[发明专利]用于Avalon总线向Crossbar总线的通讯转换桥设备及其通讯转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种讯转换桥设备及其转换方法，尤其涉及一种用于Avalon总线向Crossbar总线的通讯转换桥设备及其通讯转换方法。

背景技术

Avalon总线是Altera公司设计的用于SOPC（System On Programmable Chip，可编程片上系统）中，连接片上处理器和其他IP模块的一种简单的总线协议，规定了主部件和从部件之间进行连接的端口和通信的时序。

Avalon总线的主要设计目的是：简单性，提供一种非常易于理解的协议；优化总线逻辑的资源使用率，将逻辑装置保存在PLD（Programmable Logic Device，可编程逻辑器件）中；同步操作，将其它的逻辑装置很好地集成到同一PLD中，所有外设的接口与Avalon总线时钟同步，不需要复杂的握手/应答机制。这样就简化了Avalon总线的时序行为，而且便于集成高速外设。Avalon总线以及整个系统的性能可以采用标准的同步时序分析技术来评估，这样避免了复杂的时序。

Avalon接口规范是为可编程片上系统SOPC环境下外设的开发而设计的，总线设备分为主从设备，并各有其工作模式。为外设的设计者提供描述主外设和从外设中基于地址读/写接口的基础。Avalon采用了开关结构及从部件仲裁方式提供对主部件的同时互连，外部件与Avalon始终同步操作，使用非三态总线，主、从部件间多种带宽互连，支持数据流传输。Avalon同时对总线信号的定时、主从部件传输的信号作了定义，以便于不同IP核的集成。Altera大部分结构复杂的IP都采用此标准。

Avalon片上总线结构具有性能好、应用范围广和协议规范公开化等优点，使它成为众多IP开发商和SOC系统集成者广为采用的一种流行工业标准片上总线结构。

Avalon总线作为主端口，其接口信号为：

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其中alm_waitrequest为从设备返回的等待信号，alm_readdatavaild为从设备在进行流水线传输时返回的信号，alm_irq是从设备请求主设备中断时返回的信号，alm_endofpacket是在流传输模式下从设备发出的信号，alm_data是三态传输下的信号。

Avalon总线作为从端口，其接口信号为：

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Crossbar（即CrossPoint）被称为交叉开关矩阵或纵横式交换矩阵，它是业界公认的用于构建大容量系统的首选交换网络结构。总线交换、环形交换和共享内存交换结构都是某种程度上的共享带宽，而Crossbar结构的交换网完全突破了这种限制，在交换网络内部没有带宽的瓶颈，不会因为带宽资源不够而产生阻塞。Crossbar结构的交换网采用了一种矩阵结构实现了无阻塞交换。Crossbar交换网络在数据平面没有任何瓶颈。这正是因为Crossbar引入了交换矩阵这种新的交换方式，摒弃了共享带宽的交换方式，在数据交换方式上是一种革命性的变化。Crossbar交换网的扩展能力非常强，交换容量可以做的很大，基本不受硬件条件限制，目前单颗芯片交换容量在256G－700G之间，多颗芯片可以构建T级乃至几T容量的大型交换网络，足以满足当前和未来几年网络对交换容量的需求，并且随着硬件集成技术的进步，单颗Crossbar芯片支持的容量会更大。

每一条输入线路与每个输出线路都有一个交叉点。在交叉点处由一个半导体开关连接输入线路与输出线路。当来自某个接口的输入线路需要交换到另一个接口的输出点时，在CPU或交换矩阵控制器的控制下，将交叉点的开关连接，数据就发送到另一个接口。

Crossbar总线作为从端口，其接口信号为：