CN117836757A - 一种高级扩展接口总线及片上系统 - Google Patents

Abstract

一种高级扩展接口总线及片上系统，用以针对高级扩展接口总线的功能异常提供对应的安全机制，同时减少硬件开销、减小电路面积。高级扩展接口总线包括第一主机接口、AXI桥和第一从机接口。第一主机接口用于通过第一地址通道接收第一数据流；根据第一数据流中的第一地址信息得到第一索引号，并将第一数据流和第一索引号输出至AXI桥；AXI桥与第一主机接口耦合，用于将第一数据流和第一索引号路由至第一从机接口；第一从机接口与AXI桥耦合，用于判断第一索引号与自身的索引号是否相同，并输出第一判断结果。

Description

一种高级扩展接口总线及片上系统 技术领域

本申请涉及芯片技术领域，尤其涉及一种高级扩展接口总线及片上系统。

背景技术

为了实现汽车的功能安全目标，国际标准化组织(international organization for standardization，ISO)将汽车行业的芯片分为质量管理(quality manager，QM)、汽车安全完整性等级(automotive safety integrity level，ASIL)A、ASIL B、ASIL C和ASIL D五个等级。其中，QM芯片适用于安全无关的功能模块，ASIL A至ASIL D的安全等级依次增高。比如，对于ASIL D安全等级的电路，它的单点故障覆盖率(single-point fault metric，SPFM)和潜在故障覆盖率(latent-fault metric，LFM)分别大于或等于99％和90％，即电路中单点故障被诊断出的概率不低于99％，潜在故障被诊断出的概率不低于90％。

为了满足电路的SPFM和LFM目标，需要分析电路的失效模式(failure mode，FM)，并针对FM提出针对性的安全机制(safety mechanism，SM)。通过电路各个层级(如软件、硬件系统、子系统及硬件模块等)的SM的相互配合，完成对电路中单点和潜在故障的诊断，最终达成某一ASIL等级的SPFM和LFM目标。

高级扩展接口(advanced extensible interface，AXI)总线是一种典型的互联单元，以交叉开关矩阵(crossbar)的形式实现多个主机(master)和从机(slave)的互联。AXI总线作为电路中的硬件模块，需要针对其失效模式设置对应的安全机制，使得AXI总线能满足电路中的安全等级要求。

现有技术中，针对AXI功能异常(比如AXI总线无法提供互连功能，或者AXI总线产生了不正确的路由)这类失效模式，对应的安全机制通常是：采用双核互锁机制，即AXI总线的输入同时连接至主AXI总线和备份AXI总线，如图1所示。比较模块对主AXI总线和备份AXI总线的输出进行实时比较，若二者输出不一致，则比较模块上报异常至芯片的安全岛，由安全岛负责AXI总线功能异常的处理。

采用图1所示的安全机制，需要引入另一备份AXI总线。因此，现有技术中针对AXI总线功能异常的安全机制，会增加硬件开销、增大电路面积。

发明内容

本申请实施例提供了一种高级扩展接口总线及片上系统，用以针对高级扩展接口总线的功能异常提供对应的安全机制，同时减少硬件开销、减小电路面积。

第一方面，本申请实施例提供一种高级扩展接口总线，该高级扩展接口总线包括第一主机接口、AXI桥和第一从机接口。其中，第一主机接口用于通过第一地址通道接收第一数据流；然后，根据第一数据流中的第一地址信息得到第一索引号，并将第一数据流和第一索引号输出至AXI桥；AXI桥与第一主机接口耦合，用于将第一数据流和第一索引号路由至第一从机接口；第一从机接口判断第一索引号与自身的索引号(即第一从机接口的索引号)是否相同，并输出第一判断结果。

具体地，AXI桥可以根据第一地址信息将第一数据流和第一索引号路由至第一从机接 口。

采用第一方面提供的高级扩展接口总线，第一主机接口根据第一地址信息译码得到第一索引号，第一索引号用于指示第一主机发送第一数据流时，请求访问的从机的索引号。那么，AXI桥在根据第一地址信息将第一数据流和第一索引号路由至第一从机接口之后，第一从机接口可以判断第一索引号与自身的索引号是否相同，若二者不相同，则说明AXI总线功能异常；若二者相同，则说明AXI总线功能未出现异常。

这里，需要说明的是，本申请实施例中，主机与主机接口是一一对应连接的，第一主机接口对应连接第一主机，即第一数据流是第一主机发送的数据流，第一主机通过第一地址通道将第一数据流发送至第一主机接口，第一主机接口将第一数据流发送至AXI桥，AXI桥基于自身功能将第一数据流路由至某个从机。同样地，从机与从机接口是一一对应连接的，即第一从机接口对应连接第一从机。由于第一从机接口与第一从机对应连接，那么第一从机可以通过第一从机与第一从机接口之间的第二地址通道接收到第一数据流和第一索引号。即第一数据流实际上是发送到了第一从机。

此外，本申请实施例中，主机与对应连接的主机接口的索引号相同，从机与对应连接的从机接口的索引号相同。那么，第一从机接口的索引号即第一从机的索引号。

应理解，AXI桥是根据第一地址信息对第一数据流进行路由的，而并非根据第一索引号路由。因此，若AXI桥的功能异常，那么AXI桥会将第一数据流路由至错误的从机，接收到第一数据流的第一从机并非第一索引号所指示的从机，那么，第一从机接口接收到的第一索引号和自身的索引号不相同，此时第一从机接口可以确定AXI桥的功能异常；若AXI桥的功能正常，AXI桥会将第一数据流路由至正确的从机，接收到第一数据流的第一从机即为第一索引号所指示的从机，那么，第一从机接口接收到的第一索引号和自身的索引号相同，此时第一从机接口可以确定AXI桥的功能未出现异常。

