もくじ
1. Address Span Extender の概要
Address Span Extender は、アドレス幅に上限があるマスターのアドレス空間を拡張する際に使用する IP です。Platform Designer のアドレス幅は 1~64 bit までサポートしていますので、Address Span Extender IP も 1~64 bit のアドレス幅をサポートしています。
例えば、Nios® II のアドレス空間はデフォルトで 2GB までです。外部に 4GB などの SDRAM がある場合、Nios® II のデフォルトアドレス空間では足りず、このままでは 2GB を超える SDRAM 領域にアクセスできません。
そこで、Address Span Extender を使用して Nios® II のアドレス空間を拡張することで、Nios® II のアドレス空間はそのままに 外部 SDRAM にアクセスできるようになります。
図1 に Address Span Extender を使用した際の Nios® II アドレス空間のイメージを示します。
Address Span Extender のパラメーター設定値と、ソフトウェアで設定する CSR Slave のアドレス値を元に、アクセスされる拡張先アドレスが決まります。
（この CSR Salve に登録可能なアドレス値の数は Sub-Window の数で決まります）
従って、リニアに 拡張先にアクセスできる訳でなく、アクセスする前に CSR Slave で Sub-Window のアドレス設定が必要になります。
この記事では上記のように、確保されている Nios® II のアドレス空間より、広いメモリー空間へのアクセスを実現する構成を題材に、Address Span Extender の使用方法について紹介します。
その他各種資料に関しましては下記の FAQ を参照ください。
・Platform Designer の Address Span Extender の使い方についての資料はありますか？
図1： Address Span Extender イメージ図
2. パラメーターの紹介
図2 はこの記事で紹介する構成のアドレス空間と Address Span Extender のパラメーター設定との関係性を示しています。表 1 は各種パラメーターの解説とサンプルの設定値を記載しています。
パラメーターの名称だけではどこの設定なのかイメージしづらいですので、図2 も合わせて参照ください。各図の中では、Expanded Master ポートからのアクセス先（4MB Slave Memory）を便宜上 Expanded Master と記載しています。
図2： Address Span Extender パラメーター設定
表1：パラメーター設定概要表
| パラメーター | サンプル設定値 | 解説 |
| Datapath Width | 32 bits | データバスの幅を設定します。 |
| Expanded Master Byte Address Width | 22 bits | 拡張先（Expanded Master）のアドレス空間のアドレス幅を設定します。 |
| Slave Word Address Width | 18 bits | Master (ex. Nios® II) のアドレス空間に、構築する Address Span Extender の Slave Area のアドレス幅を設定します。 |
| Burstcount Width | 1 bits | バースト転送をする際に必要なバーストカウント値を設定します。 |
| Number of sub-windows |
2 |
Slave Area のアドレス空間を分割する Sub-Window 数を指定します。 |
| Enable Slave Control Port | true | CSR Slave にアクセスできるかどうか設定します。 |
| Maximum Pending Reads |
1 |
バーストカウントと同じ値を設定します。 |
3. Address Span Extender の使用方法
Address Span Extender は、Master Address Map (ex. Nios® II Address Map) にある Slave Area にアクセスされた処理のアドレス値を、計算式通りに拡張して Expanded Master に出力するモジュールです。
下記がその計算式です。
Expand Address = (Control レジスターのアドレス値 + アクセスした Slave Area のアドレス)
Sub-Window ① を使用して、Expanded Master の 0x0000_4000 にアクセスする際のイメージを 図3 に示します。
Control レジスターの Sub-Windows ① に 0x0000_0000 を格納しておき、Slave Area の 0x0000_4000 にデータ 0xAABB_CCDD を書き込むと、 Expanded Master の 0x0000_4000 にデータ 0xAABB_CCDD が書き込まれます。
図3：Sub-Windows ① 使用アクセス時のイメージ
Sub-Window が複数個ある場合、Master がアクセスする Address Span Extender の Slave Area の上位 bitを切り替えることで、CSR レジスターに 設定したアドレスを切り替えてアクセスすることができます。
（例：Sub-Window 2個：上位 1 bit , Sub-Window 4個：上位 2 bit）
上位ビットを変更して 0x0010_4000 にアクセスするイメージを 図4 に示します。
Sub-Window ② に 0x0010_0000 を格納しておき、Slave Area の 0x008_4000 にデータ 0xEEFF_0011 を書き込むと、 Expanded Master の 0x0010_4000 にデータ 0xEEFF_0011 が書き込まれます。
図4：Sub-Window ② 使用アクセス時のイメージ
4. シミュレーションにおける動作確認
実際に 図3 と 図4 の動作を シミュレーションで確認してみましょう。
- 図3 のシミュレーション結果
図5：Sub-Window ① 使用アクセスのシミュレーション結果
- 図4 のシミュレーション結果
図6：Sub-Window ② 使用アクセスのシミュレーション結果
*補足
図5、図6 のシミュレーション結果は、extender が Expanded Maseter に対する Address Span Extender の Master ポート波形 、Expanded_mem が Expanded Maseter の Slave ポート波形です。
extender と Expanded_mem から出力される address 信号の値が異なっていますが、この違いは、Platform Designer における Master と Slave のアドレッシング・モードの違いによるものです。
Master は バイト・アドレッシング（8bit）、Slave はワード・アドレッシング（32bit）ですので、
Platform Designer の内部配線にて Datapath Width のバイト数 で割り算 されて Expanded Master にアクセスされます。
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