寄存器写保护的需求和硬件实现

1.寄存器写保护的需求  

在软件硬件交互的过程中，通常需要软件（host）对特定地址的寄存器进行写操作，告之硬件进行特定的处理流程，我们在《IC设计：软硬件交互-polling》中提到的doorbell寄存器就属于此类。

在使用PCIe SR-IOV能力时，对芯片硬件来说，有多个软件（host），而doorbell寄存器与特定的host绑定，从安全角度考虑，我们期望doorbell寄存器只能被绑定的软件（host）写，而不能被其他host写，不会因为其他host的误写操作导致进程出错。

寄存器的写保护指的是某些特殊的寄存器只能被指定的host写更新，而不能被其他host更新。此处的寄存器可能是单个普通寄存器，也可能是多个寄存器组成的ram。                

2.寄存器写保护硬件实现   

如图设计中，多个host编号命名为func_id，且func_id编码连续；有多个doorbell，且doorbell以ram（db_data_mem）的形式呈现，db_data_mem的地址表示func_id号，这样，func_id与doorbell的关系就绑定了。

在如下的模块中：存在3个ram，db_id_func_mem、db_id2func_id_mem、db_data_mem、

db_id_func_mem是虚拟ram，用于cfg_csr产生ram访问接口，在图中画出也方便理解流程，地址表示func_id号，数据包为{db_id，db_data}。

db_id2func_id_mem表示db_id与func_id的对应关系，地址为db_id，数据为func_id，db_id2func_id_mem的内容需要软件提前配置好。

db_data_mem是目标ram，地址表示func_id号，data表示db_data内容。         

配置模块cfg_csr对db_id_func_mem的写访问信号线包含：wdata、wen、waddr等信号，其中wdata为{db_id，db_data}，waddr表示的是func_id。

对db_id_func_mem的写操作会触发db_id2func_id_mem的读操作，以db_id作为读地址读出数据func_id。

写访问信号进过打拍对齐后，将wr_addr_dly与db_id_func_mem读出的func_id进行比较，如果相等则证明写操作正确，db_data会被写入到db_data_mem。如果不相等，则不会对db_data_mem进行写操作。

3.为什么此种设计能够达到写保护的效果呢？       

在这里，每个主机都知道自己的db_id，以及doorbell的地址（func_id），而不知道其他主机的db_id和doorbell的地址。主机在进行doorbell写操作时，写数据必须包含db_id，这样db_id会与func_id进行匹配，匹配通过才会真正去更新doorbell。db_id与func_id匹配不通过，则不会更新doorbell。而其他主机是不知道当前doorbell的地址（func_id）对应的db_id的，因此有效降低了其他主机误写doorbell的概率。

审核编辑：汤梓红