在一种可能的设计中，第一地址通道为第一读地址通道，第二地址通道为第二读地址通道；或者，第一地址通道为第一写地址通道，第二地址通道为第二写地址通道。

在一种可能的设计中，第一主机接口还可以保存第一数据流中的第一业务标识与第一索引号的对应关系。

地址通道和写入数据通道用于传输主机到从机的数据流；对于地址通道，其传输的数据流中包括地址信息和业务标识，主机接口可以根据地址信息译码得到索引号，进而将索引号与数据流一同传输至AXI桥，其输出的索引号可供接收到数据流的从机接口对AXI桥功能是否异常进行判断；但是对于写入数据通道，其传输的数据流中包括业务标识、但不包括地址信息，因而主机接口仅根据数据流无法获取索引号；此时，采用上述方案，主机接口可以根据数据流中的业务标识以及主机接口中保存的业务标识与索引号的对应关系获取对应索引号，进而将索引号与数据流一同传输至AXI桥。

在一种可能的设计中，第一主机接口还可以通过第一写入数据通道接收第二数据流，然后根据本地保存的、第二数据流中的第二业务标识与第二索引号的对应关系，获取第二索引号；然后，将第二数据流和第二索引号输出至AXI桥；AXI桥将第二数据流和第二索引号路由至第二从机接口；此外，高级扩展接口总线中的第二从机接口可用于判断第二索引号与自身的索引号(即第二从机接口的索引号)是否相同，并输出第二判断结果。

如前所述，第一主机接口对应连接第一主机。也就是说，该第二数据流是第一主机发送的数据流，第一主机通过第一写入数据通道将第二数据流发送至第一主机接口，第一主 机接口将第二数据流发送至AXI桥，AXI桥基于自身功能将第二数据流路由至某个从机。此外，第二从机接口对应连接第二从机，那么第二从机可以通过第二从机与第二从机接口之间的第二写入数据通道接收第二数据流和第二索引号。即第二数据流实际上是发送到了第二从机。

此外，第二从机接口的索引号与第二从机的索引号相同。

采用上述方案，可以在通过写入数据通道传输数据流时，对高级扩展接口总线的功能是否异常进行检测。

进一步地，AXI桥在将第二数据流和第二索引号路由至第二从机接口时，可以根据第二业务标识将第二数据流和第二索引号路由至第二从机接口。

采用上述方案，由于AXI桥是根据第二业务标识对第二数据流进行路由的，而并非根据第二索引号路由。因此，若AXI桥的功能异常，那么AXI桥会将第二数据流路由至错误的从机，接收到第二数据流的第二从机并非第二索引号所指示的从机，那么，第二从机接口接收到的第二索引号和自身的索引号不相同，此时第二从机接口可以确定AXI桥的功能异常；若AXI桥的功能正常，AXI桥会将第二数据流路由至正确的从机，接收到第二数据流的第二从机即为第二索引号所指示的从机，那么，第二从机接口接收到的第二索引号和自身的索引号相同，此时第二从机接口可以确定AXI桥的功能未出现异常。

在一种可能的设计中，第一从机接口还可以通过第一读回数据通道或第一写入响应通道接收第三数据流，然后，第一从机接口获取第三数据流中的第三业务标识中的第三索引号，然后将第三数据流和第三索引号输出至AXI桥；AXI桥将第三数据流和第三索引号路由至第二主机接口；进而，高级扩展接口总线中的第二主机接口可判断第三索引号与自身的索引号(即第二主机接口的索引号)是否相同，并输出第三判断结果。

如前所述，第一从机接口对应连接第一从机，即第三数据流是第一从机发送的数据流，第一从机通过第一读回数据通道或第一写入响应通道将第三数据流发送至第一从机接口，第一从机接口将第三数据流发送至AXI桥，AXI桥基于自身功能将第三数据流路由至某个主机。此外，第二主机接口对应连接第二主机，第二主机接口的索引号与第二主机的索引号相同。由于第二主机接口与第二主机对应连接，那么，第二主机可以通过第二主机与第二主机接口之间的第二读回数据通道或第二写入响应通道接收第三数据流和第三索引号。即第三数据流实际上是发送到了第二主机。

采用上述方案，可以在第一从机传输数据流时对高级扩展接口总线的功能是否异常进行检测。

进一步地，AXI桥在将第三数据流和第三索引号路由至第二主机接口时，可以根据第三业务标识将第三数据流和第三索引号路由至第二主机接口。

采用上述方案，由于AXI桥是根据第三业务标识对第三数据流进行路由的，而并非根据第三索引号路由。因此，若AXI桥的功能异常，那么AXI桥会将第三数据流路由至错误的主机，接收到第三数据流的第二主机并非第三索引号所指示的从机，那么，第二主机接口接收到的第三索引号和自身的索引号不相同，此时第二主机接口可以确定AXI桥的功能异常；若AXI桥的功能正常，AXI桥会将第三数据流路由至正确的主机，接收到第三数据流的第二主机即为第三索引号所指示的主机，那么，第二主机接口接收到的第三索引号和自身的索引号相同，此时第二主机接口可以确定AXI桥的功能未出现异常。

具体地，第一主机接口在将第一数据流和第一索引号输出至AXI桥时，可以通过如下 方式实现：第一主机接口将第一索引号保存在第一数据流中的用户自定义信息位；第一主机接口将第一数据流输出至AXI桥，第一数据流的用户自定义信息位中保存有第一索引号。

采用上述方案，可以通过用户的自定义信息位传输第一索引号。

本申请实施例中，可以在主机接口和从机接口中增设相应的功能模块，以实现上述功能。

具体地，第一主机接口可以包括：下游译码器，用于根据第一地址信息得到第一索引号；将第一索引号输出至AXI桥；

第一从机接口可以包括上游监控器，用于判断第一索引号与第一从机接口的索引号是否相同，输出第一判断结果。

此外，第一主机接口中还可以包括寄存器，用于保存第一数据流中的第一业务标识与第一索引号的对应关系。

进一步地，第一从机接口中还可以包括上游译码器，用于获取第三数据流中的第三业务标识中的第三索引号；然后，将第三索引号输出至AXI桥；高级扩展接口总线中还可以包括第二主机接口，第二主机接口中包括下游监控器，下游监控器用于判断第三索引号与第二主机接口的索引号是否相同，输出第三判断结果。

