axi_DMA环路
一、AXI DMA介绍
本篇博文讲述AXI DMA的一些使用总结，硬件IP子系统搭建与SDK C代码封装参考米联客ZYNQ教程。若想让ZYNQ的PS与PL两部分高速数据传输，需要利用PS的HP（高性能）接口通过AXI_DMA完成数据搬移，这正符合PG021 AXI DMA v7.1 LogiCORE IP Product Guide中介绍的AXI DMA的应用场景：The AXI DMA provides high-speed data movement between system memory and an AXI4-Stream-based target IP such as AXI Ethernet.
如图，AXI DMA主要包括Memory Map和 Stream两部分接口，前者连接PS子系统，后者则连接带有流接口的PL IP核。
其最简单的事直接寄存器模式（Simple DMA），这里需要注意地址对齐的问题：当没有使能地址重对齐的情况下，如果AXI Memory Map数据位宽是32bit，则搬移数据所在地址必须在0x0,0x4,0x8等起始地址上。接下来关注DMA IP核配置界面主要参数：
AXI DMA可以有两个传输方向：读通道和写通道，依次为MM2S和S2MM方向。也就是说“读”和“写”是DMA主动对CPU发起的操作。重点查看以下几个参数：
1 Width of Buffer Length Register：
在直接寄存器模式下，它指定在MM2S_LENGTH和S2MM_LENGTH寄存器的有效比特数。MM2S_LENGTH寄存器指定了MM2S通道传输数据字节数，当CPU写入非零值时开始进行PS到PL的数据搬移，而S2MM_LENGTH对应另一个数据流方向。比特数直接与对应寄存器可写入的最大数直接相关，传输最大字节数= 2^(Width of Buffer Length Register)。此处保持默认14bit，也就是说启动DMA传输的最大数据量是16384byte。
2 Memory Map Data Width：
该参数指定了Memory Map侧数据接口宽度，选定32bit后搬移数据所在内存地址必须与4对齐。
3 Max Burst Size：
之前在讲解PS子系统内部的DMA时介绍过DMA的Burst概念，即分批次传输数据块。官方IP核文档解释为：
理解起来burst size确定了突发周期的最大数值，也就是burst size越大，突发粒度越大（单次传输的数据个数越多）。这与PS端DMA有所区别，显然与 PS DMA的burst length意义相近。笔者也进行过尝试，当启动传输数据量相同时，burst size设置较大情况下，每批次传输数据量更多。
二、AXI DMA Loop IP子系统
在利用ZYNQ搭建系统时，经常需要利用各种IP核做所谓的“计算加速”，将重复性高 计算量大 占用较大CPU资源的底层处理交给各个IP核完成。这时PS ->DMA ->PL -> DMA -> PS的环路架构非常适用。这里使用AXI Stream Data FIFO代替自定义IP核作为演示，硬件IP子系统如下：
三、SDK 官方demo解析
首先分析下官方的demo。
xaxidma_example_simple_intr.c主函数中依次完成了：DMA初始化，建立中断系统，使能DMA中断，初始化标志位及发送数据，启动DMA传输以及数据检测。中断部分的内容与PS DMA非常相近，传输完成后进入的中断函数中仅置位了发送或接收完成标志位：
intrHandler DMA启动传输部分如下，调用库函数XAxiDma_SimpleTransfer。以第一个为例，是将RxBufferPtr为数据首地址，MAX_PKT_LEN为字节数，XAXIDMA_DEVICE_TO_DMA为传输方向启动DMA传输数据。MAX_PKT_LEN不能超过之前IP核配置参数指定的16384byte，XAXIDMA_DEVICE_TO_DMA和XAXIDMA_DMA_TO_DEVICE依次指PL-> DMA ->PS以及PS->DMA -> PL方向，也就是PL就是其中的DEVICE。DMA启动函数只有一个地址，这是与PS端DMA最大的区别，因为数据搬移的另一侧是带有无地址的流接口的IP核，该侧“地址”由硬件连接决定。
再来看看搬移数据内存首地址RxBufferPtr和TxBufferPtr.从下边的定义可见MEM_BASE_ADDR是DDR_BASE_ADDR加上一段偏移量的结果，DDR基地址数值从xparameters.h中查看。
四、函数重用封装
官方的代码比较乱，都写在main函数里，米联客教程init_intr_sys()函数完成整个中断系统的建立，将官方demo中main函数DMA测试之前关于中断部分的代码全部封装其中，包括DMA中断初始化，中断控制器初始化，使能中断异常，连接DMA发送与接收中断，DMA中断使能五个过程。
五、AXI总线信号ILA波形分析
AXI Stream主要接口：
tdata：数据 tkeep：字节有效指示 tlast：帧尾指示 tready：准备就绪 tvalid：数据有效指示
MM2S方向一旦tvalid拉高则触发ILA抓取信号波形。一帧数据有64个，每个数据32bit（4byte），一共正好为C代码中MAX_PKT_LEN数值，即256byte。
其中他keep信号比较关键。如当stream位宽为16bit，传输数据量为255byte时，tkeep信号在最后一个stream数据对应位置是2'b01指示第128个16bit数中最后一个数的高字节为upsize过程中无效填充数据。
后续本人会利用System Generator设计算法IP，之后集成到IP Integerator中作为CPU外设进行板级验证。继续学习！
