【芯片设计】握手协议的介绍与时序说明

最早接触到握手协议是在校期间学习PCIe的AXI总线时，至今日虽然PCIe的结构已经忘得一干二净，但握手协议经过不断的使用还算掌握的不错。

对于点开这篇文章的人而言，握手协议是什么其实不需要赘述：

"Valid-Ready" 握手协议是一种常用于数字电路中的接口协议，用于控制数据的传输和处理。这种协议通常在两个设备（如芯片、模块或模块间的通信）之间使用，以确保数据的有效传输和正确处理。

下面是 "Valid-Ready" 握手协议的特点和优势：

特点 ：

• 有效数据传输： "Valid-Ready" 握手协议通过有效信号（Valid）来指示数据是否有效，Ready信号来指示接收方是否已准备好接收数据。只有在Valid和Ready信号都为高电平时，数据传输才会发生，从而确保数据在正确的时机传输。
• 流控制： Ready信号可以起到流量控制的作用。如果接收方没有准备好接收数据，它可以将Ready信号置低，从而停止发送方的数据传输，以防止数据拥塞。
• 同步性： "Valid-Ready" 握手协议提供了同步机制，确保发送和接收之间的时序一致性。数据传输只会在双方都准备好的情况下进行，避免了数据的不同步问题。
• 灵活性： 握手信号的有效和准备状态可以根据具体的应用需求来控制。这使得协议可以适应不同的数据传输速率和处理速度。
• 错误检测： 在有效信号中，还可以包含错误检测位，以便接收方可以验证传输的数据的正确性。

优势 ：

• 简单可靠： "Valid-Ready" 握手协议相对简单，易于实现和调试。它的工作原理直观清晰，使得设计者和开发者能够更容易地理解和管理数据传输流程。
• 节约资源： 与其他复杂的通信协议相比，"Valid-Ready" 握手协议在硬件资源和时钟周期方面的需求较低。这使得它在资源受限的系统中具有优势。
• 适应性强： 由于其简单性，"Valid-Ready" 握手协议可以适应不同类型的通信和数据处理需求。它可以用于内部芯片通信，模块之间的通信，以及许多其他数字电路场景。
• 实时性好： 由于有效和准备信号的即时性，"Valid-Ready" 握手协议通常能够满足实时数据传输的需求，特别适用于需要低延迟的应用。

好的，冠冕堂皇的部分结束了。那么一句话来概括握手协议就是：通过valid控制信号发送，通过ready控制信号接收，通过若干info承载信息的一种接口总线，其典型时序图如下：

握手接口时序

对于发射模块而言，valid/data为输出，ready为输入。对于接收模块而言，valid/data为输入，ready为输出：

接口方向

对于握手协议的时序，有如下几条较为通用的要求：

1. 发送方在准备好发送数据之后，需要将valid信号置高，表示数据有效，在接收方的ready置高前（包括当拍）valid不可拉低；
2. 接收方在准备好接收数据时，需要将ready信号置高，表示已准备好接收数据；
3. 在数据传输期间，valid 和ready信号需要保持同步，数据传输只能在valid和ready信号同时为高电平时进行；
4. 解复位后（工作期间）valid不可为不定态，即仿真中valid不允许出现X态和Z态，必须为高/低电平；
5. 解复位后（工作期间）ready不可为不定态，即仿真中valid不允许出现X态和Z态，必须为高/低电平，注意ready的定态要求不如valid严格（或者说在valid不为1时，ready的不定态一般是允许的，有时也会要求ready全程不可为不定态）；
6. info在valid为1时不可为不定态，在valid为0时无约束；
7. 在valid置起为1后，到valid和ready进行握手前（包括当拍），info值不能跳变；
8. valid的产生逻辑中不可包含或隐式包含ready信号；
9. ready的产生逻辑中可以包含valid信号；

当然了，以上是相对通用的要求，是否需要遵守可以根据实际情况来判断。比如果接收模块需要5拍来处理一个info，那么数据传输就不必非要在valid和ready同时为高时进行，可以在valid拉高后就开始处理，处理完成时再拉高ready接收并丢弃info。

个人的建议是，1、2、4、7、8/9选一为必须遵守的规则，其余为尽量遵守但是可以调整的规则。