在一种可能的设计中，第一从机接口在输出第一判断结果时，可以通过如下方式实现：在第一索引号与自身的索引号不相同的情况下，将第一判断结果输出至错误管理单元EMU，错误管理单元EMU用于对第一判断结果所指示的错误进行分类并上报至中央处理器CPU和安全岛。

采用上述方案，第一从机接口可以在判断高级扩展接口总线功能异常的情况下将异常上报至EMU。EMU可以收到各个主机接口和从机接口上报的异常，并对错误进行分类，进而由CPU和安全岛对异常进行处理。

在一种可能的设计中，第一主机接口可以在第一数据流中的第一有效位信息有效时，将第一数据流和第一索引号输出至AXI桥。

也就是说，第一主机接口只有在第一数据流携带的有效位信息(valid)有效时，才会将数据流传输至AXI桥，在数据流携带的有效位信息无效时，说明第一主机发起的传输无效，第一主机接口则不会将该数据流传输至AXI桥。

同样地，第二数据流和第三数据流中也可以携带有效位信息，此处不再赘述。

第二方面，本申请实施例还提供一种片上系统，该片上系统包括第一主机、第一从机以及上述第一方面及其任一可能的设计中提供的高级扩展接口总线；第一主机与高级扩展接口总线的第一主机接口耦合，第一从机与高级扩展接口总线的第一从机接口耦合；高级扩展接口总线用于将第一主机发送的第一数据流传输至第一从机。

另外，应理解，第二方面及其任一种可能设计方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有技术提供的一种片上系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种片上系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一种高级扩展接口总线的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第二种高级扩展接口总线的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的第三种高级扩展接口总线的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种高级扩展接口总线上报异常的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种片上系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，首先对本申请实施例的应用场景进行介绍。

本申请实施例可应用于图2所示的片上系统。在图2所示的片上系统中包括多个主机(master)、多个从机(slave)以及用于连接主机和从机的AXI总线。主机可以通过AXI总线向从机写入数据，也可以通过AXI总线从从机读回数据。

其中，主机包括但不限于中央处理器(central processing unit，CPU)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、直接存储器访问控制器(direct memory access controller，DMAC)等，从机包括但不限于外围总线(advanced peripheral bus，APB)、内存控制器等。

在图2所示的片上系统中，AXI总线以交叉开关矩阵(Crossbar)的形式实现多个主机设备和从机设备的互联。具体地，在AXI总线中，包括多个主机接口和多个从机接口；多个主机接口与多个主机一一对应，每个主机接口用于接收对应主机传输的数据流；多个从机接口与多个从机一一对应，每个从机接口用于接收对应从机传输的数据流。

实际应用中，主机与主机接口是一一对应连接的，比如第一主机接口对应连接第一主机。从机与从机接口是一一对应连接的，比如第一从机接口对应连接第一从机。此外，主机的索引号与对应连接的主机接口的索引号相同，从机的索引号与对应连接的从机接口的索引号相同。比如，第一主机的索引号与第一主机接口的索引号相同，第一从机的索引号与第一从机接口的索引号相同。示例性地，第一主机向第一从机传输数据流a时，第一主机先将数据流a传输至对应连接的第一主机接口，第一主机接口再将数据流a传输至AXI桥，AXI桥基于自身功能将数据流a传输至第一从机接口。由于第一从机接口与第一从机对应连接，因而数据流a传输至第一从机接口，即相当于传输至第一从机，第一从机接口会将数据流a传输至对应连接的第一从机。

具体地，每个主机接口与主机之间均存在五个通道，每个从机接口与从机之间同样也存在五个通道。这五个通道分别是写地址(address write，AW)通道、读地址(address read，AR)通道、写入数据(write date，W)通道、写入响应(bresp，B)通道、读回数据(rdata，R)通道。在本申请实施例的描述中，AW通道和AR通道也可以统称为地址通道。

五个通道中存在两个方向的数据流：1)AW通道、AR通道和W通道用于传输从主机到从机的数据流，对于主机与主机接口之间的AW通道和AR通道传输的数据流，AXI总线根据主机的访问地址判断将数据流路由至哪一个从机，对于主机与主机接口之间的W通道传输的数据流，AXI总线根据业务标识(Transaction ID)判断将数据流路由至哪一个从机；2)B通道和R通道用于传输从机到主机的数据流，对于从机与从机接口之间的B通道和R通道传输的数据流，AXI总线根据Transaction ID中的某些固定比特位(一般为高位、或者低位)判断将数据流路由至哪一个主机。

AW通道、AR通道、W通道、B通道和R通道中均存在可配置位宽的用户自定义信息位USER，用于传递用户自定义信息。上述五个通道的用户自定义信息位分别为AWUSER、ARUSER、WUSER、BUSER和RUSER。

此外，AXI桥在基于自身功能对AW通道、AR通道、W通道、B通道和R通道中的 数据流进行路由时，不同通道的路由方式有所不同。

主机向从机传输数据流时，对于主机与主机接口之间的AW通道和AR通道来说，主机发送的数据流中携带有地址信息和业务标识，地址信息用于指示主机请求访问的目的地址，业务标识用于指该主机发起的访问请求对应的业务编号(比如，该主机向从机1发起访问请求对应的业务编号为0，该主机向从机2发起访问请求对应的业务编号为1)；AXI桥接收到主机接口传输的数据流后，可以根据地址信息确定将数据流路由至哪个从机接口(从机)。对于主机与主机接口之间的W通道来说，主机发送的数据流中仅携带有业务标识、不携带地址信息，但是，由于AW通道和W通道的数据流通常是同时传输的，且AW通道和W通道中的业务标识是相同的，因此，AXI桥在根据地址信息判断AW通道的数据流需要路由至哪个从机时，可以记录下业务标识与该从机的对应关系，然后，AXI桥在判断W通道的数据流需要路由至哪个从机时，可以根据W通道中的数据流的业务标识以及上述对应关系，确定将W通道的数据流路由至哪个从机。

