总线协议AXI(名片 目录 AXI的诞生 AXI的性能 AXI的特点 AXI的应用 市场格局)

光学检测系统AXI

总线协议AXI

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AXI（Advanced eXtensible Interface）是一种总线协议，该协议是ARM公司提出的AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）3.0协议中最重要的部分，是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线。它的地址/控制和数据相位是分离的，支持不对齐的数据传输，同时在突发传输中，只需要首地址，同时分离的读写数据通道、并支持显著传输访问和乱序访问，并更加容易就行时序收敛。AXI 是AMBA 中一个新的高性能协议。AXI 技术丰富了现有的AMBA 标准内容，满足超高性能和复杂的片上系统（SoC）设计的需求。

目录

·AXI的诞生·AXI的性能·AXI的特点·AXI的应用·市场格局

AXI的诞生

随着SoC 设计复杂性的增加和CPU 处理能力的提升，总线结构会成为系统性能的瓶颈。在多处理器SoC 设计中，这种瓶颈现象更加明显。综合考虑成本、功耗和面积，SoC 设计中选用何种高效的总线结构是比较困难的，同时总线结构对系统所要求达到的性能又是非常重要的。

随着下一代高性能 SoC 设计的需要，比如多处理器核、多重存储器结构、DMA 控制器等，AMBA 需要新一代灵活性更强的总线结构，这就是AMBA 3.0 AXI 总线。AXI 是1999年发布的AMBA 2.0 的继承和提升，是ARM 公司与其他的芯片制造商包括高通、东芝和爱立信等公司共同研发的。新协议的发布，为新一代高性能SoC 的设计铺平了道路。

AXI的性能

AXI 能够使SoC 以更小的面积、更低的功耗，获得更加优异的性能。AXI 获得如此优异性能的一个主要原因，就是它的单向通道体系结构。单向通道体系结构使得片上的信息流只以单方向传输，减少了延时。

选择采用何种总线，我们要*估到底怎样的总线频率才能满足我们的需求，而同时不会消耗过多的功耗和片上面积。ARM一直致力于以最低的成本和功耗追求更高的性能。这一努力已经通过连续一代又一代处理器内核的发布得到了实现，每一代新的处理器内核都会引入新的流水线设计、新的指令集以及新的高速缓存结构。这促成了众多创新移动产品的诞生，并且推动了ARM架构向性能、功耗以及成本之间的完美平衡发展。

AXI总线是一种多通道传输总线，将地址、读数据、写数据、握手信号在不同的通道中发送，不同的访问之间顺序可以打乱，用BUSID来表示各个访问的归属。主设备在没有得到返回数据的情况下可发出多个读写操作。读回的数据顺序可以被打乱，同时还支持非对齐数据访问。

AXI总线还定义了在进出低功耗节电模式前后的握手协议。规定如何通知进入低功耗模式，何时关断时钟，何时开启时钟，如何退出低功耗模式。这使得所有IP在进行功耗控制的设计时，有据可依，容易集成在统一的系统中。AXI与上一代总线AHB的主要性能比较见表1。

AXI的特点

单向通道体系结构。信息流只以单方向传输，简化时钟域间的桥接，减少门数量。当信号经过复杂的片上系统时，减少延时。

支持多项数据交换。通过并行执行猝发操作，极大地提高了数据吞吐能力，可在更短的时间内完成任务，在满足高性能要求的同时，又减少了功耗。

独立的地址和数据通道。地址和数据通道分开，能对每一个通道进行单独优化，可以根据需要控制时序通道，将时钟频率提到最高，并将延时降到最低。

增强的灵活性。AXI技术拥有对称的主从接口，无论在点对点或在多层系统中，都能十分方便地使用AXI技术。

AXI的应用

SoC系统中总线的选择不仅要看其性能，还要看其应用范围，更加重要的是，是否有足够的IP核资源可供利用。为了加速基于AXI总线的应用设计，ARM最新发布了面向片内总线AXI的3种IP内核。分别为：二级缓存控制电路L220、输出AXI标准总线的工具PL300以及同步DRAM控制电路PL340。3种产品的供货将加快AXI的普及步伐。3种产品均为可逻辑合成的软核，支持ARM1156T2F-S、ARM1176JZF-S与MPCore三种CPU内核。

这些预先检验的AXI系统元件将协助研发者迅速针对内建ARM11系列处理器的SoC开发出高集成度的产品。AXI系统元件提供一条具备高效率的传输管道，从处理器连接快速缓存、存储控制器及外部存储器。上述优势使ARM11系列处理器即使搭配速度较慢的内存，也可以发挥出相当高的性能。由于CPU与芯片外部存储器之间的通信已成为主要的性能瓶颈，因此设计人员将会视该项技术为极具价值的方案。

二级缓存控制电路L220是面向ARM内核中首款支持二级缓存的电路。二级缓存除可用于个人电脑微处理器等一般用途外，还支持MIPS微处理器等。使用此次二级缓存控制电路、同时配备256kB的二级缓存时，MPEG-4的解码处理所需的时间只相当于没有配备二级缓存时的一半。另外，256kB二级缓存的面积采用台湾TSMC的130nm设计规格、为6mm2，成本大约为0.41美元（约合人民币3.4元）。L220支持ARM的电源电压与工作频率控制技术“IEM”，可有效控制二级缓存的电源电压等。

