CXS （Credited eXtensible Stream）是一個流接口協議，主要用于點到點（point-to-point）的數據包通信。CXS接口的主要使用情形是在片上互連和PCIe控制器。CXS中的數據傳輸是單向的，因此一般CXS接口是收/發成對出現的。

看到這里，是不是想起了什么？沒錯，就是AXI-Stream，同樣也是點到點的流接口傳輸，比如中斷控制器GIC的組件之間就采用了AXI-Stream。AXI-Stream在 FPGA中應用較多，尤其是多媒體領域。

CXS接口的數據傳輸是單向的，兩端是Transmitter（TX）和Receiver（RX）。一個時鐘周期內傳輸的數據稱作flit。一個數據包可以占用一個或多個flit組成。

CXS的接口信號分為兩部分，一部分是必須包含的，另一部分是可選信號。其中必須實現的信號如下（以下用正粗體表示信號，斜粗體表示屬性）：

從接口信號上看，并沒有READY信號，也就是說CXS不像其它的AMBA總線，比如AXI，是通過“VALID - READY”來控制流量。

正如名字中的含義，CXS接口上的流量控制（flow control）通過信用交換機制實現。其信用機制規則如下：

• 僅當TX有信用值時才能發送數據
• 當接口剛完成復位或者是第一次active，TX沒有信用值，不能發送數據
• RX通過CXSCRDGNT信號授予TX信用
• 在CXSCRDGNT被RX置位的每個時鐘周期，RX授予一個信用值給TX。每個信用值可用作一次flit傳輸。
• RX必須保證每釋放一個信用值，即可接收一個flit
• TX置位 CXSVALID ，每個時鐘周期發送一個flit，占用一個信用值
• RX可以授予TX的最大信用值數由CXS_MAX_CREDIT屬性決定
• TX只有等到CXSCRDGNT被置位之后，得到信用才能發送flit
• 可選，TX可以通過CXSCRDRTN返還信用值給RX，無需發送flit
• RX不能重用已消耗或返回的信用
• 如果TX在發送flit或者返回給RX信用的同時接收到一個信用，則TX端的可用信用數不變

正常情況下，TX發送一個flit給RX，同時消耗一個信用值；RX接收到flit，如果有能力接收更多的flit，則可以授予TX一個信用值；隨后，TX得到新的信用值。從TX消耗信用值到得到新的信用值，這段時間稱為信用延遲（credit latency）。為保證TX能夠源源不斷的發送數據，則需要設計好最大可用的信用數量，以保證不會由于信用延遲造成的斷流。

CXS接口的屬性包括以下：

其中，TX和RX的屬性可以單獨設置。

CXS的完整接口信號列表如下：

其中，CXSLAST用于連續傳輸；CXSPRCLTYPE用于支持多種協議類型。

當CXSCHECKTYPE 屬性被設置成Odd_Byte_Parity，CXS接口上會增加額外的信號線，用于增強接口信號的完整性。對于單bit信號線，增加一個bit，比如 CXSVALID ，增加一個信號 CXSVALIDCHK ；對于多bit信號，每8bit增加一個信號，比如256-bit的 CXSDATA ，增加一個32-bit信號 CXSDATACHK 。增加的信號與原信號相加為奇數。

CXS對每個flit中的數據包放置進行了限制，以簡化數據路徑實現：

• 數據包的第一個byte必須是16-byte對齊的邊界
• 數據包的后續字節占用flit的后續字節
• 數據包可以在任何4-byte對齊的邊界上結束。
• 從字節位置開始的數據包將占用該flit中的每個后續字節，直到數據包結束或flit結束。
• 如果flit結束時數據包中還有剩余字節，則該數據包將從下一個flit的字節[0]開始，并占據隨后的每個字節位置，直到數據包結束或flit結束。
• 當數據包在flit中結束時，flit中的剩余字節可以不使用。
• flit中的任何數據包必須從相對于flit開始或前一數據包結束的第一個可用16-byte邊界開始。

CXSCNTL信號總線可以分為五個字段，分別為：START，START[N:0]PTR，END，ENDERROR和END[N:0]PTR。下面分別解釋。

下圖給出CXSCNTL信號的組成示例。當屬性 **CXSMAXPKTPERFLIT ** = 4，屬性 **CXSDATAFLITWIDTH ** = 512時，CXSCNTL信號共有36-bit。

CXS接口傳輸滿足以下要求的數據包大小需滿足：

• 至少為4字節
• 為4字節的倍數
• 數據大小沒有上限

如果CXS用于CCIX數據包傳輸，需要遵守CCIX的約定。

協議中給出了數據包傳輸的例子，看一個比較復雜的示例。屬性 ***CXSMAXPKTPERFLIT *** = 4， ***CXSDATAFLITWIDTH *** = 512， ***CXSCONTINUOUSDATA *** = true，Protocol 0用于可變長數據包，Protocol 1用于固定長64-byte數據包。在Protocol 0中，P0D和P0E分組必須保持在一起；在Protocol 1中，P1B和P1C分組必須保持在一起，P1E，P1F和P1分組必須保持在一起。

當屬性 **CXSLINKCONTROL _ ** = Explicit *Credit *Return，CXS接口上會多出一組信號， CXSCRDRTN ， CXSACTIVEREQ ，CXSACTIVEACK和 CXSDEACTHINT 。