从机向主机传输数据流时，对于从机与从机接口之间的B通道和R通道来说，由于从机向主机传输数据流之前，已经接收到对应主机传输的数据流，因此，从机可以记录下某一主机传输的数据流中的业务标识与该主机的对应关系。在通过B通道和R通道向从机接口传输数据流之前，该从机可以将业务标识与该业务标识对应额主机索引号拼接起来组成新的业务标识，并将新的业务标识作为数据流的一部分通过B通道和R通道发送至从机接口；从机接口将数据流发送至AXI桥后，AXI桥可以根据新的业务标识中的主机索引号确定将该数据流路由至哪个主机。

下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。

需要说明的是，本申请实施例中，多个是指两个或两个以上。另外，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。本申请实施例中所提到的“耦合”，是指电学连接，具体可以包括直接连接或者间接连接两种方式。

本申请实施例提供一种高级扩展接口总线。如图3所示，高级扩展接口总线300包括第一主机接口301、AXI桥302和第一从机接口303。其中，第一主机接口301与第一主机耦合，第一从机接口303与第一从机耦合。

具体地，第一主机接口301用于：通过第一地址通道接收第一数据流；根据第一数据流中的第一地址信息得到第一索引号；然后，将第一数据流和第一索引号输出至AXI桥302。其中，第一数据流为第一主机通过第一地址通道向第一主机接口301传输的数据流。

AXI桥302与第一主机接口301耦合，用于将第一数据流和第一索引号路由至第一从机接口303。第一从机接口303与AXI桥302耦合，用于判断第一索引号与自身的索引号(即第一从机接口303的索引号)是否相同，并输出第一判断结果。

其中，如前所述，主机与主机接口是一一对应连接的，从机与从机接口是一一对应连接的。那么，第一数据流被发送至第一从机接口303后，即相当于第一数据流最终被传输至第一从机接口303对应连接的第一从机，即第一从机接口303在接收到第一数据流后，可以通过第二地址通道将第一数据流发送至对应连接的第一从机。

如前所述，本申请实施例中，读地址通道和写地址通道可以统称为地址通道。那么，若第一地址通道为读地址通道，则第二地址通道为第二读地址通道，即第一地址通道和第 二地址通道为前述AR通道；若第一地址通道为第一写地址通道，则第二地址通道为第二写地址通道，即第一地址通道和第二地址通道为前述AW通道。

需要说明的是，本申请实施例中，AXI桥302可以连接有多个主机接口和多个从机接口，第一主机接口301是多个主机接口中的任一个，第一从机接口303是多个从机接口中的任一个。实际应用中，每个主机接口对应连接有一个主机，主机的索引号与对应的主机接口的索引号是一致的。比如，第一主机与第一主机接口相连，从而第一主机的索引号与第一主机接口的索引号相同；再比如，高级扩展接口总线300中包括M个主机接口，索引号分别为0～M-1，那么，与M个主机接口连接的M个主机，其索引号也分别为0～M-1。主机接口可以获取对应连接的主机的索引号，作为自身的索引号。同样地，每个从机接口对应连接有一个从机，从机的索引号与对应连接的从机接口的索引号也是一致的，从机接口可以获取对应连接的从机的索引号，作为自身的索引号，此处不再赘述。

具体地，第一主机接口301接收到的第一数据流中的第一地址信息用于指示第一主机请求访问的地址，比如请求读取的数据的地址，或者请求写入数据的地址。如前所述，AXI桥302可以根据第一地址信息对第一数据流和第一索引号进行路由。

在图3所示的高级扩展接口总线300中，第一主机接口301根据第一地址信息(译码)得到第一索引号，第一索引号用于指示第一主机发送第一数据流时，请求访问的从机的索引号。那么，AXI桥302在根据第一地址信息将第一数据流和第一索引号路由至第一从机接口303之后，第一从机接口303可以判断第一索引号与自身的索引号是否相同，若二者不相同，则说明高级扩展接口总线300功能异常；若二者相同，则说明高级扩展接口总线300功能未出现异常。

应理解，AXI桥302是根据第一地址信息对第一数据流进行路由的，而并非根据第一索引号路由。因此，若AXI桥302的功能异常，那么AXI桥302会将第一数据流路由至错误的从机，最终接收到第一数据流的第一从机并非第一索引号所指示的从机，那么，第一从机接口303接收到的第一索引号和自身的索引号不相同，此时第一从机接口303可以确定AXI桥302的功能异常；若AXI桥302的功能正常，AXI桥会将第一数据流路由至正确的从机，最终接收到第一数据流的第一从机即为第一索引号所指示的从机，那么，第一从机接口303接收到的第一索引号和自身的索引号相同，此时第一从机接口303可以确定AXI桥302的功能未出现异常。

此外，本申请实施例中，第一主机接口301还可以保存第一数据流中的第一业务标识与第一索引号的对应关系。

这样操作的目的是：如前所述，AW通道、AR通道和W通道用于传输主机到从机的数据流；对于AW通道和AR通道，其传输的数据流中包括地址信息和业务标识，主机接口可以根据地址信息得到索引号，进而将索引号与数据流一同传输至AXI桥302，其输出的索引号可供接收到数据流的从机接口对AXI桥302功能是否异常进行判断；但是对于W通道，其传输的数据流中包括业务标识、但并不包括地址信息，因而主机接口仅根据W通道中传输的数据流无法获取索引号；而W通道与AW通道通常是同时传输数据流的，AW通道用于传输写入数据的地址，W通道用于传输写入的数据，且AW通道和W通道中传输的业务标识是相同的，均为第一业务标识。若第一主机接口301在根据AW通道中传输的数据流的第一地址信息获取对应的第一索引号之后，将第一业务标识与第一索引号的对应关系保存，那么在接收到W通道的数据流后，可以根据W通道中的数据流中的第一业 务标识以及上述对应关系确定第一索引号，进而将第一索引号与第一数据流一同传输至AXI桥302，第一索引号可供接收到该第一数据流的从机接口对AXI桥302功能是否异常进行判断。

也就是说，第一主机接口301在处理地址通道(包括读地址通道AW和写地址通道AR)的数据流时，可以保存业务标识和索引号的对应关系；这样的话，第一主机接口301后续在处理写入数据通道(W通道)的数据流时，可以根据W通道中数据流的业务标识获取对应的索引号，以供数据流的接收方判断高级扩展接口总线300的功能是否异常。

