，就能直接享受上述读写流程 。

一句话总结：
MicroBlaze 把 IP 当内存，读写寄存器就是一次 AXI 事务；大数据就用 DMA+AXI-Stream，把内存块变成连续数据流自动送进 IP。
User: 硬件怎么把读写变成axi事务？
Kimi: MicroBlaze 核里并没有“先产生一条抽象指令、再翻译成 AXI 包”这一步——
“把读写变成 AXI 事务”这件事，在硬件上就是一次 AXI 主端口（M_AXI_DP）的时序握手本身。
下面把“CPU 核 → 总线接口 → 外设”这一路拆开，让你看到“硬件到底在哪一拍把读写变成了 AXI 信号”。

---

1. CPU 内核看到的只是“外部总线”
   MicroBlaze 的 LSU（load/store 单元）在执行
   lw r5, 0x44A0_0004(r0)
   时，地址 0x44A0_0004 落在“外设”区域（由 Vivado 里 C_ADDR_SIZE/C_DATA_SIZE 决定）。
   LSU 把“地址 + 字节使能 + 写数据（如果是 store）”送到内核与总线之间的 LMB/AXI 桥（官方叫 IPIF，Interface Protocol Interface）。

2. IPIF 把“CPU 本地总线时序”直接映射成 AXI 通道
   MicroBlaze 本地总线协议非常简单：
   – 单地址相位
   – 单数据相位
   – 无突发（burst=1）
   – 无缓存/无乱序

   IPIF 里有一个状态机，同一时钟周期就把这些信号转成 AXI 通道：

   CPU 本地                AXI 主端口
   ————————————————————————————————————
   addr = 0x44A0_0004  →  ARADDR
   size = 4 B          →  ARSIZE = 2'b010
   read_req            →  ARVALID
   ……等待从机回 ARREADY 后 →  RREADY
   收到 RVALID         ←  RDATA
   

   写操作同理，只是多了 AWADDR/WDATA/WSTRB 和 B 通道握手。
   注意：这里没有任何“封包”或“协议处理器”——状态机就是并行的寄存器+组合逻辑，一拍一拍地把 CPU 本地握手映射成 AXI 握手。

3. AXI 交叉开关（Interconnect）只做路由
   Vivado 生成的 AXI Interconnect 根据 ARADDR/AWADDR 的高位把事务路由到对应从机，并做：
   – 单主到多从的解码
   – 时钟域/数据宽度转换（可选）
   – 打拍寄存（可选）
   但它不会修改协议本身，只是把 ARVALID/ARREADY 等信号继续往下游传递。

4. 从机（你的 IP）收到的是什么？
   就是标准的 AXI 信号线：
   input wire s_axi_arvalid,
output wire s_axi_arready,
input wire [31:0] s_axi_araddr,
   …
   你在 IP 里写一个 always 块：

   always @(posedge aclk) beginif (s_axi_arvalid & s_axi_arready) begincase (araddr[7:0])8'h00 : rdata <= reg0;8'h04 : rdata <= reg1;endcaseend
   end
   

   就完成了“CPU 读寄存器”。

---

一句话总结
“硬件把读写变成 AXI 事务”并不是额外加了一层协议转换芯片，而是——
MicroBlaze 内核的 LSU 一旦访问外设地址，在紧挨着内核的 IPIF 状态机里，同一时钟周期就把 CPU 本地总线请求直接映射成 AXI 通道握手信号；后续所有模块（Interconnect、IP）都只是在这条 AXI 信号链路上继续握手而已。