其中 CXSACTIVEREQ ，CXSACTIVEACK實現四相位的握手機制。握手機制共分為四種狀態：

• 1. STOP
• CXS接口在STOP狀態時沒有任何操作，所有的信用被RX收回
• STOP是一個穩定狀態，CXS接口可以無限期保持在STOP
• RX此時不可以接收flit，也不可以授予信用
• TX此時不可以發送flit，也不可以返還信用
• 如果TX有flit等待發送，需要從STOP狀態轉移到ACTIVATE狀態
• 2. ACTIVATE
• 此狀態為STOP到RUN的過渡
• 期望進入此狀態后，期待CXS通路很快進入RUN狀態
• 此狀態下，TX必須接收信用，但還不可以發送flit
• RX此時不可以接收flit，也不可以授予信用
• RX不可以在狀態ACTIVATE下發送信用。但是允許RX在進入RUN狀態的同一周期內發送信用。由于存在潛在的競爭條件，因此TX在ACTIVATE狀態下可能會收到信用
• 當RX準備好接收flit時，它可以從ACTIVATE狀態轉移到RUN狀態
• 3. RUN
• TX和RX在此狀態下傳輸flit
• RUN狀態是穩定狀態，CXS通道可以一直保持在RUN狀態
• RX可以接收flit，授予信用，接收返還的信用
• TX可以發送flit，，接收信用
• TX允許返還信用給RX
• TX可以在某些情況下從RUN狀態切換到DEACTIVATE狀態，比如TX沒有flit可以發送了
• 4. DEACTIVATE
• 此狀態用于從RUN到STOP的過渡
• DEACTIVATE是一個中間狀態
• 在進入此狀態前，TX必須停止發送flit，由于潛在的競爭條件，RX有可能在此狀態下接收flit
• RX可以發送信用，當RX發現TX返還信用時必須停止繼續發送信用
• RX可以接收TX返還的信用
• TX必須發送信用返回，以便將所有信用返回給RX。
• 只有當所有信用都已返回時，RX才能退出該狀態并移至STOP狀態。

四種狀態轉換的關系如下圖：

TX始終負責啟動從RUN到STOP，或從STOP到RUN的狀態更改，例如：

• TX端有flit等待發送，所以需要從STOP轉移到RUN
• TX端沒有flit可以發送，可以從RUN切換到STOP
• TX可以觀測一個獨立的邊帶信號，判斷是否需要從RUN移動到STOP，或從STOP移動到RUN
• TX可以觀測RX發出的CXSDEACTHINT來判斷是否需要從RUN轉移到STOP

當接口的一方同時執行兩個操作時，即存在競爭條件。CXS規范允許數據流和鏈路控制信號組之間存在不同的延遲。因此，到達時的操作順序可能與發出的順序不同。競爭條件之所以會存在，是因為不要求CXSACTIVEREQ和CXSACTIVEACK信號不需要在TX和RX之間的其它信號具有相同的延遲。

CXS接口信號間的時序關系如下。

• CXSVALID，CXSDATA，CXSCNTL和CXSCRDRTN必須是同步關系，且具有相同的延時
• CXSCRDGNT，CXSACTIVEACK，CXSDEACTHINT必須是同步，但是可以有任意延時
• CXSACTIVEREQ必須是同步驅動，但是接收端可以異步接收，且可以任意延時

來看一個例子。

1. 1.T0時刻，TX和RX都處于STOP狀態，兩邊都可以關斷時鐘，甚至電源；
2. 2. T1時刻，TX置位 CXSACTIVEREQ ，從STOP轉移到ACTIVATE；TX等待RX啟動；
3. 3.T6時刻，RX完成啟動，置位 CXSACTIVEACK ；
4. 4. CXSCRDGNT與CXSACTIVEACK**在同一時刻被置位；
5. 5. T7時刻，TX接收到一個信用，發送一個flit；
6. 6. TX在接收到更多信用后，連續發送flit。

某些情況下，CXS通道不能中斷數據流，例如PCIe。這時，需要TX和RX實現一個存儲轉發（store-and-forward）buffer。

如果RX內置了這個buffer，數據包可以被下游完整接收。RX必須有足夠的空間來存儲TX所能發送的最大數據包。這種情況下，TX和RX可以設置屬性 *** CXSCONTINUOUSDATA * ** = False。TX無需緩存數據包。

如果RX沒有緩沖區并且需要連續數據，則它會將** *CXSCONTINUOUSDATA *屬性設置為True，并且TX也必須將 *CXSCONTINUOUSDATA ***設置為True。然后，TX必須能夠在不依賴其它接口的情況下發出數據包內的所有flit。

如果需要連續流量，必須確保RX有足夠的信用來覆蓋最壞情況下的往返信用延遲：

• RX和TX之間的CXSCRDGNT延遲
• TX端的CXSTXCRDGNT和CXSTXVALID之間的最大內部延遲，由TX的CXS_MAX_CREDIT_LATENCY屬性描述
• RX和TX之間的CXSVALID延遲
• RX端的CXSTXVALID和CXSTXCRDGNT之間的最大內部延遲，由RX的CXS_MAX_CREDIT_LATENCY屬性描述

RX可以發出的最大信用數取決于其緩沖區的大小，可以通過其** CXS MAX *CREDIT ***屬性來描述。

如果下游接口的時鐘比CXS鏈路慢，則可能不需要每個周期發送一個flit。在這種情況下，RX保持恒定流量所需的信用數可能小于往返延遲。