那么，进一步地，第一主机接口301还可以通过第一写入数据通道接收第二数据流，其中，第二数据流是由第一主机通过第一写入数据通道发送给第一主机接口301的；第一主机接口301根据本地保存的第二数据中的第二业务标识与第二索引号的对应关系，获取第二索引号。然后，第一主机接口301将第二数据流和第二索引号传输至AXI桥302。AXI桥302将第二数据流和第二索引号路由至高级扩展接口总线300中的第二从机接口，第二从机接口可以在接收到第二索引号时判断第二索引号与自身的索引号是否相同，输出第二判断结果。其中，由于第二从机对应连接第二从机接口，因而第二从机可以通过第二从机与第二从机接口之间的第二写入数据通道接收第二数据流和第二索引号，即第二数据流实际上是发送给了第二从机。

具体地，AXI桥302可以根据第二业务标识将第二数据流和第二索引号路由至第二从机接口。具体路由方式可以参考前述应用场景中的描述，此处不再赘述。

在上述方案中，AXI桥302根据第二业务标识，通过查表的方式获取到第二索引号，第二索引号用于指示第一主机在发送第二数据流时，请求访问的从机的索引号。AXI桥302是根据第二业务标识对第二数据流进行路由的，而并非根据第二索引号路由。因此，若AXI桥302的功能异常，那么AXI桥会将第二数据流路由至错误的从机，接收到第二数据流的第二从机并非第二索引号所指示的从机，那么，第二从机接口接收到的第二索引号和自身的索引号不相同，此时第二从机接口可以确定AXI桥302的功能异常；若AXI桥302的功能正常，AXI桥会将第二数据流路由至正确的从机，接收到第二数据流的第二从机即为第二索引号所指示的从机，那么，第二从机接口接收到的第二索引号和自身的索引号相同，此时第二从机接口可以确定AXI桥302的功能未出现异常。

以上介绍了主机向从机传输数据流时，如何检测AXI桥302的功能是否异常；本申请实施例中，还可以在从机向主机传输数据流时，检测AXI桥302的功能是否异常。

具体地，第一从机接口303还可以通过第一读回数据通道(即B通道)或第一写入响应通道(即R通道)接收第三数据流，其中，第三数据流是由第一从机通过第一读回数据通道(即B通道)或第一写入响应通道(即R通道)向第一从机接口303传输的数据流；然后，第一从机接口303获取第三数据流中的第三业务标识中的第三索引号，第三索引号用于指示第一从机发送第三数据流时，请求访问的主机的索引号。进一步地，第一从机接口303将第三数据流和第三索引号输出至AXI桥302；然后，AXI桥302可以将第三数据流和第三索引号路由至高级扩展接口总线300中的第二主机接口，第二主机接口可以判断第三索引号与自身的索引号是否相同，输出第三判断结果，从而指示AXI桥302的功能是否异常。由于第二主机与第二主机接口对应连接，因而第二主机接口可以通过第二主机与第二主机接口之间的第二读回数据通道或第二写入响应通道向第二主机发送第三数据流，即第三数据流实际上是发送给了第二主机。

其中，AXI桥302在将第三数据流和第三索引号路由至第二主机接口时，可以根据第三业务标识进行路由。具体路由方式可以参考前述应用场景中的描述，此处不再赘述。

由于AXI桥302是根据第三业务标识对第三数据流进行路由的，而并非根据第三索引号路由。因此，若AXI桥302的功能异常，那么AXI桥会将第三数据流路由至错误的主机，接收到第三数据流的第二主机并非第三索引号所指示的主机，那么，第二主机接口接收到的第三索引号和自身的索引号不相同，此时第二主机接口可以确定AXI桥302的功能异常；若AXI桥302的功能正常，AXI桥会将第三数据流路由至正确的主机，接收到第三数据流的第二主机即为第三索引号所指示的主机，那么，第二主机接口接收到的第三索引号和自身的索引号相同，此时第二主机接口可以确定AXI桥302的功能未出现异常。

通过以上介绍不难看出，采用本申请实施例提供的方案，在主机通过AXI桥302向从机传输数据流时，以及在从机通过AXI桥302向主机传输数据流时，均可以对AXI桥302的功能是否异常进行检测。对AXI桥302的功能是否异常进行检测的方法是：(1)在数据流的入口侧，针对每个数据流产生一个对应的标识符(索引号)，该标识符用于指示该数据流应该传输至哪个主机(从机)；(2)将数据流和标识符通过AXI桥302传输，AXI桥302在传输数据流时，是根据数据流中的信息(比如地址信息或业务标识)传输的，而并非根据入口侧产生的标识符传输；(3)在数据流的出口侧，接收到数据流的接口将自身的标识符与接收到的标识符进行比较，若不一致，则存在传输异常，若一致，则传输功能正常。

具体地，每个主机与对应的主机接口之间存在五个传输通道，AW通道、AR通道、W通道、B通道和R通道。在前述对AXI桥302的功能是否异常进行检测时所涉及的传输通道可以如图4中的标注所示。

如前所述，五个传输通道中的每个传输通道中均存在可配置位宽的用户自定义信息位，用于传递用户自定义信息，上述针对每个数据流所产生的标识符(索引号)，可以通过用户自定义信息位传输。

比如，第一主机接口301在将第一数据流和第一索引号输出至AXI桥302时，可以将第一索引号保存在第一数据流中的用户自定义信息位，然后第一主机接口301可以将第一数据流输出至AXI桥302，第一数据流的用户自定义信息位中保存有第一索引号。第一索引号会随同第一数据流被传输至第一从机接口303。

同样地，在传输第二数据流时，第二索引号也可以采用同样的方式传输；在传输第三数据流时，第三索引号也可以采用同样的方式传输。此处不再赘述。

此外，第一数据流中还可以携带有第一有效位信息(valid)，用于指示第一主机此次发起的访问是否有效。第一主机接口301只有在第一有效位信息有效(valid＝1)时，才会将第一数据流和第一索引号输出至AXI桥302，在第一有效位信息无效(valid＝0)时，第一主机接口301不会将第一数据流和第一索引号输出至AXI桥302。若第一有效位信息有效，那么第一有效位信息会随同第一数据流传输至第一从机接口303，同样地，第一从机接口303在第一有效位信息有效时，才会执行前述判断操作。

