IP核：XDMA学习

知识：

XDMA效率没有RIFFA高，最高似乎只支持1288位宽；

输出的用户时钟是250MHZ;

IP核配置：

参考：

https://docs.amd.com/r/zh-CN/pg195-pcie-dma/

具体：

 

重要：

PCIe:BARs标签页
该标签页主要用于配置 BAR，所谓的使能和配置各接口 interface，其实质是配置不同的 BAR，首先介绍下什么是 BAR。 BAR 是 Base Address Register 的缩写，译为基址寄存器。 通过将读取或写入请求映射到基址寄存器（ BAR），可以从主机访问 XDMA 内部的配置和状态寄存器以及用户逻辑中的配置和状态寄存器。 XDMA 根据 BAR 命中，将请求路由到适当的位置。 比如，对于 PCIe to AXI-Lite Master (BAR0)地址映射， 命中 PCIe 到 AXI4-Lite Master 的事务将路由到 AXI4-Lite 内存映射用户接口。该接口支持 32 位地址空间和 32 位读取和写入请求。 PCIe to AXI-Lite Master (BAR0)地址映射可由用户逻辑定义。
BAR分2种大小：
32位BAR：地址空间最小可达128字节或者最大可达2千兆字节(GB)。用于内存或I/O。
64位BAR：地址空间最小可达128字节或者最大可达8艾字节(EB)。仅用于内存。
BAR 也可分为两种类型(Type)——I/O 和内存：
I/O： I/O BAR 只能采用 32 位；“可预取 (Prefetchable)”选项不适用于 I/O BAR。仅限针对传统 PCIExpress 端点才能启用 I/O BAR。
内存(Memory)：内存BAR可采用64位或32位，并且可预取。
与 BAR 寄存器相关的选项含义：
Size(大小)：可用大小范围取决于所选 PCIe 器件/端口类型和 BAR 类型；
Value(值)：基于当前选择分配给 BAR 的值；
64bit Enable：是否使用 64 位BAR；
Prefetchable(可预取)：识别内存空间预取功能。
每个 BAR 空间可以单独选择 64bit Enable 选项。每个 64 位 BAR 空间都可以选择是否预取。

AXI4‑Lite 是使用BRAM实现的用户逻辑寄存器；

BAR 的选择是可配置的。默认情况下，DMA 位于 BAR 0（64 位），AXI4‑Lite 主接口则位于 BAR 2（64 位）。这些选择可根据用户需求而变；

PCIe to AXI Lite Master Interface：

选择是否启用 AXI-Lite Master Interface 接口；该接口相当于显卡的用户接口， 主机侧可以通过该接口控制显卡的风扇转速、 LED 开关和显示效果等功能，所以当我们需要使用PCIe 接口控制 FPGA 侧的用户逻辑如控制 led 灯等则需要启用该接口。

PC的内存域地址与PCIe域地址的映射关系：PCIe to AXI Translation这个地址要与Address Editor中AXI_Lite设置的地址大小一致。
PCIe to AXI Translation：PCIe 到 AXI 的转换。主机一侧 BAR 地址为 0， 用户逻辑侧 AXI LIte的地址为 0x40000000，则主机访问AXI LIte用户逻辑时， XDMA 将根据该 设置将主机侧 BAR地址0转换到AXI LIte总线地址 0x40000000。对与该值的设置有两种方式，一种是手动指定，然后修改后面 AXI LIte总线的偏移地址，另一种是先确定 AXI LIte总线的偏移地址，然后根据偏移地址设置该值。例如修改地址映射AXI LIte总线的偏移地址为 0x40000000，所以设置此值为 0x40000000

此外， PCIe to AXI Translation 同样也是 AXI LIte总线的基地址，当 AXI LIte总线连接多个 AXI IP 核时，会有多个偏移地址，上位机访问其他 IP 核时的偏移地址是以 PCIe to AXI Translation 的值为基址 0 进行参考的，比如， AXI LIte总线连接的另一个 AXI IP 的偏移地址为 0x40010000，上位机访问该 IP 核的偏移地址就是该 IP 核的偏移地址 0x40010000 - PCIe to AXI Translation 的值 0x40000000=0x10000。 因此当 AXI LIte总线连接多个 AXI IP 核时，需确保 PCIe to AXI Translation 的值小于等于这些 AXI IP 核偏移地址的最小值

参考：

https://blog.csdn.net/Njustxiaobai/article/details/132874083

https://blog.csdn.net/kunkliu/article/details/108812595

PCIE to AXI Lite Master Interface：不勾选 ， 我们不使用这个接口来访问用户逻辑，如果有人看过《PCIE_xdma教程_LINUX.pdf》这个pdf文档的话，
应该知道这个文档里讲的是使用这个接口来进行访问用户逻辑，而不使用DMA Bypass 接口，我刚开始也是参照这个文档使用这个接口，但是后面在使用的时候发现了问题，
这个接口的数据输出是经过XDMA内部过滤的，
也就是说这个接口出来的地址并不是所有的都能给用户使用，
有部分地址是用来对XDMA的寄存器配置使用的，
容易造成用户地址和配置地址混合，
如果用户地址只有几个十几个还好，要是有几十上百个的话，这个接口并不实用。

