IC设计的特殊信号打拍方式及RR轮询调度

IC设计：特殊信号打拍方式    

1、AXI信号如何打拍

通常block的input和output信号存在时序问题时，我们通常采用寄存器打拍的方式，在两个block直接插入reg，从而解决时序问题。

但是很多信号比较特殊不能随意打拍，例如。AXI信号，握手信号等。此类信号有更高的要求。比如AXI总线中的slave_axi_awready表示写地址通道已经准备好，能够接受master写地址了。此类信号具有很高的时序要求，不能随意使用寄存器打拍，否则就会出现在slave端口已经将slave_axi_awready拉低，而在master端口存在延时认为awready为高而导致继续发waddr，从而导致waddr数据丢失。

Axi总线打拍模块通常会采用特殊设计的IP模块，将所有axi总线信号互联到axi打拍ip上，起到一个桥接的作用，能够解决时序问题。

2、mdio信号不允许打拍

还有一类信号是不允许打拍的，例如mdio信号。

Mdio协议是一种简单的低速接口协议，规定了master和slave共同驱动一根信号线，因此存在如下情况：在T0周期由master驱动，在下一个周期，即T1周期由slave驱动。因此mdio信号不允许打拍，设计上只能将相关的逻辑放置在管脚附件，从而减少走线延时。因为mdio是低速接口协议，时钟通常比较低，一般在100MHz以内，因此时序违例的情况也很少见。

调度设计:RR调度原理    

1、RR轮询调度？

RR轮询调度指的是在一次轮询响应请求中，每个请求信号都会获得响应。

如下所示：输入rr_req[3:0]为4个请求信号，输出rr_grant[3:0]为4请求信号对应的4个响应信号：1表示有请求or响应，信号为0表示无请求or响应。如表所示，第1次,所有请求均有效，首先响应低bit的请求，所以rr_grant[0]=1。第3次请求，请求rr_req[1]有效，但是在第2次中被响应（rr_grant[1]=1），因此此次不再响应，而是响应rr_req[2]，所以rr_grant[2]=1.

2、Verilog是如何实现RR轮询调度的？

在verilog实现中，仅仅采用简单的组合逻辑和寄存器就可以实现rr轮询调度，不需要状态机等设计。

基本原理是锁存上一次输出请求响应rr_grant[3:0]，并且生成相应的有效位rr_mask[3:0]，从(rr_valid[3:0]&rr_mask[3:0])  和  rr_valid[3:0]&(~rr_mask[3:0]) 选取不为0的作为获得rr_grant_tmp，rr_grant_tmp再经过组合逻辑并且取最低有效位。此处mask中1表示请求有效。

B列为请求信号rr_req[3:0]

C列pre_rr_result 为模块内部锁存的上一拍rr_grant[3:0]。

D列rr_mask为pre_rr_result经过组合逻辑得到的掩码，rr_mask= {pre_rr_result[2:0],pre_rr_result[3]}-1’b1

E列 ~rr_mask为pre_rr_result经过组合逻辑得到的掩码，rr_mask=~（ {pre_rr_result[2:0],pre_rr_result[3]}-1’b1）

F列：rr_grant_tmp为B&D or B&E，取其中不为0的

G列：rr_grant_tmp经过组合逻辑输出最低有效位：(~rr_grant_tmp+1’b1)&rr_grant_tmp

编辑：黄飞