实际应用中，第一主机在主动发起数据访问时，可以将valid置为高电平，以指示该访问为第一主机主动发起的有效访问。在一些场景下，外界环境中的电磁噪声会对高级扩展接口总线300产生干扰，对芯片造成扰动，从而产生数据。电磁噪声通常只会造成极小部分信息位上的数据扰动，造成valid信息的扰动的可能性极小，因此，在第一主机接口 301接收到的数据流中的valid无效时，则可以认为该访问并非第一主机发起的，是无效的访问(外界扰动所产生的数据访问)。

此外，在第一从机接口303执行前述输出第一判断结果的操作并将第一数据流传输至第一从机之后，可以将第一从机接口303与第一从机之间的第二地址通道的各个信息位中的信息设置为默认初始值。比如，将第一有效位信息置为0，将第一地址信息置为0。

值得注意的是，本申请实施例中，用户自定义信息位的默认初始值可以为第一预设索引号，第一预设索引号与高级扩展接口总线300所耦合的任一从机的索引号均不相同。比如，与高级扩展接口总线300所耦合的N个从机的索引号分别为1～N，那么第一预设索引号可以为0。这样做的用意是：如前所述，环境噪声会对芯片造成扰动，从而产生数据。若扰动产生的数据未造成第二地址通道中的valid信息置高，则第二从机接口303不会对扰动产生的数据做进一步处理；若扰动产生的数据造成第二地址通道中的valid信息置高，则第一从机接口303会将第一预设索引号与自身的索引号进行比较，由于第一预设索引号与高级扩展接口总线300所耦合的任一从机的索引号均不相同，那么第一从机接口303的比较结果必然是两个索引号不一致，此时第一从机接口303则不会对扰动产生的数据做进一步处理。因此，将用户自定义信息位的默认初始值设置为第一预设索引号，可以避免环境干扰对高级扩展接口总线300的功能产生影响，造成数据的误传输。

本申请实施例中，主机接口和从机接口的相应功能可以通过不同的功能模块实现。

具体地，第一主机接口301中可以包括下游译码器。下游译码器用于根据第一地址信息进行译码得到第一索引号，并将第一索引号输出至AXI桥302。第一从机接口303中可以包括上游监控器，上游监控器用于判断第一索引号与第一从机接口的索引号是否相同，输出第一判断结果。

此外，第一主机接口301中还可以包括寄存器，用于保存第一数据流中的第一业务标识与第一索引号的对应关系。

进一步地，第一从机接口303中还可以包括上游译码器，上游译码器用于获取第三数据流中的第三业务标识中的第三索引号，并将第三索引号输出至AXI桥302。相应地，高级扩展接口总线300中还包括第二主机接口，第二主机接口中包括下游监控器，用于判断第三索引号与第二主机接口的索引号是否相同，输出第三判断结果。

不难看出，本申请实施例中，数据流入口侧的译码器用于根据数据流获取对应的索引号，并将索引号输出，从而将数据流和索引号一同传输至数据流的出口侧；数据流出口侧的监控器用于对AXI桥302的功能是否异常进行检测。此外，在主机接口中还可以包括寄存器，用于保存业务标识与索引号的对应关系，使得主机接口中的译码器接收到写入数据通道的数据流后，可以根据数据流中的业务标识以及上述对应关系确定索引号。

需要说明的是，上述下游译码器和寄存器仅为本申请实施例中在第一主机接口301中新增的功能模块。现有技术中，第一主机接口301中还包括其他功能模块，比如用于对第一数据流进行处理和传输的模块，本申请实施例中不再对这些模块展开介绍。同样地，上述上游监控器和上游译码器仅为本申请实施例中在第一从机接口303中新增的功能模块，第一从机接口303中原有的其他功能模块此处不再详细介绍。

采用本申请实施例提供的高级扩展接口总线300，可以在数据流的传输过程中对高级扩展接口总线300的功能是否异常进行检测，该方案无需增加额外的备份AXI总线，与现有技术相比降低了硬件开销、减小了电路面积。

实际应用中，主机接口和从机接口在对自身的索引号和接收到的索引号进行比对并输出判断结果后，可以在确定AXI总线302功能异常的情况下，将判断结果输出至错误管理单元(error management unit，EMU)。EMU可以对多个判断结果所指示的错误进行分类，并上报至本地CPU和安全岛。由本地CPU和安全岛进行核间通信，进行错误处理。

综上，采用本申请实施例提供的高级扩展接口总线300，第一主机接口301根据第一地址信息得到第一索引号，第一索引号用于指示第一主机发送第一数据流时，请求访问的从机的索引号。那么，第一数据流和第一索引号经AXI桥302路由后，接收到第一数据流的第一从机接口303可以比较第一索引号与自身的索引号是否相同，若二者不相同，则说明高级扩展接口总线300功能异常；若二者相同，则说明高级扩展接口总线300功能未出现异常。因此，采用本申请实施例提供的高级扩展接口总线300，可以在数据流的传输过程中进行功能异常的检测，该方案无需增加额外的备份AXI总线，与现有技术相比降低了硬件开销、减小了电路面积。

下面通过一个具体示例对本申请实施例提供的高级扩展接口总线进行介绍。

图5为本申请实施例提供的一种高级扩展接口总线的结构示意图。

AXI总线(100)包括AXI桥(101)、下游监控器dn_monitor(102)、历史映射记录表History Mapping Table(103)、下游译码器dn_decoder(104)、上游监控器up_monitor(105)和上游译码器up_monitor(106)。

应理解，下游监控器dn_monitor(102)、历史映射记录表History Mapping Table(103)、下游译码器dn_decoder(104)为Master0对应的主机接口(M0接口)中的模块，上游监控器up_monitor(105)和上游译码器up_monitor(106)为Slave1对应的从机接口(S1接口)中的模块。实际上，AXI总线(100)中的每个主机接口均需要配置下游监控器dn_monitor、历史映射记录表History Mapping Table和下游译码器dn_monitor三个功能模块，AXI总线(100)中的每个从机接口均需要配置上游监控器up_monitor和上游译码器up_monitor两个功能模块。