PCIe to DMA Interface： PCIe 至 DMA 接口，该接口默认一直开启，prefetchable和nonprefetchable（可预取和不可预取）。

PCIe to DMA Bypass Interface： 选择是否启用 PCIe 至 DMA 旁路接口。 DMA Bypass 就是普通的 PCIe传输， 不用 DMA 逻辑， 而是直接通过 PCIe 进行通信， 一般传输效率会高于 PCIe to AXI Lite。

Number of User Interrupt Request：用户中断请求数，最多可以选择 16 个用户中断请求；
Legacy Interrupt Settings：可以选择传统中断之一：INTA，INTB，INTC 或 INTD；
MSI Capabilities：默认情况下，启用 MSI 功能，并且启用 1 个向量，最多可以选择 32 个向量。通常，Linux 仅将 1 个向量用于 MSI，可以禁用此选项；
MSI-X Capabilities：使能 MSI-X 功能；
Finite Completion Credits（Advanced 配置模式下有）：在支持有限完成信用的系统上，可以启用此选项以获得更好的性能；
Extended Tag Field：扩展标签字段，默认情况下，使用 6 位完成标签。对于 UltraScale 和 Virtex-7 器件，
扩展标签选项提供了 64 个标签。对于 UltraScale +器件，扩展标签选项提供 256 个标签。如果未选择扩展标签选项，则 DMA 将 32 个标签用于所有设备
Configuration Management Interface：是否使用 PCIe 配置管理接口；
关于 MSI-X 中断：用户可以尝试使用 MSI-X 中断，而不是 MSI 或传统中断。使用 MSI-X 中断，数据
速率要优于使用 MSI 或基于传统中断的设计。

中断向量：
MSI 中断和 MSI-X中断只能选择一个，否则会报错，如果选择了 MSI 中断，则可以选择 Legacy中断，如果选择了MSI-X中断，那么MSI必须取消选择，同时Legacy也必须选择None。此 IP 对于7系列设置有这么个问题，如果使用Ultrascale 系列，则可以全部选择。
对PCIE来说只有三种中断：MSI-X、MSI、Legacy。而user interruput是逻辑侧的控制中断口。
中断优先级为：MSI-X>MSI>Legacy
在申请中断时req需要一直保持为高，直到响应ack来了后，才能拉低，然后进行下一次申请；
由于逻辑侧的中断与主机侧的中断是通过优先级来对应的，因此同一时刻只有一种中断。

 

Number of Read Channels：主机到 PCIe 卡（H2C）的 DMA 读通道数，对于 7 系列 Gen2 IP，最多两个（通道数越多，同等情况下传输速率越快）；
Number of Write Channels：PCIe 卡到主机（C2H）的 DMA 写通道数，对于 7 系列 Gen2 IP，最多两个（通道数越多，同等情况下传输速率越快）；
Number of Request IDs for Read channel：读通道的请求 ID 数，即每个通道的最大未完成请求数，可用的选择是从 2 到 64；
Number of Request IDs for Write channel：写通道的请求 ID 数，即每个通道的最大未完成请求数，可用的选择是从 2 到 32；
Descriptor Bypass for Read (H2C)：适用于所有选定的读通道。每个二进制数字对应一个通道。LSB 对应于通道 0。值为 1 的位表示相应的通道启用了描述符旁路；
Descriptor Bypass for Write (C2H)：适用于所有选定的写通道。每个二进制数字对应一个通道。LSB 对应于通道 0。值为 1 的位表示相应的通道启用了描述符旁路；
AXI ID Width：默认值为 4 位宽，也可以选择 2 位宽；
DMA Status port：DMA 状态端口可用于所有通道。

DMA通道数用来区别不同的数据来源和类型，比如光纤数据，ADC数据等；

多通道时在AXIStream模式下影响很明显，在AXI Stream模式下选择多通道，可以连接不同的数据源。在AXI Memory Mapped模式下影响不大。

 

XDMA如何通过 PCIE 把数据放入电脑内存，简单来说，
我们先向操作系统申请一片电脑内存，得到这个内存的实地址
然后我们把这个实地址和内存大小配置到XDMA的寄存器中
然后写XDMA寄存器启动DMA
XDMA就开始准备数据，按章PCIe的数据包格式打包【数据+目的内存的地址】
CPU收到包后，会将数据包的数据放到对应地址上，然后发送一个ack包给XDMA
然后XDMA开始准备下一个数据包，直到传输结束
发送一个IRQ告诉CPU DMA传输完成。
PCIe四种复位方式：冷、暖、热、功能层