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03. Flit编码规则与帧格式

Flit概念​

Flit (Flow Control Unit) 是PAXI的基本传输单元。PAXI将AXI总线信号打包成Flit, 再通过RC Link封装到以太网帧中传输。

[推导] SUE2.0对Flit编码做了重大重构: 从旧版的"AXI Sub Flit组合"模式改为"REQ/RSP分离"模式, Header从6-bit位图改为10-bit结构化编码。

Flit类型体系​

[DOC] 来自SUE2.0 2.1.1 Flit Rules:

"PAXI encapsulates AXI flit into two types: REQ and RSP, corresponding to the AR/AW/W and R/B channels of AXI respectively."

Flit分类​

Flit Type (2-bit)Encode (2-bit)含义Length字段
2'b00 (AXI REQ)2'b00AXI W Flit (带WSTRB)burst length
2'b00 (AXI REQ)2'b01AXI W Flit (不带WSTRB)burst length
2'b00 (AXI REQ)2'b10AXI AR FlitAR number
2'b01 (AXI RSP)2'b00AXI B FlitB number
2'b01 (AXI RSP)2'b10AXI R Flitburst length
2'b10 (APB)2'b00APB register read/write FlitNA
2'b10 (APB)2'b01APB message FlitNA

10-bit Header结构​

[9:8] Flit Type  -- 2-bit, 区分REQ/RSP/APB
[7:6] Encode     -- 2-bit, 区分同类型内的不同编码
[5:0] Length     -- 6-bit, 含义取决于Flit类型

帧长计算公式​

[DOC] 来自SUE2.0 2.1.1:

AW+W Frame (写请求)​

[DOC]:

AW+W Frame length = $ceil(10-bit header + AW channel + 1, 8)/8
                   + length * $ceil(W channel + 1, 8)/8

PAXI将整个写burst打包为单个帧: AW头 + length个W beat。

R Frame (读响应)​

[DOC]:

R Frame length = $ceil(10-bit header + R channel + 1, 8)/8
               + (length-1) * $ceil(R channel + 1, 8)/8

AR Frame (读请求, 支持打包)​

[DOC]:

单个AR: $ceil(10-bit header + AR channel + 1, 8)/8

多个AR: $ceil(10-bit header + AR channel + 1, 512)/8
       + (AR_NUM-2) * $ceil(AR channel + 1, 512)/8
       + $ceil(AR channel + 1, 8)/8

[DOC]:

"Length field indicate how many AR/B transaction in current Flit. The maximum is 16."

AR Frame最多可打包16个AR事务。

B Frame (写响应, 支持打包)​

[DOC]:

单个B: $ceil(10-bit header + B channel + 1, 8)/8

多个B: $ceil(10-bit header + B channel + 1, 512)/8
      + (length-2) * $ceil(B channel + 1, 512)/8
      + $ceil(B channel + 1, 8)/8

B Frame最多可打包16个B事务。

最大帧长​

[DOC] 来自SUE2.0 3.2.5 Ethernet Frame Length Register (0x010):

"The default reset value UVIP_PAXI_MAX_FRAME_LEN is the larger value between the request and the response, in bytes."

帧长由AW+W Frame和R Frame中较大者决定。用户需配置TX_BUF_WM使AR或B帧长度不超过最大帧长。

WSTRB优化​

[DOC] Ctrl Register (0x00C) bit6:

"WSTRB_EN: Indicate whether there are WSTRB bits. 1: present; 0: absent."

当WSTRB_EN=1且所有WSTRB位均为1时, PAXI自动使用Encode=2'b01编码(不带WSTRB的W Flit), 节省带宽。

[DOC]:

"AXI W Flit without wstrb bits (If user has wstrb bits all valid, paxi will not encode to wflit)"

[推导] WSTRB优化的带宽收益: 对于512-bit数据总线, WSTRB=64bit, 省略后每beat节省约11%的传输开销。

AXI User Field编码​

[DOC] 来自SUE2.0 2.1.4 AXI User Field:

"The PAXI utilizes the higher bit of User field of the AXI interface to transmit DA (Destination Address), VC (Virtual Channel), and broadcast/multicast frame information."

编码格式 (MSB -> LSB)​

单播: {n-bit DA, 3-bit VC, 1-bit Multicast}

其中Multicast=0表示单播。

多播: {(n-3)-bit zero, 3-bit multi-grp, 3-bit VC, 1-bit Multicast}

其中Multicast=1, DA字段低3位作为多播组号。

[推导] 这个编码方式是SUE2.0的新设计:

  • 旧版通过AXI User Signal映射到128个DA寄存器
  • SUE2.0直接在User Field中编码DA、VC和多播信息, 更灵活
  • VC信息允许用户在Mode 1下自定义VC分配

APB Flit​

[DOC] 来自SUE2.0 2.1.1:

"For APB register flit, REQ bit ==1 indicate an APB request flit to read/write remote APB slave device. REQ bit ==0 indicate an APB response flit return to remote APB master which initiate the APB request."

"User set message ctrl register to send APB message. When received from remote side, an interrupt is asserted."

APB Flit有两种:

  • APB Register Flit (Flit Type=2'b10, Encode=2'b00): 远程寄存器读写
  • APB Message Flit (Flit Type=2'b10, Encode=2'b01): 系统消息(如Linkup)

[DOC] 来自SUE2.0 2.2:

"PAXI encapsulates the AXI Flit with VC ID/DA and routes it to RC Link to encapsulates MAC Frame."

[推导] 与旧版的差异:

  • 旧版: PAXI直接生成MAC帧 (6B DA + 6B SA + 2B TYPE + 2B IDLE + PAXI_FLIT)
  • SUE2.0: PAXI将Flit送入RC Link, 由RC Link负责MAC帧封装
  • RC Link支持多种帧格式: Standard(带IP/UDP头), AFH_GEN1, AFH_GEN2_16b, AFH_Lite

RC Link报文格式选择​

由RC Link寄存器配置决定:

  • tx_standard_en: 标准格式 (含IP/UDP报头)
  • tx_afh_gen1_en: AFH_GEN1格式
  • tx_afh_gen2_16b_en: AFH_GEN2 16-bit压缩格式
  • afh_lite_en: AFH_Lite简化格式

详见 12_rclink.md 第12.3节。

与旧版编码的对比​

特性旧版 (v2R0p6)SUE2.0
Header6-bit位图 + 1-bit WDATA_TYPE10-bit结构化 (Type+Encode+Length)
Flit分类混合式 (一个Flit可含多种Sub Flit)分离式 (REQ和RSP独立)
AW+WSub Flit组合整个burst打包为一帧
AR打包不支持最多16个AR打包
B打包不支持最多16个B打包
多播编码不支持AXI User Field Multicast位
MAC帧生成PAXI直接生成委托RC Link