下面对Master向Slave传输数据流时，各个模块的功能进行介绍。

AXI桥(101)：按照AXI协议，实现原有的多个Master设备和多个Slave设备的互联路由功能。

下游译码器dn_decoder(104)：当M0接口的AR通道(AW通道)的读写访问有效时，对AR通道(AW通道)的地址进行译码，得到当前地址将要访问的Slave索引号，将Slave索引号拼接到ARUSER信号(AWUSER信号)的高位，ARUSER信号(AWUSER信号)将被AXI桥(101)基于自身功能传递至某个Slave接口。同时，下游译码器dn_decoder(104)将译码后的Slave索引号与当前AR通道(AW通道)的Transaction ID的对应关系保存到历史映射记录表History Mapping Table(103)中。需要说明的是，AXI桥(101)基于自身功能将ARUSER信号(AWUSER信号)传递至某个Slave接口的同时，AXI桥(101)也基于自身功能将AR通道(AW通道)的数据流传递至同一个Slave接口。具体地，AXI桥(101)可以根据AR通道(AW通道)中的地址信息确定将数据流和ARUSER信号(AWUSER信号)传递至哪个Slave接口。

历史映射记录表History Mapping Table(103)：当M0接口的W通道的数据有效时，历史映射记录表History Mapping Table(103)将根据W通道的Transaction ID在History Mapping Table(103)中找到与其对应的Slave索引号，将其拼接到WUSER信号的高位，然后发送到AXI桥(101)，AXI桥(101)将基于W通道的Transaction ID(非WUSER中的Slave索引号)，将当前传输路由至某个Slave口。AXI桥(101)在对AW通道的数据流进行路由时，记录有AW通道的Transaction ID以及Slave索引号的对应关系，由于AW通道和W通道通常是同时传输的、且两个通道中的数据流的业务标识相同，因而AXI桥(101)可以根据W通道中的Transaction ID获取对应的Slave索引号，从而确定将W通道的数据流以及WUSER信号路由至哪个Slave。

上游监控器up_monitor(105)：当S1接口的AR通道的读写访问有效时，判断接收到的AWUSER的高位(Slave索引号的字段)是否与自身编号相同，若相同，则AXI桥路由正确；若不同，则AXI桥路由功能异常；所述自身编号，是指对应Slave接口的编号，比如S1接口的编号为1。此外，对于S1接口的AW通道(W通道)的处理也类似，此处不再赘述。

根据上述各模块的功能，各模块之间的连接关系如下：M0接口中的下游译码器dn_decoder(104)与AW通道和AR通道耦合，用于接收AW通道和AR通道的valid信号和地址信息，此外，下游译码器dn_decoder(104)还将Slave索引号拼接到M0接口的AW通道和AR通道的USER信号高位；下游译码器dn_decoder(104)还与历史映射记录表History Mapping Table(103)耦合，用于将Slave索引号和Transaction ID的对应关系写入至历史映射记录表History Mapping Table(103)；历史映射记录表History Mapping Table(103)与M0接口的W通道耦合，用于接收W通道的valid信号和Transaction ID，读出Transaction ID对应的Slave索引号后，将Slave索引号拼接到W通道的WUSER信号高位，并连接WUSER信号至AXI桥(101)的M0接口上；上游监控器up_monitor(105)与S0接口的AR通道、AW通道和W通道耦合，用于接收valid信号，以及接收ARUSER信号、AWUSER信号和WUSER信号；上游监控器up_monitor(105)将接收到的ARUSER信号、AWUSER信号和WUSER信号与自身的编号进行对比，输出S1接口的判断结果int_safety_s1。

下面对Slave向Master传输数据流时，各个模块的功能进行介绍。

上游译码器up_decoder(106)：当S1接口的B通道(R通道)有效时，将其对应Transaction ID中的Master索引号复制至BUSER(RUSER)的高位，BUSER(RUSER)将被AXI桥(101)基于自身功能路由至某个Master接口。需要说明的是，AXI桥(101)基于自身功能将BUSER(RUSER)传递至某个Master接口的同时，AXI桥(101)也基于自身功能将B通道(R通道)的数据流传递至同一个Maste接口。具体地，AXI桥(101)可以根据B通道(R通道)中的Transaction ID(该Transaction ID中包括Master索引号)确定将数据流和BUSER(RUSER)传递至哪个Master接口。

下游监控器dn_monitor(102)：当M0接口的B通道(R通道)的数据有效时，它判断收到的BUSER(RUSER)的高位(Master索引号的字段)是否与自身编号相同，若相同，则AXI桥(101)路由正确；若不同，则AXI桥(101)路由功能异常。所述自身编号，是指Master接口对应的Master的编号，比如M0接口的编号为0。

根据上述各模块的功能，各模块之间的连接关系如下：上游译码器up_decoder(106)与S0接口的B通道和R通道耦合，用于接收B通道(R通道)的valid信号、Transaction ID，以及将Transaction ID对应的Master索引号字段复制到BUSER(RUSER)的高位， 并将BUSER(RUSER)的高位连接至S0接口的B通道(R通道)。下游监控器dn_monitor(102)与M0接口的B通道(R通道)耦合，用于接收M0接口的B通道和R通道的valid信号以及BUSER(RUSER)信号，下游监控器dn_monitor(102)将接收到的BUSER(RUSER)信号与自身的编号进行对比，输出M0接口的判断结果int_safety_m0。

实际上，本申请实施例中并不限定AXI总线中的Master和Slave的接口个数。Master和Slave接口个数可以根据项目需求自由配置，每个Master接口的处理与M0接口类似，每个Slave接口的处理与S1接口类似。如果存在N个Slave接口，那么Slave接口的索引号为1～N。若存在M个Master接口，那么Master接口的索引号为0～M-1。

此外，本申请实施例中，AXI桥(101)中还可以增加超时(Timeout)机制，若AXI桥(101)中的某一次传输在一定时间内未完成，则将Timeout中断置为高电平。

