axi_stream_array_spec.md

Phase 4：AXI4-Stream 算力核 IP 封装规格书

1. 概述

axi_stream_array 将 Phase 3 的 self_healing_array（N=4 逻辑列 + 1 备用列）封装为标准 AXI4-Stream IP：任务数据与权重/命令统一走 64 位流接口，自愈状态以侧带信号暴露（生产 SoC 应映射到 AXI4-Lite CSR）。

2. 接口

2.1 上行通道 s_axis（宿主 → IP）

信号	位宽	描述
s_axis_tdata	64	载荷（含义取决于 tuser）
s_axis_tuser	2	2'b00=激活行；2'b01=权重字；2'b10=命令
s_axis_tvalid / s_axis_tready / s_axis_tlast	1	标准握手；tlast 标记矩阵最后一行

拍类型（tuser 编码）：

• 权重字 01：tdata[15:0] 为一个权重，按行主序连续 N² 拍送满后 IP 自动脉冲 load_w 装载。
• 激活行 00：tdata[N*16-1:0] 为一行 A，tdata[16*r +: 16] = A[m][r]；tlast=1 表示本矩阵最后一行。
• 命令 10：tdata[0]=1 触发自愈流程（BIST→重映射→复验）。

2.2 下行通道 m_axis（IP → 宿主）

每接受一行激活，最终产生一个 64 位输出拍：tdata[16*c +: 16] = C[m][c]（逻辑列，重映射对宿主透明），同矩阵最后一行伴随 tlast=1。

2.3 侧带自愈状态

sh_busy / fault_detected / healed / unhealable / fault_col[4:0]。

3. 协议约束（硬件保证）

1. 信用节流：阵列内部不可反压，IP 用信用计数 in_flight（已收行 − 已出行）限制 s_axis_tready：激活拍仅在 in_flight < CREDIT_MAX 时接受，保证每列重组 FIFO（深 32）不溢出。CREDIT_MAX = 32 − N − 2 = 26。
2. 静默要求：权重拍与命令拍仅在 in_flight == 0（阵列排空）且非 BIST 期间被接受 —— 防止权重改写/BIST 污染在飞行中的矩阵。
3. BIST 独占：自愈流程期间 s_axis_tready=0，BIST 输出不会进入重组 FIFO（sh_busy 门控写使能）。
4. BIST 覆盖权重：自愈完成后宿主必须重新下发 N² 拍权重。
5. 标准 AXI 规则：stall 期间 payload 稳定；tvalid 不依赖 tready 组合路径。

4. 时序

行 m 接受后，输出拍出现于约 m+N+N+2 拍之后（各列在内部按列相位差错峰，由重组 FIFO 对齐为整行）。稳态吞吐 1 行/周期。