PL300是一种可以生成具有任意数量主从设备的总线的工具。传送速度在平均每层166MHz工作频率下为1.3GB/秒。使用XML记述主从设备等的设定，就会生成相应总线的设计数据。同步DRAM控制电路PL340配备16位×64位宽的DDR接口。今后将支持DDR2与奇偶校验。L220、PL300与PL340均已开始提供使用授权。只需在签合同时支付授权费用，之后的生产中不必每枚芯片交纳授权费用。

市场格局

目前市场上的应用产品基本都是基于 AMBA 2 AHB，基于AXI 和ARM11 的应用产品还比较少，但是AXI 的广泛应用只是一个时间的问题。AXI 片上总线的推出，把SoC 的设计推向了一个新的台阶，设计者可以更加方便快速的设计出高性能SoC。

光学检测系统AXI

AXI（Automated X-Ray Inspection），自动X射线检测，光学检测系统的一种。

AXI测试技术

AXI是近几年才兴起的一种新型测试技术。当组装好的线路板（PCBA）沿导轨进入机器内部后，位于线路板上方有一X-Ray发射管，其发射的X射线穿过线路板后被置于下方的探测器（一般为摄象机）接受，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅，因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比，照射在焊点上的X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图像，使得对焊点的分析变得相当直观，故简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。

AXI技术已从以往的2D检验法发展到目前的3D检验法。前者为透射X射线检验法，对于单面板上的元件焊点可产生清晰的视像，但对于目前广泛使用的双面贴装线路板，效果就会很差，会使两面焊点的视像重叠而极难分辨。而3D检验法采用分层技术，即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转的接受面上，由于接受面高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰，而其它层上的图像则被消除，故3D检验法可对线路板两面的焊点独立成像。

3DX-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外，还可对那些不可见焊点如BGA等进行多层图象“切片”检测，即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。同时利用此方法还可测通孔（PTH）焊点，检查通孔中焊料是否充实，从而极大地提高焊点连接质量。

ICT测试是目前生产过程中最常用的测试方法，其具有较强的故障能力和较快的测试速度等优点。该技术对于批量大，产品定型的厂家而言，是非常方便、快捷的。但是，对于批量不大，产品多种多样的用户而言，需要经常更换针床，因此不太适合。同时由于目前线路板越来越复杂，传统的电路接触式测试受到了受到了极大限制，通过ICT测试和功能测试很难诊断出缺陷。随着大多数复杂线路板的密度不断增大，传统的测试手段只能不断增加在线测试仪的测试接点数。

然而随着接点数的增多，测试编程和针床夹具的成本也呈指数倍上升。开发测试程序和夹具通常需要几个星期的时间，更复杂的线路板可能还要一个多月。另外，增加ICT接点数量会导致ICT测试出错和重测次数的增多。AOI技术则不存在上述问题，它不需要针床，在计算机程序驱动下，摄像头分区域自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷。极短的测试程序开发时间和灵活性是AOI最大的优点。AOI除了能检查出目检无法查出的缺陷外，AOI还能把生产过程中各工序的工作质量以及出现缺陷的类型等情况收集，反馈回来，供工艺控制人员分析和管理。但AOI系统也存在不足，如不能检测电路错误，同时对不可见焊点的检测也无能为力。并且经过我们的调研，我们发现AOI测试技术在实际应用过程中会会存在一些问题：

1）AOI对测试条件要求较高，例如当PCB有翘曲，可能会由于聚焦发生变化导致测试故障，而如果将测试条件放宽，又达不到测试目的。

2) AOI靠识别元件外形或文字等来判断元件是否贴错等，若元件类型经常发生变化（如由不同公司提供的元件），这样需要经常更改元件库参数，否则将会导致误判。

AXI技术是目前一种相对比较成熟的测试技术，其对工艺缺陷的覆盖率很高，通常达97%以上。而工艺缺陷一般要占总缺陷的80%—90%，并可对不可见焊点进行检查，但AXI技术不能测试电路电气性能方面的缺陷和故障。尽管如此，AXI技术在电子通讯行业中的应用前景令人看好，例如上海贝尔、青岛郎讯等都已采用了这一新技术。

从目前应用情况来看，采用两种或以上技术相结合的测试策略正成为发展趋势。因为每一种技术都补偿另一技术的缺点：从将AXI技术和ICT技术结合起来测试的情况来看，一方面，X射线主要集中在焊点的质量。它可确认元件是否存在，但不能确认元件是否正确，方向和数值是否正确。另一方面，ICT可决定元件的方向和数值但不能决定焊接点是否可接受，特别是焊点在封装体底部的元件，如BGA、CSP等。需要特别指出的是随着AXI技术的发展，目前AXI系统和ICT系统可以“互相对话”，这种被称为“AwareTest"的技术能消除两者之间的重复测试部分。通过减小ICT/AXI多余的测试覆盖面可大大减小ICT的接点数量。这种简化的ICT测试只需原来测试接点数的30%就可以保持目前的高测试覆盖范围，而减少ICT测试接点数可缩短ICT测试时间、加快ICT编程并降低ICT夹具和编程费用。在过去的两三年里，采用组合测试技术，特别是AXI/ICT组合测试复杂线路板的情况出现了惊人的增长，而且增长速度还在加快，因为有更多的行业领先生产厂家意识到了这项技术的优点并将其投入使用。