当AXI桥(101)检测出自身异常之后，将异常中断上报至EMU，如图6所示。由EMU对错误进行分类识别，然后将异常同时上报至本地CPU和芯片的安全岛，之后本地CPU和安全岛通过核间通信协商AXI桥(101)功能异常的软件处理方案。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种片上系统。如图7所示，片上系统700包括第一主机701、第一从机702以及前述高级扩展接口总线300。第一主机701与高级扩展接口总线300的第一主机接口耦合，第一从机702与高级扩展接口总线300的第一从机接口耦合；高级扩展接口总线300用于将第一主机701发送的第一数据流传输至第一从机702。

需要说明的是，片上系统700中未详尽描述的实现方案及其技术效果可以参见高级扩展接口总线300中的相关描述，此处不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1. 一种高级扩展接口总线，其特征在于，包括：

   第一主机接口，用于通过第一地址通道接收第一数据流；根据所述第一数据流中的第一地址信息得到第一索引号；将所述第一数据流和所述第一索引号输出至AXI桥；

   所述AXI桥，与所述第一主机接口耦合，用于将所述第一数据流和所述第一索引号路由至第一从机接口；

   所述第一从机接口，与所述AXI桥耦合，用于判断所述第一索引号与自身的索引号是否相同，输出第一判断结果。
2. 如权利要求1所述的总线，其特征在于，所述第一地址通道为第一读地址通道，所述第二地址通道为第二读地址通道；或者，所述第一地址通道为第一写地址通道，所述第二地址通道为第二写地址通道。
3. 如权利要求1或2所述的总线，其特征在于，所述第一主机接口还用于：

   保存所述第一数据流中的第一业务标识与所述第一索引号的对应关系。
4. 如权利要求1～3任一项所述的总线，其特征在于，所述AXI桥在将所述第一数据流和所述第一索引号路由至第一从机接口时，具体用于：

   根据所述第一地址信息将所述第一数据流和所述第一索引号路由至所述第一从机接口。
5. 如权利要求1～4任一项所述的总线，其特征在于，所述第一主机接口还用于：

   通过第一写入数据通道接收第二数据流；

   根据本地保存的、所述第二数据流中的第二业务标识与第二索引号的对应关系，获取所述第二索引号；

   将所述第二数据流和所述第二索引号输出至AXI桥；

   所述AXI桥还用于：

   将所述第二数据流和所述第二索引号路由至第二从机接口；

   所述高级扩展接口总线还包括：

   所述第二从机接口，用于判断所述第二索引号与自身的索引号是否相同，输出第二判断结果。
6. 如权利要求5所述的总线，其特征在于，所述AXI桥在将所述第二数据流和所述第二索引号路由至第二从机接口时，具体用于：

   根据所述第二业务标识将所述第二数据流和所述第二索引号路由至所述第二从机接口。
7. 如权利要求1～6任一项所述的总线，其特征在于，所述第一从机接口还用于：

   通过第一读回数据通道或第一写入响应通道接收第三数据流；获取所述第三数据流中 的第三业务标识中的第三索引号；将所述第三数据流和所述第三索引号输出至所述AXI桥；

   所述AXI桥还用于：

   将所述第三数据流和所述第三索引号路由至第二主机接口；

   所述高级扩展接口总线还包括：

   所述第二主机接口，用于判断所述第三索引号与自身的索引号是否相同，输出第三判断结果。
8. 如权利要求7所述的总线，其特征在于，所述AXI桥在将所述第三数据流和所述第三索引号路由至第二主机接口时，具体用于：

   根据所述第三业务标识将所述第三数据流和所述第三索引号路由至所述第二主机接口。
9. 如权利要求1～8任一项所述的总线，其特征在于，所述第一主机接口在将所述第一数据流和所述第一索引号输出至AXI桥时，具体用于：

   所述第一主机接口将所述第一索引号保存在所述第一数据流中的用户自定义信息位；

   所述第一主机接口将所述第一数据流输出至所述AXI桥，所述第一数据流的用户自定义信息位中保存有所述第一索引号。
10. 如权利要求1～9任一项所述的总线，其特征在于，所述第一主机接口包括：

    下游译码器，用于根据所述第一地址信息得到第一索引号；将所述第一索引号输出至AXI桥；

    所述第一从机接口包括：

    上游监控器，用于判断所述第一索引号与所述第一从机接口的索引号是否相同，输出所述第一判断结果。
11. 如权利要求10所述的总线，其特征在于，所述第一主机接口还包括：

    寄存器，用于保存所述第一数据流中的第一业务标识与所述第一索引号的对应关系。
12. 如权利要求10或11所述的总线，其特征在于，所述第一从机接口还包括：

    上游译码器，用于获取所述第三数据流中的第三业务标识中的第三索引号；将所述第三索引号输出至所述AXI桥；其中，所述第三数据流为所述第一从机与所述第一从机接口之间的第一读回数据通道或第一写入响应通道中传输的数据流；

    所述高级扩展接口总线还包括第二主机接口，所述第二主机接口中包括下游监控器，用于判断所述第三索引号与所述第二主机接口的索引号是否相同，输出所述第三判断结果。
13. 如权利要求1～12任一项所述的总线，其特征在于，所述第一从机接口在输出第一判断结果时，具体用于：

    在所述第一索引号与自身的索引号不相同的情况下，将所述第一判断结果输出至错误管理单元EMU，所述错误管理单元EMU用于对所述第一判断结果所指示的错误进行分类 并上报至中央处理器CPU和安全岛。
14. 如权利要求1～13任一项所述的总线，其特征在于，所述第一主机接口在将所述第一数据流和所述第一索引号输出至AXI桥时，具有用于：

    在所述第一数据流中的第一有效位信息有效时，将所述第一数据流和所述第一索引号输出至所述AXI桥。
15. 一种片上系统，其特征在于，包括第一主机、第一从机以及如权利要求1～14任一项所述的高级扩展接口总线；所述第一主机与所述高级扩展接口总线的第一主机接口耦合，所述第一从机与所述高级扩展接口总线的第一从机接口耦合；所述高级扩展接口总线用于将所述第一主机发送的第一数据流传输至所述第一从机。